百M(fèi)W級(jí)、GW級(jí)電化學(xué)儲(chǔ)能電站在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)相繼投運(yùn),為可再生能源基地的電力品質(zhì)改性、特高壓線路的遠(yuǎn)距離輸送以及電力緊急響應(yīng)提供了有力保障,隨著儲(chǔ)能萬億市場(chǎng)的逐步釋放,必將引發(fā)我國電力供應(yīng)體系一場(chǎng)劃時(shí)代的革命。
儲(chǔ)能5大類17項(xiàng)經(jīng)典功能,衍生出了種類繁多的金融產(chǎn)品,逐步還原其商品屬性,不同的應(yīng)用場(chǎng)景、不同的功能定位、不同的投資主體、不同的運(yùn)營模式,對(duì)其設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)。
為此,對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能電站的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及細(xì)則進(jìn)行梳理就顯得尤為必要了,筆者結(jié)合青海海西州魯能多能互補(bǔ)示范工程、江蘇電網(wǎng)百M(fèi)W級(jí)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站、遼寧風(fēng)儲(chǔ)電站以及近期大力推進(jìn)的安徽、內(nèi)蒙等地的風(fēng)儲(chǔ)大型工程,提出相關(guān)建議如下:
1、10條基本準(zhǔn)則
(1)設(shè)計(jì)理念標(biāo)準(zhǔn)化
采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)思路,對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能電站按照功能區(qū)域劃分基本模塊,各基本模塊統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)圖紙,實(shí)現(xiàn)模塊、設(shè)備通用互換,減少備品備件種類。
(2)設(shè)計(jì)方案通用化
通用設(shè)計(jì)方案覆蓋各種類型儲(chǔ)能電站,滿足絕大多數(shù)儲(chǔ)能電站工程建設(shè)需要,最大限度實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一。
(3)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范一體化
電化學(xué)儲(chǔ)能電站主要的國標(biāo)5項(xiàng),企標(biāo)5項(xiàng)。其中,通用技術(shù)條件、設(shè)計(jì)規(guī)范、技術(shù)導(dǎo)則、接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定、接入電網(wǎng)測(cè)試規(guī)范,應(yīng)一體化通盤考慮。
(4)核心裝備模塊化
實(shí)施模塊工業(yè)化/應(yīng)用工業(yè)化理念,實(shí)施模塊化建設(shè),大幅提高工程建設(shè)效率。戶外設(shè)備采用預(yù)制艙式組合設(shè)備,最大限度實(shí)現(xiàn)工廠內(nèi)規(guī)模生產(chǎn)、集成調(diào)試、標(biāo)準(zhǔn)配送。
(5)現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)械化
減少現(xiàn)場(chǎng)“濕作業(yè)”,減少現(xiàn)場(chǎng)安裝、接線、調(diào)試工作,提高工程建設(shè)安全、質(zhì)量、效率。
(6)安全可靠
采用三級(jí)防護(hù)系統(tǒng),最大程度保證儲(chǔ)能電站安全性。一級(jí)防護(hù):BMS、EMS 系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控電池狀態(tài)和儲(chǔ)能電站系統(tǒng)狀態(tài),對(duì)發(fā)生故障部分進(jìn)行及時(shí)故障退出。二級(jí)防護(hù):合理設(shè)計(jì)防火分區(qū)。三級(jí)防護(hù):電池艙內(nèi)設(shè)置滅火裝置,電池艙外設(shè)置水消防系統(tǒng),共同作為儲(chǔ)能電站滅火的最后一道防線。
(7)防火防爆
分別設(shè)置大、中、小三層防火單元:電池艙背靠背布置的兩個(gè)電池艙單元,作為防火小單元;升壓變和 PCS 同建筑布置,作為防火中單元;防火中單元間靠道路距離劃分形成防火大單元。小型儲(chǔ)能電站,PCS如需與電池共用預(yù)制艙,應(yīng)與電池艙空間進(jìn)行隔離,大型儲(chǔ)能電站,PCS不宜與電池共用預(yù)制艙,可與升壓變、EMS 等共用預(yù)制艙。
