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世界最大电池储能电站—大连液流电池储能调峰电站设计纪实

时间:2017-04-28 11:59:49  来源:中国能源报  作者:孙超

 

3月2日,中电工程东北院(以下简称“东北院”)与大连恒流储能电站公司正式签订大连液流电池国家示范项目勘察设计合同。储能调峰电站
据了解,示范项目建成后,一方面将提高辽宁电网尤其是大连电网调峰能力,并验证液流电池储能技术在电力系统应用的有效性,另一方面将为我国储能电站设计建设和国家相关政策措施的制定提供依据,推动储能产业发展。
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大连液流电池储能调峰电站国家示范项目效果图
东北院/供图
深入细致开展技术比选
示范项目位于辽宁省大连市,建设规模为200兆瓦/800兆瓦时。按照统一规划、分期建设、逐步接入、整体调度的原则组织实施,一期建设100兆瓦/400兆瓦时,待建成稳定运行后,再建设二期工程。
在电站储能介质选择上,经过多方比较,东北院最终选择全钒液流电池。和其他技术相比,全钒液流电池具有安全环保、循环寿命长、性价比高、充放电响应时间快等多种优点,且目前国内已经有成熟项目。
另外,钒离子非常适合大电流快速充放电。全钒液流电池也更加适应在过充、欠充、局部SOC区间等电网实际工况条件下的运行要求。
相比于其他类型的储能系统,在常温常压条件下工作,全钒液流电池储能系统电池部件使用寿命更长,安全性更高。另外,电解质溶液可循环使用和再生利用。电池部件多为廉价的碳材料、工程塑料,材料来源丰富,易于回收。
近年来,全钒液流电池性价比不断提高,备受能源企业和研究机构关注。“目前国内累计实现装机35兆瓦,已有项目验证了技术的成熟性,证明了液流电池储能的应用能给电力系统带来经济、环境和社会效益等多重价值。”该项目可研阶段项目经理、东北院技术管理部副主任李岩山介绍说。
开创大容量储能电站设计先河
通俗来讲,储能电站的作用就是在用电低谷期储存富裕电能,用电高峰期输出电能使用,减少电能浪费。
储能电站由储能电池、储能逆变器(PCS)、电池管理系统(BMS)、汇流变压器、升压(主)变压器、高压配电装置等设备组成。充电时,系统将电能通过主变压器、汇流变压器、储能变流器将交流电转化为直流电,将电能储存在电解液内。放电时,将直流电经过储能变流器转化为交流电,再经汇流变压器、主变压器输送到电网。
经过深入研究,东北院成功掌握了液流电池储能电站设计技术。所设计的液流电池储能系统由电堆、电解质溶液、电解质溶液储液罐、磁力泵、制冷机、过滤器、蝶阀及相关的管路等组成。其中,电池管理系统既需要对电池单体电压、温度、告警等信号进行在线监测,还需要利用监测数据对PCS实施闭环控制,数据量大。
项目设计中,单体蓄电池容量为33千瓦,采用8串2并和8串3并的接线方案组成500千瓦和800千瓦两种规格的储能电池组,每个储能电池组配置一个500千瓦或800千瓦PCS。4台500千瓦或800千瓦PCS接入1台2500千伏安或4000千伏安低压侧四分裂的储能变压器,每12台或9台储能变压器串联组成24兆瓦或28兆瓦储能单元,每个24兆瓦或28兆瓦储能单元经1条集电线路最终接入变电站。
有效提高电网调峰能力
目前,辽宁水电、抽蓄等调峰电源为7.0%,大连电网中水电等调峰电源比重更低,仅占0.1%。由于地处高寒地区,调峰能力差的集中供热机组比例呈逐年增加趋势,受冬季供热和厂房保温等因素影响,电网调峰问题越来越突出。
电池储能电站具有削峰填谷的双重功效,是不可多得的调峰电源。“大连液流电池储能电站项目规模大,建成后可以有效缓解辽宁尤其是大连电网调峰压力,开发建设十分必要。”李岩山介绍说。
与风电相比,电池储能电站的快速响应和灵活性能够弥补风电的不连续性和间歇性,大幅提升电网对风电的接纳能力。
不仅如此,电池储能站可为重要负荷提供不间断供电,并作为区域火电机组黑启动的辅助电源。同时,由于电池储能电站跟踪负荷变化的能力强,可充分发挥调峰填谷双倍解决系统峰谷差的运行特性,降低火电调峰率,有效改善火电机组的运行条件,延长机组使用寿命,减少燃料消耗。
 
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