CIES2024|| 国网福建电科院陈雨鸽:福建电化学储能电站建设发展概况与调试试验经验分享-中国国际储能大会
2024 03/22 14:59:01
来源:中国储能网

CIES2024|| 国网福建电科院陈雨鸽:福建电化学储能电站建设发展概况与调试试验经验分享

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作者:中国储能网新闻中心

  中国储能网讯:3月10-13日,由工业和信息化部节能与综合利用司指导,中国化学与物理电源行业协会主办并联合500余家机构共同支持的第十四届中国国际储能大会暨展览会(简称“CIES”)在杭州国际博览中心召开。

  CIES大会以“共建储能生态链,共创储能新发展”为主题,针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨,分享可持续发展政策机制、资本市场、国际市场、成本疏导、智能化系统集成技术、供应链体系、商业模式、技术标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和深化应用。

  来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的2011余家产业链供应链企业, 53417位线上注册嘉宾将参加本届CIES大会,储能网视频号线上直播11万人参与观看与交流。其中300余家企业集中展示了储能产品,涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证、飞轮储能、液流电池、熔盐储热、压缩空气储能等新型储能全产业链。

  3月12日下午,国网福建省电力有限公司电力科学研究所专家陈雨鸽受邀在新型电力系统与储能电站建设专场分享主题报告,报告题目为《福建电化学储能电站建设发展概况与调试试验经验分享》。以下为报告主要内容:

  陈雨鸽:大家好,我是国网福建电科院的陈雨鸽,今天向大家汇报的是我们福建省新型储能的一些发展概况以及相关的调试试验经验。

  首先向大家介绍一下我们福建省的一些资源情况,我们福建省是地处祖国东南沿海区域,近邻台湾海峡,具有辖管效应,所以我们的海上风电是比较丰富的,海上风电的利用小时数也是全国第一的。同时我们的福建具有八山一水一分田的地理特色,所以我们有很多的抽蓄,抽蓄的规模可以达到快两千万千瓦。我们还有一个东南西北多个区域协同发展的优势,是东部沿海唯一的电力“外送型”省份,所以我们的储能还有新能源产业优势显著,我们有明德时代还有首个国家级海上风电试验研究与试验检测基地。

  福建省还是全国首批新型电力系统的三个省级示范区之一,我们的董事长也提出了要建设“三大三先”省级高质量示范电网的发展目标,即“大平台”、“大枢纽”、“大生态”,实现清洁低碳、安全稳定和效益水平领先。其中,建设“三强”大枢纽,重点就是要实现海上风电的并网消纳能力强。相应地,海风的发展以及汇集送出技术,以及储能协同运行技术就是构成了很重要的技术手段支撑。

  针对我们福建省向清洁能源送出型电网发展的态势,则需要配置相应与外送规模相匹配的灵活调节资源。我们预期是利用抽蓄和新型储能的协同运行来支撑电网的灵活调节能力。目前,我们福建省在运的新型储能装机规模大约有15.1万千瓦,主要是有晋江电化学储能电站一期、宁德霞浦储能电站一期、宁德西洋岛储能电站和罗源电产的超级电容混合储能站,另外还有十多个分散的小容量储能项目。下面是结合这四个具体的电站开展的一些介绍。

  首先是晋江储能电站,它是依托于国家重点研发计划所开展的一个试点示范项目,我们这里是有协同宁德时代研制了一个百兆瓦级的新型锂电池,本期安装660的电池柜,每个电池容量是40千瓦/160千瓦时,主要采用的是一个半户内的布置形式。储能和GIS是户内布置的,主变压器是户外布置的。技术层面上,这里采用的是低压并联汇集升压接入的方案,就是这边有一个380伏的低压侧公共交流母线,每个母线下是并联一个500千瓦的储能单元系统,每个单元系统由11个电池柜并联,每个电池柜又由16个电池模组串联,加上一个隔离开关和一个主控箱所构成。晋江储能电站我们目前采用的商业模式主要是在系统的二次调频应用,我们对于电化学储能参与调频应如何计算贡献度,以及收益如何量化评估展开了系列的研究。对此主要提出了储能调频有效里程的计算方法,也为福建省的辅助服务市场规则的设计提供了一些贡献,得到了福建省能监办的肯定。

  下面是霞浦储能电站,霞浦储能电站是属于吉瓦级的储能工程,它主要采用的是全户内布置,这张图上方是两个储能电池室,左下角这边是主变和GIS室,右上角这个是配电室,总共是采用了160套的每个630千瓦/2.5兆瓦时的储能。技术层面,这里采用的是两个标准化的储能单元并联在一个35千伏的出线,共十回的35千伏出线构成了整体的功率和容量为100兆瓦/200兆瓦时的储能电站。这里是它的主要的网络控制架构,主要采用了三级网络控制架构,即最上面的一个站控层,一个协控层和下面一个就地控制层。我们还在霞浦储能电站进行多个场景应用的研究,这里将它分成了三个独立运行的分区,主要实现储能电站灵活参与到风电波动、调峰调频和容量租赁等不同的应用场景,进而实现储能容量和功率价值的充分发挥。

