大规模储能电站关键技术及建设经验分享

CONTENTS 大规模储能站关键技术02 大规模储能站经验分享03 平高集团储能产业介绍04 典型储能电站案例介绍 01典型储能电站案例介绍 储能技术按照技术路线可以分为5类十几种以上，机械类的抽水蓄能、压缩空气储能、电化学类的锂离子电池储能等均为目前主流的储能技术路线。 目前，抽水蓄能是最成熟的一种技术，已实现商业化应用；其次是传统压缩空气储能。钠硫电池则是化学储能中最成熟的一种技术，锂离子电池正处在拟商业化应用阶段，并且随着未来技术成熟度的提高和成本的下降，有望很快实现商业化。 01典型储能电站案例介绍 储能电站主要分类和规模 电化学储能系统目前已广泛应用于电力系统的各个环节，成为电力行业发展的新焦点。其应用可按照电源侧、电网侧、用户侧将储能应用场景分3类18项。其中大部分场景目前在国内已有初步应用探索，小部分场景也已在国外具有应用实践。 GB 51048-2014 电化学储能电站设计规范中，功率为30MW且容量为30MW·h及以上为大型电化学储能电站。 01典型储能电站案例介绍 西藏岗巴光伏储能电站 01典型储能电站案例介绍 某电厂储能AGC调频项目 01典型储能电站案例介绍 国内某用户侧储能项目 项目20MW/160MWh，项目采用铅碳电池，在10kV高压侧接入，3个并网点。 01典型储能电站案例介绍 河南百兆瓦电池储能示范工程 01典型储能电站案例介绍 01典型储能电站案例介绍 江苏电网侧昆山储能电站 01典型储能电站案例介绍 江苏电网侧昆山储能电站 江苏电网侧昆山储能电站工程采用磷 酸 铁 锂 电 池 ， 储 能 电 站 总 容 量 为110.88 MW/1 9 3 . 6 MWh ，半户外全预制舱布置。交直流转化设备均采用户内布置；储能电池采用户外舱式布置，新建就地升压室4座、综合用房1座。 储能场区本体88个预制舱式储能电池 、 1 7 6 台 6 3 0 k W 储 能 变 流 器（PCS）,44台2800kVA就地升压变。 01典型储能电站案例介绍 江苏电网侧昆山储能电站 预制舱式储能电池单舱容量为采用1 . 2 6 MW/ 2 . 2 M Wh ， 舱 体 长 度 为 1 2 2 0 0 m m ， 宽 度 为 2 8 0 0 m m ， 高 度 为3200mm（不带斜坡），加上斜坡约为3500mm。 电池舱背靠背、中间设防火墙的布置方式，可以有效减少防火间距； 电池舱宽度提升至2800mm，使得舱内中间通道宽度达到有1m以上，保证了运维空间。 01典型储能电站案例介绍 江苏电网侧昆山储能电站 特点预制舱式储能电池单舱功率/容量为1.26MW/2.2MWh,包含两个容量为1.1MWh的储能单元，每个储能单元连接1台功率为6 3 0 kW的储能变 流 器 （ P C S ） ， 4 台 储 能 变 流 器 （ P C S ） 两两并联分别 接 入 1 台 容 量 为 2 8 0 0 k VA 双 分 裂 升 压 变 压 器 的 低 压侧两个分裂臂上，形成1个升压单元，储能电站共形成44个升压单元，每两台变压器经环网柜汇流后接至35kV汇流母线。 储能电站采用一级升压系统，减小多级升压的电能损耗；站用变集中设置在母线上，实现共享备用变功能；PCS、升压变容量合理匹配，减少容量冗余；储能电站内均采用低损耗设备，如PCS、升压变、站用变等采用节能型设备。 01典型储能电站案例介绍 江苏电网侧昆山储能电站 01典型储能电站案例介绍 江苏电网侧昆山储能电站 昆 山 储 能 电 站 测 试 数 据 均 高于设计指标，其中充放电调节时间 、 充 放 电 转 换 时 间 、 A G C 本地 测 试 控 制 精 度 、 A G C 联 网 测试响应时间与调节时间等指标远超设计要求。 