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第五期中国储能产业巡回调研团走进镇江北山储能电站

作者:中国储能网新闻中心 来源:数字储能网 发布时间:2018-11-14 浏览:

中国储能网讯:江苏地处中国美丽富饶的长江三角洲,跨江滨海,平原辽阔,水网密布,湖泊众多,平原、水域面积分别占69%和17%,低山丘陵面积占14%。全省土地总面积10.26万平方公里,人口7939万,海岸线954公里, 长江横穿东西425公里,京杭大运河纵贯南北718公里。

江苏是中国经济发展最快、开放程度最高、发展活力最强、城镇化发展水平最高的地区之一,也是外商人气最旺、投资最活跃的省份之一,连续20多年保持两位数增长的江苏经济,引进外资、外贸进出口额一直居全国前列。江苏与上海、浙江共同构成的长江三角洲城市群已成为6大世界级城市群之一。江苏人均GDP、地区发展与民生指数均居全国省域第一,已步入"中上等"发达国家水平。2016年实现地区生产总值7.6万亿元,同比增长7.8%,经济总量规模居全国第二位。

国网江苏省电力有限公司是国家电网公司系统规模最大的省级电网公司之一,现辖13个市、51个县(市)公司及20余个科研、检修、施工等单位,服务全省4000多万电力客户。公司现有职工约3.9万人,农电工4万余人。拥有35千伏及以上变电站2990余座、输电线路8.7万公里,电网规模超过英国、意大利等国家。电压合格率、电网抵御风险能力达到国际先进水平。当前,江苏电网已进入特高压、大电网、高负荷时代。

2017年,江苏全社会用电量5808亿千瓦时,增长6.39%;公司完成售电量4931亿千瓦时,增长7.29%。完成固定资产投资467亿元;投产110-500千伏线路3294公里、变电容量2952万千伏安;线损率4.08%,下降0.1个百分点;实现营业收入2987亿元。

江苏强大的经济发展优势得益于能源供给的充分保障,而电力系统的可靠与安全运行作为助力经济发展的关键能源动力,发挥了至关重要的作用。

储能是优质、可靠的毫秒级控制响应资源,可实现有功无功的双重支撑,为电网提供调峰、调频、备用,事故应急响应等多种服务,能够有效满足电网在可再生能源消纳,电网安全灵活运行等方面的迫切需求,能够加快大规模源网荷友好互动系统升级应用,推动“源网荷储"协调发展,助力我国高端电网建设。

近日,国家电网有限公司办公厅发出的通报中指出,今年7月,在江苏投运源网荷储三期工程,能够在毫秒级、秒级时间内精准中断260万千瓦、376万千瓦用电负荷,可以确保任意一条外电入苏特高压通道故障下的电网可靠运行。

该专报指出,源网荷储系统的研究应用,对未来能源发展意义重大。一是提高大电网故障应对能力。源网荷储能够使大电网故障应急处理时间从分钟级缩短至毫秒级,为预防控制大面积停电事件提供了专业手段。二是支撑分布式电源发展。通过精准控制376万千瓦秒级可中断负荷,能有效降低尖峰负荷,相当于减少4台百万千瓦级发电机组建设。三是促进新兴产业发展。源网荷储广泛应用新一代电力系统自动控制、人工智能及无线通信等技术,能够有效推动储能、通信等新兴产业发展。

镇江供电公司发挥电化学储能电站建设周期短,布点灵活的优势,积极推进电网侧和用户侧储能项目,最大限度提升电网应急响应速度。日前,镇江电网侧储能项目已建成投运8座,总容量101MW/202MWh。

据了解,镇江用户侧储能项目已建和在建项目22个,总容量67.50MW/518MWh,总投资近10亿元,储能系统在用电低谷时当作用电负荷充满电力,在用电高峰时当作发电电源释放电力,有效填补电力缺口,最大限度保障电力生活用电,具有较好的经济效益、科技效益和社会效益。

11月11日下午,由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会与中国储能网联合组织的“第五期中国储能产业巡回走访调研团”走进镇江北山储能电站。该电站相关人员接待了调研团一行。

走进北山储能电站

镇江北山储能电站位于镇江综合保税区内,建设规模16MW/32MWh,通过双回10kV线路接入110kV银山变10kV母线,2018年5月下旬开工,7月并网投运,建设周期40天。整个电站长93米,宽41米,占地面积5.6亩。

