建成每年可輸送4.3億度清潔電能的“城市充電寶”
截至2023年9月底，我國已建成投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)2123萬千瓦，位居全球前列，產(chǎn)業(yè)生態(tài)初步形成。其中，以鋰電池為代表的電化學(xué)儲(chǔ)能在新型儲(chǔ)能中占比超過90%，處于絕對主導(dǎo)地位。
在占地面積58畝，相當(dāng)于5個(gè)半標(biāo)準(zhǔn)足球場大小的寶塘儲(chǔ)能站里，88套磷酸鐵鋰儲(chǔ)能系統(tǒng)分7個(gè)區(qū)域整齊排列，兩層高的主控樓在中線矗立，兩回110千伏線路穿過鐵塔與供電片區(qū)相連。然而，這個(gè)看似由大小不等“集裝箱”構(gòu)成的儲(chǔ)能電站，內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻十分復(fù)雜，包括電池簇、電池管理系統(tǒng)、儲(chǔ)能變流器、能量管理系統(tǒng)等多個(gè)重要系統(tǒng)。電站運(yùn)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)電能在儲(chǔ)能系統(tǒng)中的“精準(zhǔn)”充儲(chǔ)和放出，“毫秒級”地迅速響應(yīng)電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求。
按照每天“兩充兩放”測算，寶塘儲(chǔ)能站每年可向粵港澳大灣區(qū)輸送4.3億度清潔電能，滿足20萬戶居民的用電需求，減少二氧化碳排放30萬噸。“新型儲(chǔ)能具有響應(yīng)快、布置靈活、建設(shè)周期短等優(yōu)勢，能夠精確匹配電網(wǎng)負(fù)荷需要，最大程度體現(xiàn)其對電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)價(jià)值，幫助不穩(wěn)定和波動(dòng)性的清潔能源大規(guī)模、高比例接入電網(wǎng)”，南網(wǎng)儲(chǔ)能科技公司董事長汪志強(qiáng)介紹。
構(gòu)筑9條儲(chǔ)能技術(shù)路線性能對比的“大擂臺(tái)”
寶塘儲(chǔ)能站項(xiàng)目2022年底啟動(dòng)，按照國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)模達(dá)到100兆瓦即為“大型儲(chǔ)能電站”。“如何把300兆瓦的規(guī)模用好”，是項(xiàng)目初期建設(shè)者們一直思考的問題。“除了給電網(wǎng)提供調(diào)節(jié)服務(wù)，我們還希望項(xiàng)目能對儲(chǔ)能行業(yè)的技術(shù)發(fā)展起到促進(jìn)作用。為此，我們決定建設(shè)一座多技術(shù)路線的鋰電池儲(chǔ)能站”，汪志強(qiáng)表示。
當(dāng)前，在我國鋰電池儲(chǔ)能領(lǐng)域，產(chǎn)業(yè)鏈上的創(chuàng)新主體聚焦安全、質(zhì)量、效率等重大問題，不斷推進(jìn)技術(shù)迭代升級。電池在運(yùn)行的過程中會(huì)發(fā)熱，控制溫度的熱管理技術(shù)是影響儲(chǔ)能電站安全的重要因素。“寶塘儲(chǔ)能站運(yùn)用三種熱管理技術(shù)，包括給電池‘吹空調(diào)’的風(fēng)冷技術(shù)、‘冷板接觸電池降溫’的一般液冷技術(shù)和‘冷卻液直接浸泡電池’的浸沒式液冷技術(shù)”，南網(wǎng)儲(chǔ)能科技公司建設(shè)中心總經(jīng)理劉邦金介紹。