01典型储能电站案例介绍 2022年夏季江苏地区平均气温较常年偏高，连续高温日的情况下，电网夏季最大负荷多次达到峰值，为缓解高峰时段电网压力问题，江苏省调在8月迎峰度夏期间，调用昆山储能电站响应调峰策略，累计进行20次充放电，单次最长持续时间约2h，最大响应功率110.88MW，总调峰出力为3097.15MWh，有力支撑了江苏电网安全稳定运行。 02 大规模储能站关键技术 02大规模储能站关键技术 大规模储能电站特点总结 大规模储能电站技术特点设备数量多占地面积大消防无标准性能要求高重视储能运维昆山项目88台电池预制舱，176台PCS，44台变压器；西藏岗巴项目：96台电池预制舱、24台变压器、96台PCS。河南项目：84台预制舱，168台PCS，84台变压器。昆 山 项 目 占 地 面 积 3 1 . 2 1 9 5 亩 （ 2 . 0 8 1 3 公 顷 ） ； 西 藏 岗 巴 项 目 占 地 面 积 2 1 . 9 5 4 4 亩（ 1.4637公顷）。河南项目占地20.4749亩（1.365公顷）。昆山项目参照团标TCEC373-2020，采用气体+高压细水雾灭火；西藏岗巴项目和河南项目参照GB51048-2014，采用气体灭火方式。国标36547要求，充放电响应时间不大于2s，充放电转换时间不大于2s，调节时间不大于3s。实际上规模越大，指标越严苛（昆山：200ms，200ms，1.5s），实现难度越大。储能电站设备数量多，生产周期长，质量管控困难，现场调试时间处于无安全防控状态。储能电站建设完成后缺少专业团队管理。 02大规模储能站关键技术 大规模储能电站关键技术 1、设备数量多，大容量集中储能电站设计方案？2、占地面积大：大规模储能电站的占地面积如何降低？3、消防无标准：大规模储能电站的消防防控难题？4、现场无防控：现场调试问题繁多及安全防控措施如何实现？5、性能要求高：如何实现整站的高性能？6、重视储能运维：如何进行全寿命周期安全管理？ 02大规模储能站关键技术 大规模储能电站接入设计 大规模储能电站考虑到电池的一致性问题，建议采用以下技术： 1、模块化技术 将大规模的一致性难题转换分解为多个小容量的模块化储能系统的一致性难题，方便设计、生产和运维。 2、同一电压等级汇流技术 在不同的电压等级下，设置不同层级的汇流方式。 3、接入电压选择 根据储能容量选择接入电压等级和接入回路数量。 02大规模储能站关键技术 大规模储能电站总评设计 大规模储能电站考虑到消防和运维要求，建议采用舱内运维的方式，可以采用使用防火墙方案。 （1）电池舱背靠背、中间设防火墙的布置方式，可以有效减少防火间距； （2）单体电池舱容量由原来的2MWh提升至2.5MWh或更高的容量，充分利用了电池舱内空间； （3）选用大容量PCS，且PCS两两并联接至一台升压变，大大减少场地内变压器数量； 创新采用背靠背、中间夹防火墙的预制舱紧凑式布局方式，布局紧凑，实现节地约20%。 防火墙高度为4m，高出舱体1m，防止火势蔓延至相邻舱体，满足防火规范对于防火墙的相关要求。 02大规模储能站关键技术 大规模储能电站消防防控技术 1、政策方面，满足团标T/CEC373-2020预制舱是磷酸铁锂电池储能电站消防技术规范。 2、规定了多种消防措施，及多种消防措施的动作逻辑。 3、内部设置消防风机、可燃气体探测器、感温感烟消防报警系统、七氟丙烷（全氟己酮）气体灭火系统、高压细水雾灭火系统。 4、规定了可燃气体探测器、风机、BMS、空调、配电、气体消防、高压细水雾消防等消防联动配合逻辑。 02大规模储能站关键技术 大规模储能电站设备数量众多，现场调试周期长，一般需要2-6个月调试。在调试阶段，电池处于无消防保护的状态，如何缩短现场调试周期，做好现场的安全防控工作： 1、消防预调试 在进行储能电池调试前，先对视频监控、消防系统完成调试，做到有措施防控电池安全。 