  宁德西洋岛电站是一个比较典型的海岛配储的案例,因为宁德西洋岛是一个海岛,它是仅依靠单回的十千伏电缆和电网相连的。平时有海船经过的时候,经常会把这个海缆给钩断,所以它的供电可靠性也比较差。相应地,我们就对宁德西洋岛配置了一定的风电、光伏和一些小容量的电化学储能,通过一些策略的设计,实现岛内经济可靠的并网运行。

  宁德西洋岛采用的技术方案类似于前面说到的三层级架构,这里主要是设计了三个运行方式。一个是并网运行,还有一个是离网运行,以及一个全岛的故障停电运行,并网运行模式主要可以减少岛内的碳排放量,离网运行模式主要是实现孤网的持续自主运行,全岛故障停电模式主要实现供电的快速恢复。

  接着是罗源火电厂超级电容混合储能项目,这里主要体现储能电池对于火电机组AGC调频的辅助作用。因为我们知道火电机组频繁调节出力其实对其本身的机组性能是有比较大的影响的,而储能电池是在这方面的性能较好,也比较适应调频场景。所以这里在罗源火电厂建设了一个五兆瓦超级电容和十五兆瓦锂电池的混合储能,测试储能辅助火电机组AGC调频性能应用。

  这个项目采用的技术方案是配置两个混合储能子系统,每个混合储能子系统有三个锂电池和一个超级电容,各个子系统可灵活接入两个罗源火电厂的火电机组1、2号机的六千伏段。主要采用了集装箱式的储能结构,就是分别从一个模组再到一个电簇最后再到一个电池舱或者电容舱的形式。

  下面是我们福建省现在正在建设的一些储能,主要有晋江电化学储能电站、宁德霞浦储能电站和平潭共享储能电站。

  我们福建省目前在政策方面是有按新能源配储10%以及相关的调频、调峰辅助服务的支持,所以我们在预计未来新能源配储政策的指导下,到2030年,福建省新型的储能将达到两百万千瓦。

  围绕源侧、网侧和荷侧的储能资源,我们目前已实践了一系列的研究和工作。我们也进一步开展未来针对储能电站的应用探索,首先是共享型储能,依托于宁德霞浦电站,我们将探索一个以共享储能运营为基础的储能与附近海风及核电资源联合运营的模式;远期,到2025年或者2030年,我们将重点探索抽蓄和储能的联合运营,就是对于根据不同的定位需求,有多元化的储能参与到灵活的市场运营中;再远期,到2045年左右,我们会考虑氢储联合运营,依托福建省打造氢能全产业链,开展相关业务部署。

  下面是我们关于储能电站现场的一些调试试验经验分享,这里归纳了几个标准化的流程,涵盖了从储能的电池单体到储能并网联调的一些测试流程。

  我们主要依据的是两个国标,这两个国标是2018年的版本,预计在今年会出新版。表格中罗列的这些基本属于规范化的测试项目,下面我将结合一些现场调试的实际情况,分享几个具有代表性的案例。

  一个是过载能力的测试,过载能力的测试就是需要保证储能在它超过功率限额的情况下能够继续运行一段时间。我们这里是期望储能充放电超过20%额定功率的时候持续运行一分钟。由于能量管理系统策略设置的不合理,在试验过程中,我们发现,电站如果有一个电池超过额定功率20%,其余储能单元也会进行连跳的现象。所以,我们就把它的过载持续时间提升到大于一分钟,这样实际上的在超额功率运行时,储能电站的实际过载运行时间就会满足一分钟的运行要求。

  下面是储能的充放电响应时间调节时间和转换时间的测试,这里我们是主要针对于原先的一些拓扑结构,比如其中的前置转换模块功能限制,以及原先PCS设定的速率不够合理等问题进行了相关的改善,从而提升了AGC响应速度。对于储能额定能量测试和额定功率能量转换效率测试的问题,我们发现国标里面对于额定功率充电到充电终止条件的“终止条件”定义并不是非常地明确。因为储能实际上充电不是一次性充到顶的,它会有一个充电到一定水平再往下放电、再充电再放电这样连续不断的过程,并且这样的过程大概会持续五次才会完全终止。所以我们设置了两个比对性的测试方法来验证储能的效率水平。

  最后是一次调频测试的一些试验。一次调频测试是通过协控来进行PCS控制的,这里由于协控还有一个惯量响应的功能,所以我们在测试的过程中要闭锁这类干扰功能,同时要投入一次调频功能。接着我们发现在死区附近进行测试时,如果频率越过死区又快速地回到死区内,一次调频动作会立即恢复,这时候由于AGC没有闭锁,所以产生了一个,就是这张图中蓝色曲线的情况。所以我们后来的解决方法就是,在死区调频的控制策略中,让一次调频之后的AGC闭锁一段时间,就顺利解决了这个在死区附近抖动的问题。

  还有一个问题就是,之前我们采用了两个品牌不同的PCS,其中有一个品牌的PCS对于协控在一次调频动作恢复时会下发的“0功率”检修态报文指令无法识别,这时候就会执行置零功率的指令。所以我们这里就把无法识别正确检修态的PCS程序进行了更改,使其可以成功地实现检修态指令的识别,从而解决了上述的问题。

  我的分享就是这些,谢谢大家!

【责任编辑:孟瑾】