8月22-24日,由国家电投&融和元储、新型储能产业联盟、风光储百人会、中国风光储网等单位联合主办的2022中国国际光储充产业大会(简称:金砖光储充论坛)在常州香格里拉大酒店圆满闭幕。本届大会设置“论坛峰会+展示台展示”,既有企业细致入微的分析,也有行业专家为市场发展提出的设想与方案,助力落实国家提出的“碳达峰、碳中和”战略目标要求,积极助力构建“双循环”新发展格局。
中国三峡新能源(集团)股份有限公司山东分公司副总经理汝会通出席论坛并发表主题演讲——《电化学独立储能电站运行安全思考》 。
以下为演讲实录:
谢谢大家参与这个会议,讲个笑话活跃一下气氛。爸爸给儿子讲故事,说:从前有一个青蛙,儿子说,我想听科幻的。爸爸说,从前在太空里有一个青蛙。儿子说,有没有限制级的?爸爸说,别让你妈妈听见,从前有一只没有穿衣服的青蛙。笑话有点冷,外面很热,正好中和一下,开始我们的讲解。
我今天主要以我们三峡能源的庆云储能电站为例,给大家介绍一下独立储能电站,尤其是电化学储能电站运行安全方面的思考。
三峡庆云三峡庆云储能电站位于山东省德州市庆云县,是山东省首批储能示范项目之一,项目一期100兆瓦/200兆瓦时项目已于去年年底投产发电,总投资约4亿元。二期200兆瓦/400兆瓦时也已列入山东省第二批储能示范项目名录。建成后300兆瓦/600兆瓦时独立电站,将成为国内目前规模最大的电网侧共享储能电站。
项目的建设从2021年5月份备案,10月份开工建设,大家都知道去年整个北方雨水很多,10月份基本没怎么干活,真正开始干就是11月份,到年底就建成并网,速度还是很快。
独立储能电站的规模构成基本上跟刚才几位专家讲的差不多,主要是3S系统,BMS、PCS、EMS,这是主要的系统。还有一些辅助支撑系统,再加上汇流升压系统,主要由这几部分组成。
项目今年1月27日正式投运,在春节期间参与了山东省削峰填谷保供的任务,为庆云人民过上欢乐祥和的春节做出了电力人的贡献。期间基本做到每日一充一放,充放电的深度是0-100%,我们用的是宁德时代的电池,系统控制还是不错的,可以做到100%的放电。运行以来,整个综合运行效率是86.12%,在山东省首批5个独立储能电站里面,我们的数据还是比较好看的。
我们这个项目作为山东省“源、网、荷、储”智能友好互动系统的重要资源,在电网调频、调峰这方面,发挥了重要作用。调频和黑启动都是我们电站本身可以实现的,但是目前市场不需要,我们目前只实现了调峰的作用,也可以做到毫秒级的快速响应。
为什么在庆云县建这个储能电站呢?因为庆云的电网构架特别有意思,它基本上没有火电,基本全部是新能源,新能源的发电量理论上已经超过了它全县域的社会用电量。所以说,它特别缺这么一个储能的电站作为一个中间的转换。我们这个电站建成之后,它就可以对外宣称说,“建成了山东省第一个全县域纯绿色电网的一个体系”。我们这个“故事”讲出来之后,也得到了上上下下各方面的高度认可。
我们这个项目的特点有几点。
第一,采用了液冷储能热管理技术。
现在来讲,液冷基本上已经成为行业标配,以前大部分还是采用风冷的技术。
第二,采用非步入式全球最先进的1500V液冷集成方案。
非步入式的也就是把集装箱大门开开以后,人不进去,检修在外面进行,以前的设计方案是在集装箱里面留一个检修通道,人要走进去,现在电池是背靠背地布置,省出了检修通道,提高了电能密度,再一个确实是安全各方面都得到了保证。整个利用效率还是比较高的。
第三,采用全氟己酮作为灭火剂。
以前的储能电站,包括电池间大都采用七氟丙烷作为灭火剂,全氟己酮这个技术应用以后,大家普遍采用这个东西,它的灭火性比较好,环境友好突出,缺点就是贵。
储能电站另外还有几个特点,
第一,建设周期短。两到三个月就形成产能,刚才大家看我们电站建设的横道图,也就是这么一个时间。
第二,模块化、单元化设计。在发生热失控的时候,可以将损失限制在单个单元。
第三,工厂化流程化作业。电池集装箱、PCS集装箱全部都是在工厂里面安装完成,现场仅仅是做一些土建基础,还有就是吊装、简单的插接线,施工效率、施工质量、安全性都得到了很大保证。