2、厂内模拟试验 在设备出厂前，完成模拟电站试验，大量现场调试工作前置，缩短现场调试时间，提高调试效率。 02大规模储能站关键技术 大规模储能电站协调控制技术 行业对快速调节的需求 l多地区出台相关文件要求新能源场站具备一些快速调节能力lAGC/AVCl一次调频l无功调压等 02大规模储能站关键技术 大规模储能电站协调控制技术 如何保证大规模储能电站的高技术性能： l站内信息传输的优先级如何处理?lPCS、BMS关键信息如何进行同步传输？l如何对PCS进行同步控制?若PCS无法同步，如何解决环流等问题？l若接入源网荷互动系统对大量PCS进行控制需要多少智能终端？l如何解决电缆铺设问题，降低施工难度和总体成本？l如何快速响应调频和无功调压需求? 02大规模储能站关键技术 大规模储能电站协调控制技术 采用协调控制系统，建立高速通讯结构 与网络架构 l由主备配置的 2 台PCS 功率协调控制主机（CCM）和多台与PCS对应连接的PCS功率协调控制从站（CCU）组成 lCCM与CCU之间采用双光纤环网通信连接 l基于实时工业网实现快速功率控制，可以在1ms内将PCS控制指令下发到每台PCS l光纤控制网采用独立的光纤环网 02大规模储能站关键技术 大规模储能电站协调控制技术 方案优势 l可以在1ms内将控制指令下发到PCS；l支持同时控制PCS数量超过256台；l并网点采集速率可达每秒2万次采样，稳态条件下电压、电流误差不大于0.2%，有功、无功测量误差不大于 0.5%，频率测量误差不大于0.005Hz；l最大支持8个并网点同时跟踪，多目标多组合控制，可单个并网点独立控制，也可多个并网点汇聚控制；lPCS设备间同步信号误差<1us.网 02大规模储能站关键技术 大规模储能电站智能运维技术 02大规模储能站关键技术 大规模储能电站智能运维技术 02大规模储能站关键技术 03 大规模储能站经验分享 03大规模储能站经验分享 直面需求，设计先行 接入系统设计 通讯架构设计 厂区布置设计 消防设计 03大规模储能站经验分享 直面需求，设计先行 本站采用了多级隔离措施实现整站火情有效隔离，避免事故范围扩大 北京某用户侧储能项目采用户内布置，现场未见有效的防火隔离措施，一旦发生火灾容易造成火势蔓延 （1）一级隔离措施：利用带防火岩棉夹层的预制舱体实现电池舱物理隔离（2）二级隔离措施：利用防火墙实现防火小单元分区（3）三级隔离措施：利用站区耐火建筑物及道路实现防火大单元分区 03大规模储能站经验分享 03大规模储能站经验分享 围绕指标，设备选型 电池——低成本，长寿命，高安全 BMS——可靠性、稳定性、安全保护 PCS——精准同步控制，高稳定性及可靠性 EMS——稳定性、可靠性及可扩展 03大规模储能站经验分享 完善标准，过程管控 03大规模储能站经验分享 03大规模储能站经验分享 重视运维，持续提升 03大规模储能站经验分享 重视运维，持续提升 加强人员培训 运行人员的岗位职责培训、运维技能培训和安全应急培训。管理人员、运维人员熟悉不同种类电池热失控特性、燃烧特性和应急处置方法。一旦发生储能电站热失控、火灾事故，应第一时间疏散撤离人员到安全地点，在确保人身安全的前提下，远程切断电源、启动应急预案，并按规定做好信息报送。 03大规模储能站经验分享 02大规模储能站关键技术 联合当地消防部门进行消防演习 平高集团储能产业介绍 04平高集团储能产业介绍 平高集团有限公司始建于1970年，是我国中低压、高压、超高压、特高压开关重大装备研发制造基地，是首家通过中科院、科技部“双高”认证的高新技术企业、国家电工行业重大技术装备支柱企业，并被授予“国家创新型企业”。经过40多年的发展，平高集团以开关类为核心的电力装备研发制造和能源系统综合解决方案做为主营业务，已经成为国内领先的集设计咨询、生产制 造、试验检测、工程建设、投资运营等于一体的设备及核心元器件生产商和整体