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提升風(fēng)電場發(fā)電量 提升運(yùn)維、資產(chǎn)管理——金風(fēng)科技打造面向新型電力系統(tǒng)的“3D”智慧儲能系統(tǒng)

光伏們發(fā)布時(shí)間:2021-10-19 15:47:04

2021年10月17日-20日,2021北京國際風(fēng)能大會暨展覽會(CWP 2021)在北京新國展隆重召開。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會之一,這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內(nèi)外參會代表共同參與的風(fēng)能盛會,再次登陸北京。

本屆大會以“碳中和——風(fēng)電發(fā)展的新機(jī)遇”為主題,歷時(shí)四天,包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關(guān)于“國際成熟風(fēng)電市場發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會”“國際新興風(fēng)電市場發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會”“風(fēng)電設(shè)備智能運(yùn)維論壇”“碳達(dá)峰碳中和加速能源轉(zhuǎn)型”等不同主題的15個(gè)分論壇。能見App全程直播本次大會。

在儲能與新能源融合發(fā)展論壇上,新疆金風(fēng)科技股份有限公司劉巍巍發(fā)表了題為《懂業(yè)主、知電網(wǎng)、慧交易——金風(fēng)科技打造“3D”智慧儲能系統(tǒng)》的主題演講。

以下為演講原文:

劉巍?。捍蠹疑衔绾?,由我來代表金風(fēng)科技做一個(gè)懂電網(wǎng)、知電網(wǎng)、慧交易的儲能解決方案的分享。我們知道中國現(xiàn)在正在向全世界承諾實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),在這個(gè)目標(biāo)下可再生能源占比會進(jìn)一步加大,并且這種消納并網(wǎng)的問題會一直出現(xiàn),對整個(gè)電力系統(tǒng)來說是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),我們具體要做什么,我們能看到,全國各個(gè)省份都出臺相關(guān)的一些儲能,包括儲水蓄能的政策。在市場端,我們儲能在源側(cè)、網(wǎng)側(cè)和負(fù)荷側(cè)都逐漸有大量應(yīng)用。

目前,許多省份都出臺政策要求配置儲能比例,尤其是針對電源側(cè),比如風(fēng)電和光伏。另外,在全國裝機(jī)量上也是逐年攀升,尤其我們預(yù)測到2025年整個(gè)新增裝機(jī)應(yīng)該達(dá)到接近23.15GW時(shí)這樣一個(gè)規(guī)模。

儲能給我們帶來什么樣的思考?我想說幾個(gè)重要的互動(dòng)一下。第一是儲能對業(yè)主來說是不是一個(gè)靜默成本。第二,儲能現(xiàn)在的這種占地面積安全、效率以及使用的使命是否具備經(jīng)濟(jì)性。第三,儲能對于電網(wǎng)來說是否起到足夠的支撐作用,它所帶來的電網(wǎng)效果,面臨新型電力系統(tǒng)的效果是否能達(dá)到預(yù)期,并且能夠被電網(wǎng)接受。

我們的答案是,通過業(yè)主的視角來看,我們期待著說更小占地的儲能,更安全的長壽命的儲能;從電網(wǎng)角度來說,儲能應(yīng)該具備更強(qiáng)的電網(wǎng)支撐能力,更快的指令響應(yīng),可以做更多的輔助服務(wù);從交易來說,我們也認(rèn)為是儲能今后會有一個(gè)比較好收益,能夠投資回收回來的一個(gè)主要的途徑,我們認(rèn)為儲能應(yīng)該去參與現(xiàn)貨,日內(nèi)、日前的交易,來實(shí)現(xiàn)保值增值。

從業(yè)主視角,昨天金風(fēng)科技在展會上發(fā)布了新一代的智慧型儲能。它的主要特點(diǎn)是,占地小,效率高,通過幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)特點(diǎn):一是1500V的系統(tǒng),這是現(xiàn)在一個(gè)行業(yè)的趨勢,它會有更高的效率和更低的成本;二是大型電池pack和大功率變流器;三是高效的液冷系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)低功耗和長壽命;四是戶外全隔離設(shè)計(jì),包含兩方面,一個(gè)是電氣隔離,一個(gè)是物理隔離,這個(gè)跟整個(gè)系統(tǒng)的安全性息息相關(guān);五是我們一直秉承的直流零并聯(lián)或者少并聯(lián)技術(shù);六是電池包級的滅火和水幕隔離消防,可選項(xiàng)添加,也是我們對系統(tǒng),或者說對這個(gè)行業(yè)的一個(gè)理解。

