儲能中國網(wǎng)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(yīng)用典型案例,旨在進一步推動行業(yè)安全高質(zhì)量發(fā)展,發(fā)掘總結(jié)并交流推廣成功經(jīng)驗和有益做法,發(fā)揮典型引領(lǐng)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(shè),科華數(shù)據(jù)股份有限公司與內(nèi)蒙古電力建設(shè)(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(nèi),距銀川市約60km,交通便捷。項目規(guī)劃建設(shè)容量為200MW/400MWh,分兩期建設(shè),約占地60畝,本期為一期工程,建設(shè)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(nèi)最早一批并網(wǎng)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(wǎng)的沖擊,提高電網(wǎng)消納能力。該儲能電站的調(diào)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(wǎng)的消納問題。 二、解決方案 1. 系統(tǒng)構(gòu)成 本期建設(shè)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(shè)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(cè)。其中單個35kV母線回路下屬儲能設(shè)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(shè)綜合樓、配電室、二次設(shè)備室等,以及配套供水、供電、污水處理等相關(guān)輔助設(shè)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(cè)總?cè)萘繛?00MWh,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(diào)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(nèi)部采用280Ah及以上電芯,經(jīng)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(shè)計,集成內(nèi)部消防、液冷管道設(shè)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(yīng)性強,減少現(xiàn)場安裝調(diào)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(shè)計。BMS+DC/DC實現(xiàn)智能功率控制及調(diào)度,實現(xiàn)電池簇單元主動均流、智能投切、快速響應(yīng)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(shè)備安全性。 (2)經(jīng)濟可靠。系統(tǒng)最大容量可達3.44MWh,內(nèi)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(shè)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(shè)計,系統(tǒng)電池溫差控制在3℃以內(nèi)。 (3)智能高效。發(fā)揮電力電子技術(shù)柔性適應(yīng)特性,實現(xiàn)PCS、BMS、EMS(能量管理系統(tǒng))3S軟硬件結(jié)合設(shè)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(wǎng)端標準化、集成化設(shè)計,可快速配置使用。電池系統(tǒng)集成一體化設(shè)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(nèi)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(yīng)、整體投入成本、安裝調(diào)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(wǎng)。 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(shè)計,實現(xiàn)產(chǎn)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(yīng)發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)多種儲能應(yīng)用場景。 (3)電網(wǎng)友好。支持雙網(wǎng)口,支持 IEC 61850 協(xié)議;集成數(shù)據(jù)采集與光纖環(huán)網(wǎng),智慧運行管理;支持高/低電壓穿越,滿足構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)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(diào)、控制儲能成套工程中的各個設(shè)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(shè)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(yīng)電網(wǎng)調(diào)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(shè)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(diào)度模式下,接受調(diào)度 AGC 的總功率調(diào)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(guān)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(nèi)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(nèi)部電池發(fā)熱量較大,內(nèi)部設(shè)備對于環(huán)境溫度敏感的問題。集裝箱內(nèi)部液冷管路采用分布式設(shè)計,具備工程專利設(shè)計,散熱均衡,有效保障電池艙內(nèi)部溫度分布均衡,能實現(xiàn)電池包內(nèi)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(zāi)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(nèi)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(guān)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(wǎng)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(shè)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(cè)交流輸出200MWh,不僅滿足2h充電調(diào)峰需求,還可滿足2h放電調(diào)峰需求,可更進一步緩解電網(wǎng)調(diào)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(diào)整,電池系統(tǒng)全生命周期可充放電容量提高6%以上。結(jié)合電池簇級控制器的應(yīng)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(wǎng)適應(yīng)能力強,所采用的儲能雙向變流器弱電網(wǎng)適應(yīng)性強。本項目儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)電能質(zhì)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(nèi),接入電網(wǎng)電能質(zhì)量好,對電網(wǎng)沖擊小。 五、經(jīng)濟效益及推廣前景 1.經(jīng)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(wǎng)調(diào)峰、輔助服務(wù)(調(diào)頻、跟蹤計劃出力、黑啟動)、容量指標租賃三部分,以調(diào)峰收益為主,租用收益為輔。 (1)調(diào)峰收益。按磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率95%、放電深度90%考慮,綜合效率為85.5%,調(diào)峰服務(wù)費單價按照當前初步確定價格即0.6元/kWh,首年調(diào)峰次數(shù)為 300次,首年累計調(diào)峰容量為 Q=40.144萬kWh×85.5%×300次=10296.936萬 kWh,首年調(diào)峰收益=10296.936萬kWh×0.6元/kWh=6178.2萬元。 (2)參與輔助服務(wù),如參與電網(wǎng)調(diào)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(wǎng)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(wù)。 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(jié)合,極大提升項目整體安全性和效益,是行業(yè)內(nèi)首次百兆瓦級液冷+DC/DC的應(yīng)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(cè)共享儲能系統(tǒng),接受電網(wǎng)調(diào)度,直接參與電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻服務(wù),同時為電網(wǎng)提供事故備用、黑啟動、需求響應(yīng)支撐等多種輔助服務(wù),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(shù)36年,團隊成員包含多位深耕儲能行業(yè)多年的技術(shù)專家。 |
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