(8)節(jié)約用地
電池艙背靠背、中間夾防火墻的布置方式,可以有效減少防火間距;選用大容量 PCS,且 PCS 兩兩并聯(lián)至一臺(tái)升壓變,減少場(chǎng)地內(nèi)變壓器數(shù)量;升壓變和 PCS 在空間內(nèi)成排對(duì)稱布置,有效減少占地面積。
(9)節(jié)省能耗
小容量儲(chǔ)能電站采用一級(jí)升壓系統(tǒng),減小多級(jí)升壓的電能損耗;站用變集中設(shè)置在母線上,實(shí)現(xiàn)共享備用變功能;PCS、升壓變?nèi)萘亢侠砥ヅ洌瑴p少容量冗余;儲(chǔ)能電站內(nèi)均采用低損耗設(shè)備,如 PCS、升壓變、站用變等。
(10)運(yùn)維方便
電池艙通道寬度預(yù)留 1m 以上,保證運(yùn)維空間;二次配置就地監(jiān)控系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)對(duì)電池、PCS 等設(shè)備的靈活監(jiān)控和數(shù)據(jù)讀??;半戶內(nèi)布置方案中,屋內(nèi)均設(shè)置休息室,可供檢修運(yùn)維人員值班休息;PCS、主變均布置于戶內(nèi),可保證運(yùn)維檢修不受天氣影響;升壓變低壓側(cè)設(shè)置環(huán)網(wǎng)柜,提升運(yùn)維安全性。
2、10條實(shí)施細(xì)則
(1)電化學(xué)儲(chǔ)能電站的容量配置、選點(diǎn)布局等優(yōu)化規(guī)劃問題,應(yīng)通過專業(yè)軟件進(jìn)行計(jì)算,須綜合考慮當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、風(fēng)電、光伏的出力特性,電池的自身的健康狀態(tài)、充放電性能等基本參數(shù)。
(2)電化學(xué)儲(chǔ)能電站的功能應(yīng)該多元,確保電站的多方位收益,應(yīng)統(tǒng)籌考慮,平移波動(dòng)、跟蹤計(jì)劃出力、削峰填谷、輔助服務(wù)、黑啟動(dòng)、虛擬同步機(jī)等基本功能。
(3)電化學(xué)儲(chǔ)能電站的海量信息應(yīng)及時(shí)、準(zhǔn)確收集、存儲(chǔ),通過大數(shù)據(jù)、云存儲(chǔ)、區(qū)塊鏈等技術(shù),支持基于大數(shù)據(jù)挖掘的電池在線評(píng)估與預(yù)警系統(tǒng),為電站的遠(yuǎn)程安全穩(wěn)定運(yùn)行,智能運(yùn)維提供有力保障。
(4)電池應(yīng)選一線品牌,首選磷酸鐵鋰電池,單體容量不低于100Ah金屬殼電池,模組采用模塊化設(shè)計(jì)。
(5)儲(chǔ)能變流器宜采用高電壓大功率的三電平變流器(1000V~1500V,MW級(jí)以上),效率相比二電平高1.5%,體積小,共模電壓低,噪音小,變流器具備多臺(tái)并聯(lián)功能,提高效率,節(jié)約電站建設(shè)成本。升壓變可采用箱式變壓器,節(jié)約成本。
(6)監(jiān)控系統(tǒng)接入容量及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量支持?jǐn)U展,可滿足超百萬點(diǎn)大型儲(chǔ)能電站及集控系統(tǒng)應(yīng)用,電站支持多規(guī)約:支持MODBUS、104及61850等多種規(guī)約接入。
(7)儲(chǔ)能電站宜具備虛擬同步發(fā)電機(jī)和快速功率控制功能,新能源電站具備慣性、慣量、自主調(diào)頻調(diào)壓功能,使儲(chǔ)能電站具有常規(guī)火電廠同樣外特性。
(8)配置高安全特性、完備控制策略的多級(jí)防護(hù)體系,并具備實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)。
(9)系統(tǒng)集成商應(yīng)具有超單站50MWH系統(tǒng)集成能力,完善的運(yùn)維服務(wù)人員,能夠快速響應(yīng)售后服務(wù),可以快速實(shí)施、高效運(yùn)行、安全可靠、節(jié)約成本。
(10)移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)宜采用預(yù)裝式、方艙式結(jié)構(gòu),整體結(jié)構(gòu)要具備成熟設(shè)計(jì)、熱仿真、測(cè)試能力,具備100MWH以上工程經(jīng)驗(yàn)。
原標(biāo)題:大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)的10條準(zhǔn)則及實(shí)施細(xì)則