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国网冀北电力:提供储能整体解决方案

作者:admin     发布时间:2022-01-19 13:48 点击数:

  在位于张北地区的国家级可再生能源示范区,坐落着世界上规模最大的集风电、光伏发电、储能及智能调度输电于一体的新能源友好并网综合利用平台——国家风光储输示范工程。

  自示范工程2011年12月25日建成投产以来,国网冀北电力有限公司依托该工程资源优势,不断加强技术攻关、开展试验论证,形成了一批让新能源发电稳定可控的研究成果,有效破解了新能源并网技术难题,同时也成功开启了储能规模化应用的先河。

  国网冀北电力着力让储能更稳定、更高效、更优质,积极助力以新能源为主体的新型电力系统建设。

  走进国家风光储输示范工程现场,只见一架架洁白的风机排列有序,一块块光伏板熠熠生辉,不远处的储能厂房则沉稳安静,如同一个个蕴藏着丰富风光资源的“能量魔方”。

  储能技术可以针对风、光发电的随机性、波动性和间歇性进行调节,实现风、光、储多时间尺度的出力互补,提高新能源发电的可预测性、可控制性、可调度性,使之达到或接近常规电源,解决新能源安全稳定运行和有效消纳问题。如何让储能稳定地发挥作用,便是国网冀北电力攻关的重点。

  据国网冀北张家口风光储输新能源有限公司(以下简称“风光储公司”)副总经理、总工程师刘汉民介绍,示范工程储能电站(一期)建设容量20兆瓦,包括14兆瓦磷酸铁锂电池、2兆瓦全钒液流电池、2兆瓦胶体铅酸电池、1兆瓦钛酸锂电池和1兆瓦超级电容,为开展相关研究创造了条件。

  近年来,国网冀北电力组织冀北电科院、风光储公司相关领域专家开展联合攻关,在不同方面开展研究,取得了积极成果。

  国网冀北电力提出新能源与储能联合主动支撑控制策略,实现储能容量最优配置,形成“新能源+储能”推广应用新模式,为新能源电站提供科学、经济的储能系统应用整体解决方案。搭建电池储能系统多层级精细化仿真平台,研究复杂运行工况下的储能单元充放电性能劣化规律,形成了储能电站单体—单元—储能系统—电站多层级精细化建模方法,为后续研究提供便利。

  针对新能源电站主动支撑、消纳的差异化控制需求,国网冀北电力提出满足新能源电站多场景需求(频率偏差、频率变化率、控制精度等)耦合交叉方式下的“风光储一体化”多目标协调控制策略和风储、光储、风光储多场景下混合储能功率分配策略,实现兼顾多场景的优化运行与储能电站能量优化管理,提升高比例新能源高效消纳和主动支撑电网能力。

  1522面电池柜、近30万块电池、1 1 4万个监测点、4 6 套能量转化系统……一组数据见证着这里储能设备的发展。经过近十年的运行实践,磷酸铁锂储能装置日平均可用率保持在91.4% 以上,日平均可用容量达到35兆瓦时以上。国网冀北电力通过对大规模电池储能电站系统集中接入、协调控制以及实时快速出力分配,使电池储能电站的整体响应时间小于900毫秒,10分钟联合发电波动率均小于5%。“工程自投运以来,先后累计投入削峰填谷近2000次,转换输出电能近3000万千瓦时,在解决风光资源不稳定特性、实现其大规模集中并网、集成应用中发挥出显著作用。”刘汉民说。

  在稳定发挥作用的基础上,如何进一步提高电池的响应能力和利用效率、破解大电网安全稳定运行的难题,也是国网冀北电力研究的重要内容。

  2014 年 10 月 14 日,风光储输示范电站成功完成黑启动试验。本次试验是电站在失去外部电网供电的情况下,通过内部自启动能力的部件——储能,向其他发电单元送电,最终实现电站自启动。

  新能源电站较之其他常规电站,往往地处偏远,实施“自救”能力有限,一旦外部电网发生故障,将对电站正常安全生产造成极大影响。为实现新能源电站的黑启动,国网冀北电力专业技术人员开展讨论认证,结合风光储自身拥有储能电站的优势,不断修改完善方案。按照预定路径,黑启动试验模拟电站在突然失去外部电网供电的情况下,通过自有大规模电化学储能电站的反向送电功能,由小至大,逐级启动,最终完成电站整体启动。此次试验的成功也为新能源电站提升黑启动能力提供了宝贵经验。

  为了进一步挖掘运行潜力,国网冀北电力还着力在储能循环利用上下动力电池梯次利用,一直被看作解决动力电池回收和发展电化学储能“一举两得”的技术手段之一。国网冀北电力充分利用示范工程试验平台,推动电池梯次利用试验场景建设和试验论证。

  据了解,风光储工程储能电站(二期)聚焦新型储能示范工程,目前已建成容量梯次利用电池3兆瓦和电站式虚拟同步机10兆瓦。3兆瓦梯次利用系统,通过研究不同储能工况下梯次利用电池的衰退规律,系统构建起考虑模组分散性能的多级串并联储能单元充放电模型,继而分析电池模组外特性关键参数对其健康状态的影响,成功建立梯次利用储能系统评估体系,实现了梯次利用储能单元健康状态离线评估,进一步提高了储能循环利用水平。

  今年,面向“双碳”目标,国网冀北电力在储能技术攻关的基础上,着力出标准、出成果,推动储能产业高质量发展、研究成果高质量应用。

  从未来新型电力系统的全局角度考虑,储能已成为不可或缺的核心要素。7月,国家电网有限公司新型电力系统三大地区级示范区之一落户张家口。9月29日,国网冀北电力与张家口市委市政府合作,揭牌运营储能电站检测与评价中心,更好支撑新型电力系统地区级示范区建设。

  依托储能电站检测与评价中心,国网冀北电力将聚焦建立清洁、可持续的绿色能源供应体系,持续提升储能调节能力,深化新型储能规模化应用研究,建立和完善新型储能性能检测和安全评价技术标准,统筹开展储能电池及系统安全检测和评价等各项工作,同时努力培养更多储能行业专业技术人才,促进国家新型储能和新能源产业健康有序发展。

  据了解,未来国网冀北电力还将重点支持新型储能规模化应用和抽水蓄能电站建设,大力发展电源侧储能,积极服务用户侧储能发展,积极推动并参与制定新型储能规划设计、建设安装、并网调试、运行监测等全环节标准体系;特别是在技术攻关方面,将全面推动储能全电磁暂态仿真技术研究,开展多类型储能匹配模式及调控技术研究,推进储能电站试验检测和在线评价能力建设。

  “我们将积极推进国家风光储输示范工程剩余37兆瓦储能续建工程,建设涵盖多类型储能本体、储能技术装备、多类型储能系统、多类型混合储能电站、储能电站与风光发电系统联合运行并网特性测试于一体的国家级综合检测认证平台和新技术实证平台,更好服务储能行业发展。”田云峰表示。

  (作者分别供职于国网冀北电力融媒体中心、国网冀北张家口风光储输新能源有限公司)

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