儲能中國網獲悉，近日，中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布了24個電化學儲能行業(yè)創(chuàng)新與應用典型案例，旨在進一步推動行業(yè)安全高質量發(fā)展，發(fā)掘總結并交流推廣成功經驗和有益做法，發(fā)揮典型引領作用。下面典型案例——“寧夏電投寧東基地新能源100MW/200MWh共享儲能電站示范項目”。

　　寧夏電投寧東基地新能源100MW/200MWh共享儲能電站示范項目

　　寧夏電投寧東新能源有限公司

　　科華數(shù)據(jù)股份有限公司

　　一、項目簡介

　　寧夏電投寧東基地新能源100MW/200MWh共享儲能電站示范項目由寧夏電投寧東新能源有限公司投資建設，科華數(shù)據(jù)股份有限公司與內蒙古電力建設(集團)有限公司承建。項目位于寧夏靈武市寧東鎮(zhèn)東灣村境內，距銀川市約60km，交通便捷。項目規(guī)劃建設容量為200MW/400MWh，分兩期建設，約占地60畝，本期為一期工程，建設容量為100MW/200MWh。

　　本項目是全國首個百兆瓦級電力電子液冷共享儲能電站項目，寧夏新型儲能示范項目之一，也是區(qū)域內最早一批并網的大規(guī)模共享儲能電站。該儲能電站可配合周邊新能源場站平抑新能源波動，減少對區(qū)域電網的沖擊，提高電網消納能力。該儲能電站的調峰能力可達8000萬kWh以上，相當于10萬戶居民一年的生活用電量，極大緩解了寧東新能源基地光伏接入電網的消納問題。

　　二、解決方案

　　1. 系統(tǒng)構成

　　本期建設的100MW/200MWh共享儲能電站主要由電池艙、PCS(儲能變流器)一體機、能量管理系統(tǒng)、升壓站、送出線路等組成。共建設31.5套3.2MW/6.88MWh儲能單元，配置31套3.2MW儲能PCS一體機，1套1.6MW儲能PCS一體機，63套3.44MWh電池艙。以4回35kV匯集線路接入35kV升壓站，升壓站配置1臺100MVA主變壓器，升壓至110kV后接入寧東東灣330kV匯集站110kV側。其中單個35kV母線回路下屬儲能設備為一個子陣區(qū)域，單個子陣區(qū)域包括8套3.2MW/6.88MWh儲能單元(其中第4個子陣區(qū)域配置7套)。配套建設綜合樓、配電室、二次設備室等，以及配套供水、供電、污水處理等相關輔助設施。

　　圖1 項目現(xiàn)場

　　2. 液冷電池倉

　　本項目儲能部分的電池采用液冷戶外預制艙布置方案，儲能電池交流側總容量為200MWh，配置63套3.44MWh儲能單元。1個儲能系統(tǒng)單元由1套BMS(電池管理系統(tǒng))進行監(jiān)控，每個單元相對獨立，可被儲能電站中央控制系統(tǒng)直接調度。

　　圖2 電池集裝箱外觀效果圖

　　本項目儲能部分采用科華數(shù)能S3液冷儲能系統(tǒng)，由1500V儲能電池、DC/DC模塊、液冷系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)、智能管理系統(tǒng)組成，系統(tǒng)額定容量為3.44MWh。每簇電池配置一臺DC/DC模塊進行一簇一充放，總計10簇電池，每簇電池由8個1P48S電池PACK串聯(lián)而成，內部采用280Ah及以上電芯，經過DC/DC匯流后輸出到集裝箱外部接口。集裝箱整體采用非步入式外維護設計，集成內部消防、液冷管道設計，實現(xiàn)液冷儲能電池系統(tǒng)安全防護、智能管理。該電池系統(tǒng)采用20英尺標準集裝箱預置化安裝，系統(tǒng)高度集成化，環(huán)境適應性強，減少現(xiàn)場安裝調試及后期維護的工作量。

　　圖3 液冷電池系統(tǒng)框圖

　　本項目液冷電池具有以下特點：

　　(1)主動安全。系統(tǒng)對電芯、電池PACK、BMS(電池管理系統(tǒng))、集裝箱系統(tǒng)、消防、儲能電站等進行全方位安全設計。BMS+DC/DC實現(xiàn)智能功率控制及調度，實現(xiàn)電池簇單元主動均流、智能投切、快速響應和雙重保護。電池智能防護管理可預測電池SOH(健康狀態(tài))，降低發(fā)生熱失控的概率及提升系統(tǒng)設備安全性。