這個(gè)系統(tǒng)包含三個(gè)主要的設(shè)備,第一是標(biāo)準(zhǔn)的戶外型電池柜,里面是1500V液冷系統(tǒng),這套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)從電芯到電池、系統(tǒng)的一個(gè)全新的完全自主設(shè)計(jì)。第二個(gè)是高壓的變流器,純戶外型的。第三,還是我們比較擅長的管理系統(tǒng),這個(gè)管理系統(tǒng)也和風(fēng)電場在風(fēng)儲耦合上做了很多的實(shí)踐和驗(yàn)證。

這套系統(tǒng)它高的靈活性以及高的能量密度體現(xiàn)在了它的占地上,以2.3MWh標(biāo)準(zhǔn)的40尺集裝箱為例,同樣配置容量下,新系統(tǒng)面積占減少了50%,另外模組容量提升了1倍,在1500V設(shè)計(jì)大的框架下,變流器功率提升了60%,單簇的電池容量提升了50%。

安全設(shè)計(jì)方面,我們一直秉承直流零并聯(lián),杜絕單純的故障點(diǎn),相較于直并聯(lián)的方式故障點(diǎn)會減少,擁有更高的安全性,故障冗余可利用率提升2個(gè)百分點(diǎn),故障停機(jī)容量降低66%。這些都是從業(yè)主的視角去討論,怎樣幫助發(fā)電設(shè)備更穩(wěn)定可靠運(yùn)行,包括出了故障以后我們怎樣讓設(shè)備整體的在線率維持高水準(zhǔn)。

直流不并聯(lián)情況下,系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了無電池環(huán)流。很多儲能電站出事故的狀態(tài),電池充滿電以后,各個(gè)電池的電壓不太一樣,并聯(lián)的時(shí)候,高的電壓會向低的電壓進(jìn)行反向充電,在直流側(cè)因?yàn)楸Wo(hù)狀不成熟或者不可靠,所以會給低的電壓帶來更大的電流沖擊,這種問題是我們希望通過不并聯(lián)方式能夠有效從電氣上做一些解決方案。

包括剛才電池柜里面我們一個(gè)包,一個(gè)消防,高效的滅火,包的消防現(xiàn)在已經(jīng)算是主流廠家一個(gè)新的比較常規(guī)的設(shè)計(jì)方案,在這個(gè)里面其實(shí)還是看一個(gè)包消防可靠性和它動(dòng)作的準(zhǔn)確性。同時(shí)通過單簇柜體的設(shè)計(jì),還有在防火方面加入了分割型水幕消防系統(tǒng),如果發(fā)生了危險(xiǎn)或者燃燒,我們水幕消防并不會針對起火的電池簇進(jìn)行噴灑,而把它周圍的進(jìn)行水幕降溫,直到起火電池簇把自己的能量完全釋放完為止,這樣避免了次生災(zāi)害發(fā)生。另外融合了多項(xiàng)優(yōu)化技術(shù),包括三電平變流器技術(shù),提升了效率1%到2%,還有獨(dú)有的模塊休眠技術(shù),這個(gè)可以整個(gè)提升系統(tǒng)效率3%到5%。另外還有液冷散熱技術(shù)等等。

我們一直秉承拿出一個(gè)更低的全生命周期內(nèi)的搬移度電成本,在零并聯(lián)的技術(shù)加持下,我們系統(tǒng)壽命,或者說電池簇一致性得到了很大的提升,這也是行業(yè)比較公認(rèn)的一種技術(shù)路線。

除了儲能系統(tǒng)本體以外,實(shí)際上儲能更多的還是要跟我們的電網(wǎng)緊緊進(jìn)行交互,它主要的特點(diǎn)前面幾位同仁也都講到了,包括有功支撐,無功支撐,還有弱電網(wǎng)適應(yīng)性。

我簡單說一下,金風(fēng)科技這邊在RTDS仿真方面投入了大量資源,擁有全國現(xiàn)在最先進(jìn)的仿真平臺,在這個(gè)平臺加持下,以及我們在北方地區(qū)多個(gè)風(fēng)電場實(shí)證驗(yàn)證下,風(fēng)機(jī)加儲能一次調(diào)頻,包括及加儲能這種虛擬慣量和阻尼,這些都經(jīng)過了實(shí)踐的檢驗(yàn)和驗(yàn)證,有相關(guān)的報(bào)告支撐。

