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上海电力设计院王强杰:网侧大规模储能电站设计案例分享

北极星储能网  来源:北极星储能网    2019/5/18 23:30:42  我要投稿  

北极星储能网讯:“瓜州的电网侧储能项目建设背景有三个,第一个,地区新能源发展的瓶颈,第二个电网稳定刚需,第三为了应对地区新能源发展,包括电网的情况,所以我们选择在嘉峪关地区建设本项目。”

——上海电力设计院新能源设计室主任王强杰

聚焦“技术应用双创新,规模储能新起点”,通过组织主题演讲、展览展示、创新大赛、专题研讨、项目考察、新品发布、技术交流等多种活动,多维度精准对接全球储能市场与应用,助力中国储能企业与国际接轨,为储能企业搭建与政策制定者、规划者、电网管理者、电力公司、能源服务商的交流互动平台。2019年5月18-20日,中关村储能产业技术联盟、中国科学院工程热物理研究所举办“ESIE2019储能国际峰会暨展览会”,北极星储能网、电力头条APP全程直播。

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上海电力设计院新能源设计室主任 王强杰

各位领导、大家下午好!

我今天分享的题目是网侧大规模储能电站设计案例分享,从我们院储能设计的角度来说,从早期的国网分光储一期二期,包括2015年在格尔木做的光储系统,我们去年是比较大的设计是瓜州项目。因为今天的题目是十大设计,所以我抽出来去年做的瓜州的项目设计跟大家分享。

第一个项目概况,第二个设计分享,第三个是项目的示范意义,同时借这个场合跟大家提一下英国的项目目前设计的情况。瓜州的项目建设背景有三个,第一个,地区新能源发展的瓶颈,第二个电网稳定刚需,第三为了应对地区新能源发展,包括电网的情况,所以我们选择在嘉峪关地区建设本项目。

大家知道,嘉峪关九泉地区,包括整个甘肃光伏现在整个处于红色预警地区,受到了当地的消纳、输送的原因,气风气光现象是比较严重的。但是我们嘉峪关九泉地区风光资源非常丰富,在这种结构性的不矛盾之下,导致我们未能可持续的充分开发利用风光资源。

第二,电网的刚需,甘肃电网处于西北电网中心位置,由于受风电光伏间歇性、不稳定、输送通道能力受限等因素,使电网调峰调频压力不断增长,因此我们建立了瓜州项目,第一解决地区的气风气光问题,第二延缓电力系统网架结构建设,第三参与电力辅助市场服务。

项目概况及简介,1、本工程规划容量是1.5GWh,一期是720MWh,项目均位于甘肃省嘉峪关九泉等河西走廊要道、一期拟选8个点,分别为电源侧5个,用户侧1个,瓜州项目属于电网侧中1个。

2、瓜州储能项目位于酒泉瓜州布隆吉乡。

这是效果图,上面是电池集装箱。这是PCS集装箱,中间这块区域是箱变,这块是2MWh的一体机,这块是配电系统,右下角是综合办公区域。整个厂区长度150多米,宽度130米,整个面积21500平。上面那条线分北侧区域和南侧区域,北侧是独立的,蓝色区域,这一侧是电池跟PCS是一体机。大家看一下综合办公区域的设计,现在项目处于嘉峪关九泉地区,也是历史文化名城。所以我们考虑到文化的因素,所以我们的综合办公区域设计,二楼有观光平台,同时在设计的时候,整个屋面,包括前面都采用的是光伏,屋顶上是光伏,前立面用的是光伏幕墙,正好是一个历史跟现代化的完美的结合。

集中介绍储能场区,装机容量240MWh,全部采用磷酸铁锂电池,整个厂区分北侧和南侧区域,北侧区域总容量为160MWh,储能电池和PCS独立其,均全部采用40尺标准集装箱布置。电池集装箱分3MWh和4MWh,其中3MWh,共计120MWh,共40台集装箱。