据北山站相关人员介绍,北山储能站的主要功能是在迎峰度夏时对电网进行调峰(AGC联调),担当调峰任务时控制策略为每天两充两放(0.5c)北山站电池类型为磷酸铁锂电池,布置形式为全预制舱布置,系统接入为2回10kV线路接入110kV银山变10kV母线。主接线为单母线分段接线。主要设备有1MW/2MWh电池舱16座、PCS升压舱16座、10kV汇流舱2座、智能总控舱1座、SVG2座。

1)磷酸铁锂电池组:每座电池舱系统输出容量为2MWh,储能电池系统以磷酸铁锂电芯(3.2V/40Ah)为基本单元进行系统配置,每个U箱(20V/320Ah)由48个电芯按8并6串方式成组,将38个U箱按照串联方式集成在一个具有散热功能的铁架中,组成一个标准电池簇(760V/320Ah),再由10个标准电池簇并联成一个输出容量为1MW/2MWh的储能电池单元。

2)PCS升压舱:每座PCS升压舱与储能电池舱一一对应,每座PCS升压舱含有2台500kWPCS变流器和1台1250kVA变压器。PCS变流器实现DC/AC转换,将直流760V转化为交流315V,然后由升压变压器升压至10kV并分别接入两段汇流母线。

3)10kV汇流舱:每座10kV汇流舱含2面储能电池进线柜,1面SVG进线柜,1面母线设备柜,1面计量柜,1面出线柜及就地保护测控等装置。

领先设计方案


在储能管理系统设计上,主要有电池管理系统(BMS)、变流器(PCS)、站端监控系统(EMS)等系统构成。

BMS对储能电池电压、温度等信号进行在线监测,并将监测数据提供给PCS、EMS,实施闭环控制。

PCS是储能系统的核心设备,接受EMS控制命令,智慧BMS控制储能电池充放电功率,实现储能电站与电网间的双向能量传递。

EMS可实现实时监控、功率控制、调度指令接受等功能。通过采集电池组、储能单元的实时数据,实现储能系统的实时监测和控制。

在智能辅助控制系统设计上,主要由图像监视及安全警卫子系统,火灾自动报警及消防子系统、环境监测子系统三部分组成。其中,电池舱和PCS升压舱采用带红外测温功能的高清摄像头,以实时掌握环境温度及设备温度状态。

智能辅助控制系统通过实时接收各终端装置上传的各种模拟量、开关量及视频图像信号,分类存储并分析、计算、判断、统计各类信息,实现图像监视及安全警卫、火灾报警、消防、照明、采暖通风、环境监测等系统的智能联动控制。

在智能总控舱设计上,智能总控舱布置站端控制系统(EMS)、智能网荷互动终端、同步相量测量装置(PMU)、防孤岛保护及频率电压紧急控制装置、智能辅助控制系统、故障录波柜、交直流一体化电源及设备用屏柜等,共计24面屏柜。舱内屏柜采用“前接线、前显示”、“旋转门”设计方式,提高空间利用率,便于储能电站运维管理。

在预制舱布置形式设计上,采用标准预制舱布置形式,实现设计方案模块化、设备基础通用化、施工建设标准化,舱内接线及单体设备调试最大程度实现工厂内完成,有效减少现场安装、接线、调试工作,大大缩减建设周期。

舱体采用拼接防水工艺,通过“设置防水翻边+硅橡胶密封胶条+防水扣板”的模式,确保拼接保护等级不低于IP54。

配置两台功率为17匹的空调进行自主温湿度调节。空调分别列于舱内两侧,在回风口设置温湿度传感器,当温度超过预设值(20℃),空调自动调节送风温度,给舱体降温。送风口直接吹向舱内电池与仓壁中的风道,保证每个电池组良好的通风性能。

在电池舱消防系统设计上,电池舱采用七氟丙烷气体自动灭火系统和火灾自动报警系统。在PCS升压舱设计上,每座PCS升压舱与储能电池舱一一对应,每座PCS升压舱含有2台500kW PCS变流器和1台1250KVA变压器。PCS变流器实现DC/AC转换,将直流760V转化为变流315V,然后由升压变压器升压至10kV并分别接入两段汇流母线。