　　(2)經濟可靠。系統(tǒng)最大容量可達3.44MWh，內置DC/DC變流模塊實現(xiàn)一簇一充放，有效改善電池簇不一致的問題。20英尺標準集裝箱采用非步入式設計，便于運輸和安裝，實現(xiàn)系統(tǒng)最大功率密度，系統(tǒng)能耗降低30%。采用新型液冷管道設計，系統(tǒng)電池溫差控制在3℃以內。

　　(3)智能高效。發(fā)揮電力電子技術柔性適應特性，實現(xiàn)PCS、BMS、EMS(能量管理系統(tǒng))3S軟硬件結合設計，實現(xiàn)全過程監(jiān)控與管理。全生命周期健康智能管控，具備絕緣故障檢測和保護功能，集裝箱層級+“Pack層級”聯(lián)動消防。智能化運維平臺，由AI模型預測失效點，提前告警并預防準備，系統(tǒng)易擴展、易維護、易安裝。

　　(4)精簡靈活。適配主流3.45MW儲能變流器，實現(xiàn)從電池端至電網端標準化、集成化設計，可快速配置使用。電池系統(tǒng)集成一體化設計，統(tǒng)一對外接口，可遠程在線升級，進行云端數(shù)據(jù)分析及可視化管理。適配行業(yè)內主流280Ah及以上電芯，提升了系統(tǒng)循環(huán)使用壽命及充放電容量。

　　3. 儲能升壓一體機

　　本項目采用科華3.2MW儲能升壓一體機，在系統(tǒng)集成、環(huán)境適應、整體投入成本、安裝調試快捷等方面具有顯著的優(yōu)勢。

　　圖4 儲能升壓一體機外形圖

　　單臺3.2MW儲能升壓一體機采用2臺1725kW的PCS，接入一個3200kVA雙繞組干式變壓器，出口690V電壓升壓至35kV系統(tǒng)為一個單元，接入35kV母線并入電網。

　　本項目采用的儲能升壓一體機具備以下特點：

　　(1)高度集成。合理高效布局，提高空間利用率;二次回路集成，統(tǒng)一測量、保護與通信;“變”“升”一體設計，實現(xiàn)產品一體交付。

　　(2)靈活配置。支持多機并聯(lián)，VSG(虛擬同步發(fā)電機)、PQ(有功無功控制)、VF(電壓頻率控制)、黑啟動等功能;1500V 系統(tǒng)寬直流電壓范圍，直流端配置靈活;適應發(fā)電側、電網側、用戶側多種儲能應用場景。

　　(3)電網友好。支持雙網口，支持 IEC 61850 協(xié)議;集成數(shù)據(jù)采集與光纖環(huán)網，智慧運行管理;支持高/低電壓穿越，滿足構網型技術要求。

　　4. 能量管理系統(tǒng)(EMS)

　　本項目配備能量管理系統(tǒng)(EMS)，可統(tǒng)一協(xié)調、控制儲能成套工程中的各個設備，同時統(tǒng)計儲能系統(tǒng)充放電電量，管理儲能系統(tǒng)各組成設備。同時，EMS 可支持通過 AGC (自動發(fā)電控制)下達的指令來響應電網調度，根據(jù) AGC 指令提供有功、無功支撐。EMS 系統(tǒng)可采集 PCS、電池、變壓器及其他設備的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一監(jiān)控。就地控制模式下，按 AGC 下發(fā)的功率值實施峰谷模式的儲能策略，實現(xiàn)能源的高效利用。在遠方調度模式下，接受調度 AGC 的總功率調度，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的功率分配，電池 SOC(荷電狀態(tài)) 均衡。

　　三、關鍵點與創(chuàng)新點

　　首先，本項目共享儲能電站采用科華數(shù)能S3 液冷儲能系統(tǒng)，內置針對儲能電池散熱的風冷式水冷機組。該水冷機組能解決儲能集裝箱內部電池發(fā)熱量較大，內部設備對于環(huán)境溫度敏感的問題。集裝箱內部液冷管路采用分布式設計，具備工程專利設計，散熱均衡，有效保障電池艙內部溫度分布均衡，能實現(xiàn)電池包內溫差小于3℃，系統(tǒng)溫差小于5℃，循環(huán)壽命提升大于10%。其次，系統(tǒng)散熱采用“雙循環(huán)”，實現(xiàn)雙重能效管控。有效降低自用電功耗，提高系統(tǒng)效率，單艙制冷功耗不大于30kW。

