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城市的“充電寶”:河南電網電池儲能電站建設探析

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年01月07日  

隨著片片黃葉飄落,中原大地又一次迎來了豐收的季節,沉甸甸的收獲和喜盈盈的笑臉互相映襯,勾勒出一幅盛世景象。

在滿地金黃中,洛陽黃龍、信陽龍山電池儲能電站穩穩矗立,用大量的試驗數據和不斷完善的運行規范彰顯著河南電網電池儲能方面豐碩的研究成果。

對于電池儲能電站這樣一個新事物,國網河南省電力公司(簡稱河南公司)經過數年積累,終于開始了真正的實踐探索之路。那么,該公司在電池儲能電站建設方面進行了哪些探索,取得了什么成績呢?筆者近期對此進行了深入采訪。

城市的“充電寶”

6月16日6時26分,由國家電網有限公司部署、河南公司組織、平高集團有限公司投資建設、國網河南洛陽供電公司承建的河南電網100兆瓦電池儲能首批示范工程——洛陽黃龍站首套集裝箱電池儲能單元一次并網成功。這是國內首個投入運行的電網側分布式電池儲能示范工程。

緊隨其后,7月4日,信陽龍山電池儲能電站一次試運成功,順利并網,通過驗收。

今年以來,河南公司在洛陽、信陽等9個地市選取16個變電站,采用“分布式布置、模塊化設計、標準化接入、集中式調控”技術方案,利用空余場地和間隔,實施河南電網100兆瓦電池儲能示范工程。該工程建成后,可以在電網負荷低谷時進行充電,電網負荷高峰時進行放電,較好地平衡新能源的波動性與間歇性,為電網提供緊急功率支撐,有效提升電網安全運行水平。

在黃龍電池儲能電站,筆者看到一個個白色的集裝箱,有序排列在道路的一側,另一側則是與之對應的箱式變壓器。據河南公司所屬洛陽供電公司運維檢修部專責丁聰軍介紹,這一個個集裝箱,就是一個個儲能電池。按照整個電池儲能示范工程10萬千瓦的規劃容量,全部建成后,可以同時滿足17萬戶居民的用電需求。

將電能大規模儲存起來,進行靈活穩定調用,一直是電力系統努力的方向。也源于此,河南公司在國家電網公司的大力支持和指導下,牽頭承擔了《多點布局分布式儲能系統在電網的聚合效應研究及應用示范》2017年總部課題,課題要求配套建設100兆瓦儲能示范工程。在開展技術研究的同時,河南公司聯合平高集團,努力創新商業運營模式,積極開展河南電網100兆瓦電池儲能示范工程建設。

在今年迎峰度夏工作中,河南省面臨電網整體無備用容量,局部地區高峰時段供電存在缺口的供電形勢。為了保障電力供應,6月,河南省發展改革委下發了《關于2018年開展電力需求側響應試點工作的通知》,在部分區域開展電力需求響應試點工作。

河南公司積極響應政策文件精神,開展電力需求響應工作。其中,由所屬國網河南節能服務有限公司運營管理的儲能電站——信陽羅山龍山站首次參與響應。

在河南公司營銷部指導下,節能公司聯合信陽供電公司、羅山縣供電公司分別于7月27日午高峰、8月8日晚高峰時段,組織信陽龍山儲能電站(標稱容量為9.6兆瓦時)連續兩次分別以7.9兆瓦和9.5兆瓦成功參與了需求側響應。這是國內電網側儲能裝置首次參與電力需求側響應,為儲能商業化市場運營開創了先河,也為電池儲能電站的實際應用提供了樣本。

電網的“穩定器”

電池儲能電站的好處是顯而易見的,但是對于一個新興事物來說,建設、運維、調度等方面存在的困難也不容小覷。那么,河南電網現狀如何,需要在電池儲能方面進行探索嗎?

答案是肯定的。當前,河南電網特高壓交直流混聯運行特性復雜、安全壓力大,同時存在峰谷差進一步加大、新能源接入突增等問題,迫切需要創新技術手段進行解決。

首先,河南電網處于“西電東送、南北互供”的重要樞紐位置。天中特高壓直流工程投運后,河南電網成為全國首個特高壓交直流混聯運行的省級電網,電網結構與運行特性發生了巨大改變。而電池儲能裝置響應時間為毫秒級,相對于水電、火電等常規功率調節手段具有較大技術優勢。規模化的電池儲能裝置可為天中直流工程故障提供快速功率支援,同時也為電網調峰調頻提供一種靈活手段。

其次,河南電網峰谷差呈逐年遞增趨勢。在電網合適位置建設一定容量的儲能裝置,不僅可以削峰填谷,而且可以提高設備的利用效率,同時延緩為滿足短時最大負荷所需的電網建設投資。

另外,河南新能源快速發展的勢頭已經顯現。光伏電站容量已超越水電成為河南省第二大電源類型。風電、光伏等新能源裝機規模快速增長,增加了電網調峰、調頻的難度和電網運行的不確定性。而儲能裝置既可以較好地平滑新能源的波動性與間歇性,還有助于消納新能源電量。

種種事實表明,要在如此復雜的形勢下保障電網安全運行、客戶穩定用電,做到“亂云飛渡仍從容”,河南電網發展電池儲能的腳步還要加快。

走得更快才能發展更好

河南電網對儲能電站的探索之路需要追溯到上世紀九十年代。開始是抽水蓄能,隨著科技進步、電網發展,電池儲能走進了人們的視野。河南公司從2015年開始策劃電池儲能電站建設,到2017年形成科技項目開始實踐,中間做了大量工作,也取得了成效,讓河南在儲能電站建設方面走在了全國前列。

目前,河南電網100兆瓦電池儲能示范工程已有兩座電站投運,另外14座也在緊鑼密鼓地進行建設。盡管示范工程單站規模小、接入電壓等級低,但對電網科技創新和跨越發展意義重大,對電池新興產業發展和能源革命具有標桿和引領意義。

為確保2018年順利完成儲能示范工程建設,河南公司組織制定了《河南電網100兆瓦電池儲能示范工程建設工作方案》,明確各部門各單位職責分工和保障措施。同時,強化示范工程技術協調會商、現場設計及技術保障、現場施工和調試組織,確保了施工進度。

電網側儲能發展剛剛起步,現場建設及運維規范短缺是迫在眉睫的難題。河南公司搶抓本次示范工程建設時機,策劃編制了一批建設運維規范,為電網側分布式儲能建設提供支撐。首先是集中策劃集裝箱式電化學儲能電站系列規范編制工作。河南公司將儲能作為2018年群眾創新主要領域,圍繞現場施工、驗收、調試、運維等工作,編寫11項儲能技術規范及專項方案。其次是多措并舉推進電網側分布式儲能規范編制工作。目前,該公司已有9項規范和1項專題方案形成試行稿,在填補空白上邁出了第一步。此外是持續完善電網側分布式儲能規范。隨著首批兩座儲能電站建設實施,該公司及時總結和提煉相關經驗,按照“保障有序、緊貼實用”的目標,組織對相關規范進行交叉討論和再深化,及時固化一批規范成果,培養鍛煉一批創新技術骨干。

示范工程緊緊圍繞國網課題研究內容,驗證多點布局分布式儲能系統調控和聚合關鍵技術,創新研究分布式電池儲能系統商業運營模式。預計2019年以后,根據研究成果、支持政策和電網需求,河南電網還將有序分步實現千兆瓦級儲能系統建設,為河南電網安全運行、削峰填谷、新能源消納以及大氣污染防治等提供有力支撐。

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