工程亮点

北山储能电站采用“分散式布置、集中式控制”方式进行规划、设计和建设,8个电网侧储能电站由省调统一调控,充分利用电网现有变电站资源进行建设。

储能电站接入源网荷系统、利用储能设备运行状态快速转化的能力,实现储能设备从“负荷”向“电源”的毫秒转变,为建立“大规模源网荷储友好体系”奠定基础。

采用磷酸铁锂电池作为储能介质,具有安全可靠性强、能量密度高、充放电速率快、使用寿命长的优点;采用SVG替代传统无功补偿装置,通过对电流的实时追踪。实现对无功和谐波的瞬时动态补偿。

一、二次设备高度集成,采用标准预制舱体布置形式,实现设计方案模块化、设备基础通用化、施工建设标准化,缩短建设周期,节约建设成本。

优化电气主线,将进线柜与PCS舱一一对应的型式优化为“一拖四”、“一拖三”,将多面PCS舱相互连接后接入一台进线柜,大幅降低设备成本,有效减少占地面积。

工程效益

据介绍,镇江储能电站自投运以来,已产生良好的经济效益、科技效益和社会效益,主要体现在:

在经济效益上,提高了镇江东部地区供电能力和电网灵活调节能力。储能电站建成后,通过其毫秒级充放电转换能力和低转动惯量优势可为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、事故应急安全响应、电能质量改善等多种服务,具有显著的示范引领作用,其中镇江电网侧储能项目每年可减少燃煤消耗5300吨,相当于少建一座装机容量200兆瓦的常规调峰电厂,可节省电厂投资及电网配套投资约166亿元。

在技术效益方面,有力促进源网荷储系统升级应用。镇江储能电站全部接入江苏源网荷储友好互动系统,促进江苏电网大规模源网荷储友好互动系统升级应用,提高特高压直流故障初期频率稳定性,推动储能技术标准化建立与规范体系完善,推进储能技术研究与成果培育,驱动“源网荷储”协调发展,助力江苏高端电网建设。

在社会效益方面,推动省内能源变革转型发展。镇江储能电站的快速响应和灵活性能够弥补可再生能源的随机性和间歇性,可大幅提升江苏电网对可再生能源的接纳能力,提高能源系统整体效率,加快能源生产,消费绿色转型,推动省内主体能源由化石能源向可再生能源更替。

同时,北山站建设运营后在标准体系建设和规范上充分积累了宝贵经验,主要体现有如:《电网侧储能电站通用运行规程(试行)》、《电网侧储能电站检修规程(试行)》、《电网侧储能电站设备验收规范(试行)》、《储能电站标准化建设规范》、《储能电站设备试验报告模板》、《储能电站验收大纲》、《储能电站计算机监控系统技术规范》、《江苏电网储能电站有功控制技术规范》、《储能电站自动化系统接入配置技术规范》、《储能电站火灾应急处置预案》等。

参加本期调研的专家有中国化学与物理电源行业协会储能应用协会秘书长刘勇,中国化学与物理电源行业协会储能应用协会副秘书长、中国科学院电工研究所储能课题组组长、教授、研究员陈永翀、国网能源研究院能源战略与规划研究所所长王芃、国网能源研究院能源战略与规划研究所徐沈智、雅砻江流域水电开发有限公司战略发展部主任,教高周永、雅砻江流域水电开发有限公司战略发展部副主任左幸、新能源管理局工程技术部主任,教授级高级工程师周洪波、江苏产业技术研究院周毅、上海派能能源科技股份有限公司董事长袁巍、深圳涌泉储能科技有限公司副总经理刘浩,蜂巢能源科技有限公司保定分公司王刚、广州智光储能科技有限公司技术吴志鹏、河北电立方新能源科技有限公司孟印山,中国化学与物理电源行业协会储能应用分会产业政策研究中心实习研究员刘亚斐、南方能源观察记者陈仪方、中国化学与物理电源行业协会储能应用分会组织联络部钟波、中科院电工所储能技术研究组赵吉胜、刘昊、何颖源等。

本期调研获得上海派能能源科技股份有限公司、蜂巢能源科技有限公司、河北电立方新能源科技有限公司等单位大力支持。

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关键字:北山储能电站 储能调研

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