而在結(jié)構(gòu)連接方面，寶塘儲(chǔ)能站的連接方式多達(dá)5種，組串式、雙極式、單極式、低壓級聯(lián)、高壓級聯(lián)。其中，“高壓級聯(lián)”是南方電網(wǎng)首批“揭榜掛帥制”科研項(xiàng)目的攻關(guān)技術(shù)，實(shí)體成果“我國首個(gè)高壓移動(dòng)式儲(chǔ)能站”于2023年初在河北保定投運(yùn)。這種新技術(shù)通過模塊級聯(lián)的方式將儲(chǔ)能系統(tǒng)電壓直接升至10千伏,在大幅減少儲(chǔ)能系統(tǒng)數(shù)量的情況下實(shí)現(xiàn)同等效率，省去變壓器的儲(chǔ)能系統(tǒng)可靈活移動(dòng)，解決了傳統(tǒng)儲(chǔ)能應(yīng)用場景受限的問題，迅速成為行業(yè)研發(fā)應(yīng)用的“熱門”。“安裝在寶塘儲(chǔ)能站的兩套高壓級聯(lián)儲(chǔ)能系統(tǒng)，相對于河北保定系統(tǒng)，硬件結(jié)構(gòu)及控制保護(hù)方面均實(shí)現(xiàn)了技術(shù)優(yōu)化，綜合性能更優(yōu)”，南網(wǎng)儲(chǔ)能高壓級聯(lián)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)成員李勇琦指著新投運(yùn)的高壓級聯(lián)電池艙說到。
據(jù)了解，寶塘儲(chǔ)能站電池供貨企業(yè)同樣多達(dá)5家，均為國內(nèi)磷酸鐵鋰電池生產(chǎn)的“頭部企業(yè)”。電站通過對多家電池企業(yè)最優(yōu)產(chǎn)品的“一站集成”，將以用促比，推動(dòng)我國鋰電池制造質(zhì)量的持續(xù)提升。
“我們聚焦鋰電池的熱管理、結(jié)構(gòu)連接、電池性能3大主要技術(shù)領(lǐng)域，搭配組合不同技術(shù)方式，形成了9條技術(shù)路線，各路線裝機(jī)規(guī)模從5兆瓦到75兆瓦不等。這相當(dāng)于把9座不同技術(shù)特點(diǎn)的中型儲(chǔ)能站聚合到了一起，形成一個(gè)技術(shù)性能對比的‘大擂臺(tái)’”，汪志強(qiáng)面對上百個(gè)“密集林立”的電池艙介紹。
挖掘涵蓋20項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的“數(shù)據(jù)富礦”
“大擂臺(tái)”搭建好了，如何評定不同技術(shù)路線的運(yùn)行性能“高低”，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)“說了算”。
在寶塘儲(chǔ)能站的多技術(shù)路線驗(yàn)證方案中，“指標(biāo)”是“高頻詞”，既有熱管理、結(jié)構(gòu)連接、電芯性能等不同領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，也有儲(chǔ)能、電池、變流器等不同領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，總數(shù)多達(dá)20項(xiàng)，將形成“數(shù)據(jù)富礦”。
以電池運(yùn)行性能評價(jià)為例，寶塘儲(chǔ)能站運(yùn)行人員在“同品牌、不同熱管理技術(shù)、同結(jié)構(gòu)連接”“同品牌、同熱管理技術(shù)、不同結(jié)構(gòu)連接”“不同品牌、同熱管理技術(shù)、同結(jié)構(gòu)連接”的條件下，分別對比電池電壓一致性、電池溫度均勻性、系統(tǒng)可用能量、電池容量衰減4項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。
“我們運(yùn)用科學(xué)實(shí)驗(yàn)的‘控制變量法’，在兩個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)方式完全相同條件下，對比剩下一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)情況，將會(huì)非常直觀”，南網(wǎng)儲(chǔ)能科技公司運(yùn)營中心總經(jīng)理王勁在數(shù)據(jù)系統(tǒng)的屏幕前演示。
寶塘儲(chǔ)能站的多技術(shù)路線成套評價(jià)結(jié)果，將為我國新型儲(chǔ)能的技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供重要實(shí)證參考。（黃昉）
來源：南網(wǎng)儲(chǔ)能
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