同時(shí)無功補(bǔ)償以及低壓、高壓,高電壓的穿越能力。還有弱電網(wǎng)適應(yīng)性,剛才有提到低的短路比也是我們最關(guān)心的,因?yàn)樵诎闹奘袌?,我們風(fēng)機(jī)在1.03,甚至1.02這樣的低短路比以下如何進(jìn)行并網(wǎng)是金風(fēng)科技這五年面臨最大的一個(gè)技術(shù)難題,通過很多技術(shù)人員的不斷努力,以及儲能的加持,我們現(xiàn)在在澳洲風(fēng)電并網(wǎng)上面已經(jīng)獲得了很大的成功,同時(shí)這種技術(shù)也會不斷地植入到國內(nèi)項(xiàng)目當(dāng)中。

這是除了剛才說的三大技術(shù)以外,還包含跟蹤計(jì)劃曲線,這是風(fēng)電場配套儲能以后實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù),能夠看到風(fēng)儲聯(lián)合出力之后的曲線,得到了很大的改善。

以及輔助服務(wù),通過加持儲能以后,整個(gè)負(fù)荷曲線滿足了咱們冀北電網(wǎng)的調(diào)度需求。還有就是我們一直很關(guān)心的在負(fù)荷側(cè),或者在弱電網(wǎng)下的風(fēng)光網(wǎng)儲荷一體化的控制,通過儲能和風(fēng)機(jī)光伏配合,盡可能地提升新能源的消納比例,以及這種投資收益。

關(guān)于電網(wǎng)方面的黑啟動(dòng)技術(shù),我們?nèi)ツ甑臑跆m察布600萬的項(xiàng)目里面做了一臺實(shí)證的驗(yàn)證,通過儲能帶動(dòng)一個(gè)離網(wǎng)狀態(tài)下的風(fēng)機(jī),成功完成調(diào)試并發(fā)電。

最后這一塊是講一下儲能真正可以實(shí)現(xiàn)收益的一種現(xiàn)在確實(shí)有效的方式——慧交易。從2015年電改9號文出臺到現(xiàn)在,山西8個(gè)省份已經(jīng)開啟了現(xiàn)貨交易試點(diǎn),到現(xiàn)在迎來了很大動(dòng)態(tài)變化,我們認(rèn)為隨著新能源比例增加,以及這種能源不斷地枯竭,電力市場的現(xiàn)貨交易會進(jìn)一步地拉大,或者它的波動(dòng)性也進(jìn)一步加大。

金風(fēng)科技是率先進(jìn)行了電力市場化的交易實(shí)踐,已經(jīng)有天機(jī)交易平臺,右邊這張圖就是我們交易中心,就在北京亦莊。同時(shí)金風(fēng)科技在全國有4個(gè)這樣的交易區(qū)域。另外去年我們的電源側(cè)交易電量105億千瓦時(shí),并且研究和實(shí)踐儲能+新能源場站的聯(lián)合模式,我們認(rèn)為儲能能夠借助現(xiàn)在的交易市場包含三個(gè)方面。第一,電力的現(xiàn)貨市場;第二中長期的電力市場;第三,輔助服務(wù)市場。通過這三部分市場,我們通過日前、日內(nèi),以及輔助服務(wù)這種交易的實(shí)時(shí)買賣,獲取儲能創(chuàng)造的收益。

這是我們在山西一個(gè)電站里面通過儲能一天實(shí)現(xiàn)了八充八放,它不間斷一天工作了4個(gè)小時(shí),這樣一個(gè)系統(tǒng)它的每兆瓦時(shí)收益是16萬元。針對整個(gè)場站儲能系統(tǒng),通過交易,全年收益達(dá)到了286萬元,儲能的裝機(jī)規(guī)模是5MW/10MWh,這個(gè)收益我們認(rèn)為可能在某些地區(qū)不可復(fù)制,但是至少在風(fēng)電場它對我們來說是一個(gè)比較有利的促進(jìn)作用。

另外儲能不止于交易,還能提升風(fēng)電場發(fā)電量,提升運(yùn)維、資產(chǎn)管理,降低運(yùn)維支出以及包括提升考核分?jǐn)?shù)上,我們認(rèn)為都有很大的作用,在這里不一一闡述。

最后用一句話結(jié)束今天的匯報(bào)——儲能賦予能源更多可能,同時(shí)交易讓儲能盡展所能,謝謝。

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