5月24日,由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦,200余家機構(gòu)共同支持的第十一屆中國國際儲能大會在杭州洲際酒店召開。此次大會主題是“堅守儲能安全底線,推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展”。來自行業(yè)主管機構(gòu)、國內(nèi)外駐華機構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構(gòu)等不同領(lǐng)域的718家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè),1952位嘉賓參加了本屆大會,其中88家企業(yè)展示了儲能產(chǎn)品。
在5月25日下午的“儲能電站規(guī)劃與設(shè)計”專場,中國電建集團江西省電力建設(shè)有限公司首席工程師兼新能源設(shè)計研究院總工吳昌垣分享了主題報告《液流電池儲能系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計與案例分析》。經(jīng)演講人本人授權(quán)同意,小編整理了演講速記,并將速記內(nèi)容分享如下:
吳昌垣:各位大家好!很高興有這個機會和大家一起來分享我們這幾年做的一些工作。今天分享的內(nèi)容一共三方面,第一方面是想和大家一起探討目前大規(guī)模儲能系統(tǒng)以及液流電池研發(fā)現(xiàn)狀和未來的發(fā)展情況。
2021年2月25日,發(fā)改能源規(guī)〔2021〕280號《關(guān)于推進電力網(wǎng)荷儲一體化和多能互補發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出,源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補:提升可再生能源開發(fā)消納水平和非化石能源消費比重的必然選擇。
2021年4月25日,為了落實發(fā)改能源規(guī)〔2021〕280號文,國家能源局在《關(guān)于報送“十四五”電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補工作方案的通知》提出了工作要求:1、落實可再生能源消納能力;2、充分發(fā)揮跨省跨區(qū)輸電通道作用;3、統(tǒng)籌各類電力要素資源;4、穩(wěn)妥實施“風(fēng)光火(儲)一體化”從嚴(yán)控制新增煤電需求;5、鼓勵“風(fēng)光水(儲)一體化”和“風(fēng)光儲一體化”。
鼓勵一體化,怎么做呢?風(fēng)光水還是比較成熟的,做的也比較多,儲在這里應(yīng)該說是一個新的東西。應(yīng)該說,未來我們國家倡導(dǎo)的基于新能源這么一個框架下的電力系統(tǒng)的發(fā)展,是離不開風(fēng)光儲一體化,或者說風(fēng)光水儲一體化。
這幾年,我們企業(yè)有兩個比較典型的項目,一是國家能源互聯(lián)網(wǎng)示范項目,目前推進的比較順利。儲能在能源互聯(lián)網(wǎng)這個項目里,是非常重要的一個環(huán)節(jié)。
風(fēng)光儲一體化是今后新能源發(fā)展的一個方向,其中最重要的就是儲能怎么做,儲能做多大,容量配多大,因為容量配多大就決定了我們這個項目有沒有經(jīng)濟性。大家也知道,目前儲能的投資應(yīng)該說還是比較大的,投資收益率還是比較小,所以造成目前儲能發(fā)展遇到了一些問題。一方面在制造的環(huán)節(jié)把成本降下來,另外怎么在規(guī)劃設(shè)計把成本降下來,這也是我們今天參會的業(yè)內(nèi)各位同行今后共同要面對的問題。