　　本項目儲能系統(tǒng)具備完善的安全方案，具備“PACK級”氣體消防、集裝箱系統(tǒng)級氣體消防和水消防三級消防能力，系統(tǒng)具備電芯級防爆、“PACK級”防爆及系統(tǒng)級防爆三級防爆能力。

　　此外，本項目還配置了“PACK級”全氟己酮+系統(tǒng)級七氟丙烷自動報警。一旦發(fā)生緊急情況，可自動與BMS、本地監(jiān)控聯(lián)動，杜絕火災的發(fā)生。本項目還配置了電池艙水噴淋以及場站水消防作為最后的防護手段。

　　(1)“PACK級”消防。若電池發(fā)生熱失控，當溫度達到100℃時，電池包內全氟己酮消防模塊動作，全氟己酮滅火劑充滿電池包，起到隔絕氧氣、降溫和滅火作用。

　　(2)系統(tǒng)級消防。若電池包火情蔓延，集裝箱控制排風機將可燃氣體排出。若檢測出煙感和溫感異常，關閉排風機，報警裝置報警，切斷總配電電源，30s后七氟丙烷滅火裝置觸發(fā)，滅火劑充滿集裝箱電池艙，達到隔絕氧氣和滅火的作用。

　　(3)場站級水消防。水消防管道為管網式，每個電池簇配備一個噴頭，達到降溫和滅火作用。

　　四、實際成效

　　寧夏電投寧東基地新能源共享儲能電站一期，建設容量為100MW/200MWh。本期工程實際儲能配置容量為100MW/216.7MWh，可滿足35kV側交流輸出200MWh，不僅滿足2h充電調峰需求，還可滿足2h放電調峰需求，可更進一步緩解電網調峰壓力。儲能系統(tǒng)配置電池簇級管理器，實現(xiàn)一簇一管理，對電池可充放電容量進行修正調整，電池系統(tǒng)全生命周期可充放電容量提高6%以上。結合電池簇級控制器的應用，實現(xiàn)電池后期更換或維護，系統(tǒng)可不停電操作，對單簇電池進行投切即可維護，實現(xiàn)全年可利用率不小于99%。通過DC/DC簇級控制器的均衡，使各個電池簇在0.5P放電標準下，放電電流均衡。

　　儲能系統(tǒng)電網適應能力強，所采用的儲能雙向變流器弱電網適應性強。本項目儲能系統(tǒng)接入電網電能質量好，選用的儲能變流器在滿載情況下各相輸出電流的波形 THD (失真度)可控制2%以內，接入電網電能質量好，對電網沖擊小。

　　五、經濟效益及推廣前景

　　1.經濟效益

　　寧夏電投寧東基地新能源共享儲能電站盈利收益包括參與全網調峰、輔助服務(調頻、跟蹤計劃出力、黑啟動)、容量指標租賃三部分，以調峰收益為主，租用收益為輔。

　　(1)調峰收益。按磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)轉換效率95%、放電深度90%考慮，綜合效率為85.5%，調峰服務費單價按照當前初步確定價格即0.6元/kWh，首年調峰次數(shù)為 300次，首年累計調峰容量為 Q=40.144萬kWh×85.5%×300次=10296.936萬 kWh，首年調峰收益=10296.936萬kWh×0.6元/kWh=6178.2萬元。

　　(2)參與輔助服務，如參與電網調頻、跟蹤出力、黑啟動等的補貼收入。

　　(3)根據(jù)儲能電站在寧夏電網的地位及作用，本項目可為寧夏全區(qū)新能源提供租賃服務。

　　2.推廣前景

　　本項目配置液冷儲能系統(tǒng)，與電池簇級管理器DC/DC相結合，極大提升項目整體安全性和效益，是行業(yè)內首次百兆瓦級液冷+DC/DC的應用探索。使用DC/DC簇級管理器替代了傳統(tǒng)方案電池艙中高壓盒，在成本增加不大的情況下，實現(xiàn)了儲能的電力電子精細化管理，對于解決長時儲能、1500V高壓儲能等電池簇并聯(lián)過多的問題有很好的推廣價值。本項目作為發(fā)電側共享儲能系統(tǒng)，接受電網調度，直接參與電網的調峰、調頻服務，同時為電網提供事故備用、黑啟動、需求響應支撐等多種輔助服務，具有公共屬性，對于落實建立儲能容量市場的規(guī)則與監(jiān)管機制具有重大意義。

　　六、團隊介紹

　　科華數(shù)據(jù)股份有限公司專注電力電子技術36年，團隊成員包含多位深耕儲能行業(yè)多年的技術專家。