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  1. 一线|湖南长沙电池储能电站的技术创新
  2. 2019年3月12日 来源: 国家电网报

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核心提示 2018年10月18日,湖南首个电池储能电站——长沙电池储能电站一期示范工程项目开工建设。今年年初,一期工程10千伏榔梨储能电站正式并网。该电站在建设过程中有哪些技术创新,又解决了哪些难题?

峰谷矛盾凸显 储能电站发挥调峰填谷作用

3月7日,国网湖南电力工作人员正在长沙电池储能电站一期示范工程的10千伏榔梨储能电站进行设备巡视,精心维护着湖南首个储能电站。

2018年,湖南省用电呈高速增长态势。据悉,国网湖南电力全年完成售电量1369.37亿千瓦时,同比增长13.52%。其中,大工业电量528.74亿千瓦时,同比增长13.63%;居民生活电量477.21亿千瓦时,同比增长13.66%。湖南成为售电增长速度最快的中东部省份。随着经济高速发展和人民生活水平的提升,对于极端天气较为频繁的湖南来说,电池储能电站建设成为解决负荷高峰期峰谷差矛盾、平抑负荷尖峰、保障电网安全、提高局部地区电能质量的有效措施。

在此背景下,长沙电池储能电站一期示范工程项目于2018年10月开始建设。该项目共包含芙蓉、榔梨、延农3个锂电池储能电站,总功率达6万千瓦,总容量12万千瓦时。其中,芙蓉储能电站功率2.6万千瓦,容量5.2万千瓦时,为全国单体容量最大并首次采用全室内设计的电池储能电站。

“电池储能电站就像一个超大容量的‘充电宝’,能够实现电能的大规模存储和快速释放,能填补电网常规控制方法的盲区,实现电能灵活调节和精确控制,有效保障电网安全、提高局部地区电能质量。这是支撑湖南省清洁能源发展战略的关键技术?!毕钅扛涸鹑斯荚此?。

大胆开拓创新 提出电站整套系统调试方案

“功率指令响应正确!”1月27日,长沙储能电站一期示范工程10千伏榔梨储能电站正式并网。在毫无经验可循的情况下,国网湖南电力的技术团队攻坚克难,敢于创新,对项目建设层层把关,确保了建设任务顺利进行。

长沙储能电站是湖南首个电池储能电站,工程建设时间紧、任务重,而且无历史经验可循。技术团队只能“摸着石头过河”。

“现在我们的工作进度不错,整个项目已经进入三大系统对拖调试阶段?!惫荚醋院赖馗嫠呒钦?。他们创新性地制定了储能电池、储能逆变器(PCS)、电池管理系统(BMS)的对拖及轮拖调试方案,对于首次开展储能电站调试工作起到了良好的指导作用。

2018年9月,郭思源和团队成员前往江苏考察,了解到江苏储能电站在调试时,采用的是单仓直接并入电网进行充放电来验证系统控制性能的方法。团队成员决定在此方法基础上再进行优化改进。

为了找寻合适的办法,团队成员查阅了300多万字的材料,推翻了十多种方案。就在他们一筹莫展之时,团队的严亚兵博士提出了“微型电网模拟”的设想,让大家脑洞大开——既然单仓直接并入电网容易损害设备,那为什么不把这个验证区域缩小,放入一个“微网”中来进行试验呢?于是,一个通过控制储能逆变器(PCS)系统,利用电池剩余电量对其他电池进行充放电,两两对拖,两个电池堆之间相互传输能量,从而检验各单体系统及整体系统性能的方法就此诞生。此方案也为长沙储能电站快速启动整套系统调试奠定了坚实的基础。

细致调试诊断 消除电站噪声异常隐患

2018年入冬后,寒潮席卷三湘大地,榔梨储能电站施工现场的温度时常低至零下。项目团队经受住了多重考验,攻克了一个又一个技术难题。

1月30日,临近年关,寒风中的储能电力站施工现场,工程人员依旧在马不停蹄地进行调试作业?!拔恕钡绯夭罩械囊凰吭右粢鹆舜蠹业淖⒁??!罢馐悄睦锓⒊龅纳?”大家经过一番大致排查,发现原来是电池存在噪声异常??悸堑揭斐T肷从吵錾璞缚赡艽嬖诠收匣蛘吖收弦?,团队迅速组织多专业技术专家“会诊”消缺。

“现场噪声和振动测试发现,电池舱内的两组电池组在一组充放电另一组热备用时,会产生约4800赫兹左右的噪声和振动信号,其他工况均正常?!钡笔痹谙殖〔斡肱挪榈穆宀┦炕匾涞?。面对如此棘手的问题,团队中电气、噪声、振动、继保等专业技术人员聚集在一起,详细分析了储能电站电气系统连接、设备原理、控制策略等,终于找出了问题根源。他们认为,噪声异??赡芾醋杂诖⒛苣姹淦鞯缙低晨刂撇呗?。为了彻底解决问题,他们又联合调试项目部、厂家进行了深入分析。厂家在收到反馈信息后,修改了电流环控制参数,最终噪声异常状况消失。

“这虽然是一个‘小插曲’,但是为我们下阶段储能电站建设的全面展开积累了宝贵经验?!笨醋旁俗5陌咨绯夭?,卢铃与其他团队成员终于松了一口气。

严控电池质量 确保电站安全投产

电池是储能电站的核心单元,其质量好坏直接关系到储能电站的安全运行。为此,技术团队从电池生产环节就开始进行全过程技术监督。

去年12月底,技术团队在对现场组装的电池组进行内阻试验时,发现电池包内阻偏差大,运行时易导致电池温度不均匀,不仅严重影响电池循环寿命,还存在引发电池火灾的安全隐患。为此,团队决定要求生产厂家整改。

起初,厂家辩解说问题不大,为了推翻厂家的错误结论,整个团队反复试验论证,在调试过程中比对各电池温度变化。最终,面对“低负荷充放电试验时即存在内阻大的电池温度普遍高3~5摄氏度,如果满充满放,温度会成倍增加”的详实试验结果,厂家同意整改,更换了20个电池包,涉及720个电芯。经过复测,各项指标合格。团队的徐松博士说:“为了保证工程质量,我们细致地比对和调试,和厂家据理力争?!?/p>

截至目前,该项目技术团队已完成约45.5万个电芯的监造,出具检查型式报告126项、出厂试验数据200万余条,现场见证强制性试验24项,发现不合格电芯4153支、不合格报告12份。在电芯出厂前,团队已要求厂家剔除不合格电芯,并现场见证,尽最大努力将设备缺陷消除在制造和基建阶段,为储能电站安全稳定投产保驾护航。

长沙榔梨储能电站的正式并网,为湖南下阶段的储能电站建设积累了宝贵经验。据悉,3月底,芙蓉和延农两个储能电站也将投运,长沙电池储能电站将全面建成。

据测算,该电站建成后,可在每天用电高峰期间提供电量12万千瓦时,满足30万户居民生活用电需求。届时,电池储能的大规模发展,可以形成集群效应,有效优化湖南电网网架结构,助力解决长沙地区电源远端用电高峰能力短缺问题,大大提升湖南电网电力供应可靠水平。此外,该电站还将发挥削峰填谷、负荷响应、“黑启动”服务等功能,为缓解电力供需矛盾提供新手段,提高祁韶特高压直流输送能力,缓解湖南用电高峰电力不足问题。

原标题:国网湖南电力加速推进长沙电池储能电站建设

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