第四,系统集成性高,数字化程度高。电化学储能电站发电是以化学反应的形式展现的,不像传统发电有机械传动部分,所以它不直观,基本上都是以数据的形式出现,这就是整个电站的特点。
运行情况,我们作为第一批独立储能示范项目,电站今年3月份就开始进入现货市场,这个也是全国首批。
我们参与现货市场主要的操作模式是,在前一天12点之前通过山东省电力交易平台申报第二天的96个点的自调度曲线,在满足电网安全运行和新能源优先消纳的条件下优先出清,并接受现货市场价格。
电站目前主要收益来自三个方面:
(1)现货市场博价差。这个风险还是比较大,需要一个专业的团队做支撑,甚至还需要一些辅助的系统,像上午融和元储的施总讲的他们那套系统,就可以给我们提供很好的充电时段和放电时段的参考。
(2)容量市场获补偿。容量电价在山东省用户侧用电,每用一度电要交9分9厘1的容量电价,收上来的钱再统一进行调配,只要你参与了这个容量市场,都会得到一定的补偿。独立储能电站目前在这方面还可以得到一些补偿,最初3月份的时候,系数是1,整个还是比较好,到后来就不停地调整,这块受政策的影响性很大。
(3)租赁市场赚租金。目前市场的活跃度有待提高,主要的原因虽然是有政府强配的政策要求,但是以前批的一些电站,该配的也都配了,今年整个新能源的市场又不是很活跃,上半年基本就没怎么开工,等下半年新能源市场统一开起来之后,我个人的判断,租赁市场还是可以做的。因为从现在我们算帐来看,如果没有租赁市场,整个独立储能没法做,必须要靠租赁收益来冲减成本。
谈谈电站的运行安全管理,我们电站到现在执行的还是轮班倒休,24小时值守的模式,人工监测和计算机监测相结合。远期我们看看能不能再上一些手段,对于一些数据进行深度分析,找出它的规律,看能不能做到“少人值班”,现在还是不行。为什么是24小时?因为有时候要晚上充电。
在自调度的模式下,电站的运行组织框架应做到前方、后方联动,集控中心统一调度,前方运行人员负责执行落实,后方营销人员提供充放电策略。现场团队仅仅是参与现场管理,不再是运维核心。这和其他的新能源电站有很大的区别。
对现场运行人员提出了很高要求,首先它要熟悉整个系统设计,要了解电站模块化、单元化的设计特点,要了解器件选型的安全管理思路,熟练掌握消防方案、保护与失效对策,知晓通讯系统设计原理。还要熟悉材料特点;另外还要熟悉储能规范。
最主要的是要加强温度的监测,目前电站的安全从设计到整个运行,都是以温度控制作为要点。
还要加强数据分析,从现在这个情况来看,数据分析这块还需要做大量的工作,100兆瓦的电站它的数据量就达到70万多组数据,这么多的数据你要靠人工去监测,基本做不到,主要靠系统的自动监测与报警。
最后谈几点思考,第一,电池热失控仍然是悬在电化学储能电站头顶上的达摩克利斯剑。这里面有几点:
(1)电池热失控监测技术滞后,目前的温度监测是基于热失控已经发生。电化学反应是不可逆的,不像一些物理反应可以进行物理阻断、物理隔绝。
(2)电池管理技术不够精准。
(3)消防系统不能有效阻断电池热失控。现有的消防系统并不能阻止电池火灾复燃爆炸,气体等化学灭火剂不能抑制电池复燃。现有的火灾报警系统是基于热失控已经发生。这点大家要特别注意,就是如何识别热失控的早期特征并加以防范,需要业界共同努力。
第二,储能建设标准缺失。电化学储能电站的设计、建设标准不全,导致消防系统迟迟得不到验收,影响电站的总体质量验收进度。
第三,电池管理系统数据管理粗放。应加强电池健康状态监测系统开发,由事后消防改为事前控制,提高安全性,同时可以使电池更换的时间测算更科学更精准。
第四,电池模组如何快速取出需要特别关注。一个电池模组重三百多公斤,未来可能还会更重,电池模组采用货架式摆放,要取出势必用到吊车叉车等机械,目前看基本不可能实现。如有单个电池模组发生热失控,如何将其快速隔离或取出,避免祸及其他模组,是储能电站运行中亟待解决的问题。