大規(guī)模儲能系統(tǒng),它的作用也好,或者說我們應(yīng)該肩負的使命,主要是三方面:第一,未來能力發(fā)展的重點方向之一,能夠解決清潔能源的接入、消納問題。第二,對于構(gòu)建新能源為主體的新型電力系統(tǒng)和基于“雙碳”目標(biāo)的智慧能源體系都有促進作用。第三,儲能是“風(fēng)光水火儲一體化和源網(wǎng)荷儲一體化”項目的基礎(chǔ)。
現(xiàn)在國家在提倡一體化項目,說到底就是要解決新能源就地消納的問題,對大規(guī)模儲能電池的技術(shù)有哪些要求呢?我們總結(jié)了一下,一共有三個要求:第一個要求,安全性好。第二個要求,生命周期的性價比高。第三個要求,生命周期的環(huán)境負荷小。以上應(yīng)該是我們做規(guī)劃設(shè)計或者研發(fā)電池應(yīng)該考慮的三方面問題。
我們企業(yè)最近幾年在做液流電池。液流電池最初是由美國一位科學(xué)家在1974年提出來的,這幾十年的不斷更新迭代,目前逐步走向成熟。
液流電池從分類上來說有兩大類:一類是水系的液流電池,另外一類是非水系的液流電池。水系的液流電池安全性是比較高的,因為電解液是水系,不存在電池的過熱引發(fā)火災(zāi)的問題。目前液流電池比較成熟的有釩液流電池、鋅基液流電池以及鐵鉻液流電池等。
我介紹一下目前我們產(chǎn)品的情況。這種電池分為兩種布置,一種是在建筑物內(nèi)的布置,一種是集裝箱內(nèi)的布置。
目前液流電池的安裝還是比較簡單的,小規(guī)模的液流電池系統(tǒng)基本上是集裝箱化,大規(guī)模的能源基地的液流電池系統(tǒng)建議做成建筑物化。
第二部分,多場景下的儲能解決方案。
我歸納總結(jié)了一下,液流電池儲能系統(tǒng)的工程設(shè)計共有7個原則,除了應(yīng)滿足電化學(xué)儲能系統(tǒng)通用的電力系統(tǒng)要求,如電池的容量要滿足負荷或消峰填谷的要求,還應(yīng)考慮以下液流電池儲能系統(tǒng)特殊的要求:
(1)液流循環(huán)泵的起動電源及可靠性;
(2)電解液加熱/保溫電氣控制電源;
(3)兆瓦級液流電池儲能系統(tǒng)的總平面布置及電解液的現(xiàn)場調(diào)制場地規(guī)劃;
(4)兆瓦級液流電池儲能系統(tǒng)間均壓及電纜連接;
(5)DC/DC升壓與PCS匹配;
(6)集裝箱式與大樓式布置的設(shè)計原則;
(7)水系液流電池儲能系統(tǒng)不存在電池過熱引起火災(zāi)的風(fēng)險,但是要考慮電氣設(shè)備安全運行所需的通用消防技術(shù)要求。
火電廠側(cè)的解決方案:儲能系統(tǒng)輸出直流接至PCS,經(jīng)DC/AC雙向變流、交流升壓,接入6kV/10kV高壓廠用母線??筛鶕?jù)需要,從110kV或220kV高壓母線并入電網(wǎng)。儲能系統(tǒng)接入發(fā)電機組DCS,參加輔助調(diào)頻和調(diào)峰。也可提高保安電源可靠性。
新能源發(fā)電側(cè)的解決方案,流電池系統(tǒng)能夠安全地做成足夠大的旋轉(zhuǎn)備用和黑啟動的容量,使得新能源的大規(guī)模接入變得更加可行。
第三部分,案例分析。
我們企業(yè)在液流電池儲能系統(tǒng)方面做了一項示范項目,我們采取了集裝箱方案。在一次和二次設(shè)備方面,設(shè)計了專門的集裝箱,升壓變壓器和DC/DC布置在此。雙向DC/AC用了兩組單元,主要是因為電流比較大,所以我們用兩組雙向電流并聯(lián)。
一次和二次設(shè)備艙(集裝箱)的布置:左側(cè)是一次設(shè)備,右邊是二次。PCS規(guī)格和主要參數(shù):工作范圍是80-350V,交流是315V。
還有一點在這里要特別說一下,作為用液流電池,現(xiàn)場電解液的調(diào)制工作非常重要,怎么樣有序地、安全可靠地做好電解液的調(diào)制應(yīng)當(dāng)考慮:場地布置,作業(yè)的布置和方法。
以上是我的一些分享,謝謝大家!也歡迎大家今后多交流,謝謝!
原標(biāo)題:中電建吳昌垣:全釩液流電池儲能系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計與案例分析