南侧区域80MWh,采用0.5MW/2MWh的电池和PCS一体机,共40台标准集装箱,电芯选择120Ah电池。

PCS采用3MW、4MW和10MWPCS三种型号。

储能厂区内箱式升压变采用4MW、3MW和2MW三种类型。

储能厂区根据布置情况,最终以3回35KV集电线路接入新建110KV升压站33KV侧。

这是主接线图,左边是整个厂区的电气接线图,右侧单独介绍一下我们当时如何考虑的。电池选用磷酸铁锂电池,40Ah和60Ah是16个电芯组成一个模块,13个模块组成一串,16个串正好组成一个电池簇。放电速率是0.25C。电池的管理,我们主要从四个角度,第一个状态、综合安全和监测,监测这块,我们现在做的这个组串里面,每一个电芯都是串联的,也没有并联,就是为了将每一个电芯全部监测到位,因为我们现在有些电芯是串并联的关系,如果是并联的时候只监测的是出口的电压和电流,如果全串联相当于整个电芯全部在EMS、BMS的监测范围里面。前面讲了主接线图,这边讲场用电系统主要有三点,第一点有光储微网系统、第二多层级、高可靠性的厂用电系统,大家也在想,因为温度对电池的影响非常大,目前集装箱里面所有保温的措施全部是空调。但是因为如果大家做设计这一块的话,出去算一下场用电率的时候明显感觉到厂用电率占整个储能效率占比很大,我们如何解决呢?从电气设计的角度讲我们一般选择厂用电系统的时候我们会选择一阻一倍的电源,但是这个时候电池正好就是一个电源点,我为什么不更好的利用它呢?基于这个因素考虑,第一如何降低我们的自用电率,第二如何提高我们的高可靠性,第三个,我们如何最大化的利用我们的电池本身是一个电源点的特性,所以整个做了厂用电系统,每个集装箱上面都做了微网光伏,整个微网又在我们厂区组成了一个大的微网集群,这相当于三级的占用电的保障。首先正常情况下,站用电,微网上面有光伏,光伏如果多余,存在我自己的小储能里面,光伏不够,上面的变电站供电。连通整个厂区的出内系统,整个厂区大的储能电池作为站用电的兜底系统,有效的节省了电源,但是提高了整个厂变电的可靠性,现场虽然还没有完全并网,但是整个厂区的保温利用我们的微网系统在做。

整个设计主要是有6个点:

第一全电芯监测,第二多层级,高保证站用电系统,第三个全预测式安装,第四个多机并联,我们有效的降低了箱变的配置。第五个,EMS设备已经全上了,网域云平台。第六个整个站区规模非常大,而且所有设备类型,规模多样化。因为时间原因不细讲了。

这块是现场去年建设当中的实景图,第一张是整个厂区,第二张是每个集装箱上面是小的微网系统。第三个,集装箱里面的一个布局图。第一张总图里面,除了集装箱自己集成的消防跟火灾报警系统之外,整个厂区又做了一个水消防系统,这个图纸因为是去年拍的,所以没有显示出来。所有的消防报警系统统一纳入后台的控制器里面去,相当于是水消防作为二级的消防保护。遥室,整个厂区做了无死角的监控,但是每个集装箱又配置了实时的录像监控系统,正常情况下我可能不会启动它,只有当人为的打开之后或者需要运维检修的时候再去做。

下面三张图是今年1月30号整个实现了内部35000微网的连通。右下角是微网调试,这个图相当于大的微网的PCS的参数。

这个项目,从去年建的时候,算网测比较大的,算国内比较大的电站,首先有三个意义:

第一个现实意义,解决瓜州662万千瓦可再生能源的稳定输出。第二个构建省域的支付云平台,助力甘肃新能源创新发展。

第二个技术探索,去年年底实现了整个微网全部打通,实现了孤网进行。

行业示范:对于解决可再生能源稳定输出提高电网调峰调频能力,这个项目当时建的时候受到各个行业的关注。这个项目是我们的设计项目,同时也是我们院比较大的EPC的项目,所以我们去年针对这个项目做的很多的专题的分析,包括从设计的角度如何更好的把储能电站做好。

借这个机会讲到储能,我们现在因为正在做华能英国项目储能的设计,我们目前跟英国方了解下来,因为英国的储能市场对国内来说是非常成熟的一个市场,他们把储能市场分为竞争性市场,通过收益分析通过竞价上网的形式实现,但是希望储能电站解决什么问题?我们现在上这个电站解决六大问题,正常情况国内调峰调频,FF2,固定频率响应,还要解决在极端调峰情况之下供电网的输出,还有平衡市场。对同一个电站如何实现这么多的功能,但是对于英国而言是非常成熟的,国内目前实现这么大的功能的应用的话,我们还没有很完善的案例。

另外从我们了解,跟英方的项目充分沟通给我一个很大的感觉就是,我们目前国内的储能市场还是处于,虽然我们技术进步都在做,但是如何在后面真正真正系统应用当中还有大量的工作要去做,这一块,因为跟国内比较好的厂家最近沟通比较多,所以这块也是我们很好的探索,做好之后可能真正成为国内储能市场的带动,或者真正的标杆的作用,如何更好的改变,让我们国内的储能变成发输配之后第五个最好的环节应用。谢谢大家!

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