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編者按：隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和人民生活水平的提升，對(duì)于極端天氣較為頻繁的湖南來(lái)說(shuō)，電池儲(chǔ)能電站建設(shè)成為解決負(fù)荷高峰期峰谷差矛盾、平抑負(fù)荷尖峰、保障電網(wǎng)安全、提高局部地區(qū)電能質(zhì)量的有效措施。電池是儲(chǔ)能電站的核心單元，其質(zhì)量好壞直接關(guān)系到儲(chǔ)能電站的安全運(yùn)行。為此，技術(shù)團(tuán)隊(duì)從電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)就開(kāi)始進(jìn)行全過(guò)程技術(shù)監(jiān)督。

2018年10月18日，湖南首個(gè)電池儲(chǔ)能電站——長(zhǎng)沙電池儲(chǔ)能電站一期示范工程項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)。今年年初，一期工程10千伏榔梨儲(chǔ)能電站正式并網(wǎng)。該電站在建設(shè)過(guò)程中有哪些技術(shù)創(chuàng)新，又解決了哪些難題?

峰谷矛盾凸顯 儲(chǔ)能電站發(fā)揮調(diào)峰填谷作用

3月7日，國(guó)網(wǎng)湖南電力工作人員正在長(zhǎng)沙電池儲(chǔ)能電站一期示范工程的10千伏榔梨儲(chǔ)能電站進(jìn)行設(shè)備巡視，精心維護(hù)著湖南首個(gè)儲(chǔ)能電站。

2018年，湖南省用電呈高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。據(jù)悉，國(guó)網(wǎng)湖南電力全年完成售電量1369.37億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)13.52%。其中，大工業(yè)電量528.74億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)13.63%;居民生活電量477.21億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)13.66%。湖南成為售電增長(zhǎng)速度最快的中東部省份。隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和人民生活水平的提升，對(duì)于極端天氣較為頻繁的湖南來(lái)說(shuō)，電池儲(chǔ)能電站建設(shè)成為解決負(fù)荷高峰期峰谷差矛盾、平抑負(fù)荷尖峰、保障電網(wǎng)安全、提高局部地區(qū)電能質(zhì)量的有效措施。

在此背景下，長(zhǎng)沙電池儲(chǔ)能電站一期示范工程項(xiàng)目于2018年10月開(kāi)始建設(shè)。該項(xiàng)目共包含芙蓉、榔梨、延農(nóng)3個(gè)鋰電池儲(chǔ)能電站，總功率達(dá)6萬(wàn)千瓦，總?cè)萘?2萬(wàn)千瓦時(shí)。其中，芙蓉儲(chǔ)能電站功率2.6萬(wàn)千瓦，容量5.2萬(wàn)千瓦時(shí)，為全國(guó)單體容量最大并首次采用全室內(nèi)設(shè)計(jì)的電池儲(chǔ)能電站。

“電池儲(chǔ)能電站就像一個(gè)超大容量的‘充電寶’，能夠?qū)崿F(xiàn)電能的大規(guī)模存儲(chǔ)和快速釋放，能填補(bǔ)電網(wǎng)常規(guī)控制方法的盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)電能靈活調(diào)節(jié)和精確控制，有效保障電網(wǎng)安全、提高局部地區(qū)電能質(zhì)量。這是支撐湖南省清潔能源發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵技術(shù)。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人郭思源說(shuō)。

大膽開(kāi)拓創(chuàng)新 提出電站整套系統(tǒng)調(diào)試方案

“功率指令響應(yīng)正確!”1月27日，長(zhǎng)沙儲(chǔ)能電站一期示范工程10千伏榔梨儲(chǔ)能電站正式并網(wǎng)。在毫無(wú)經(jīng)驗(yàn)可循的情況下，國(guó)網(wǎng)湖南電力的技術(shù)團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難，敢于創(chuàng)新，對(duì)項(xiàng)目建設(shè)層層把關(guān)，確保了建設(shè)任務(wù)順利進(jìn)行。

長(zhǎng)沙儲(chǔ)能電站是湖南首個(gè)電池儲(chǔ)能電站，工程建設(shè)時(shí)間緊、任務(wù)重，而且無(wú)歷史經(jīng)驗(yàn)可循。技術(shù)團(tuán)隊(duì)只能“摸著石頭過(guò)河”。

“現(xiàn)在我們的工作進(jìn)度不錯(cuò)，整個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)入三大系統(tǒng)對(duì)拖調(diào)試階段。”郭思源自豪地告訴記者。他們創(chuàng)新性地制定了儲(chǔ)能電池、儲(chǔ)能逆變器(PCS)、電池管理系統(tǒng)(BMS)的對(duì)拖及輪拖調(diào)試方案，對(duì)于首次開(kāi)展儲(chǔ)能電站調(diào)試工作起到了良好的指導(dǎo)作用。

2018年9月，郭思源和團(tuán)隊(duì)成員前往江蘇考察，了解到江蘇儲(chǔ)能電站在調(diào)試時(shí)，采用的是單倉(cāng)直接并入電網(wǎng)進(jìn)行充放電來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)控制性能的方法。團(tuán)隊(duì)成員決定在此方法基礎(chǔ)上再進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

為了找尋合適的辦法，團(tuán)隊(duì)成員查閱了300多萬(wàn)字的材料，推翻了十多種方案。就在他們一籌莫展之時(shí)，團(tuán)隊(duì)的嚴(yán)亞兵博士提出了“微型電網(wǎng)模擬”的設(shè)想，讓大家腦洞大開(kāi)——既然單倉(cāng)直接并入電網(wǎng)容易損害設(shè)備，那為什么不把這個(gè)驗(yàn)證區(qū)域縮小，放入一個(gè)“微網(wǎng)”中來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)?于是，一個(gè)通過(guò)控制儲(chǔ)能逆變器(PCS)系統(tǒng)，利用電池剩余電量對(duì)其他電池進(jìn)行充放電，兩兩對(duì)拖，兩個(gè)電池堆之間相互傳輸能量，從而檢驗(yàn)各單體系統(tǒng)及整體系統(tǒng)性能的方法就此誕生。此方案也為長(zhǎng)沙儲(chǔ)能電站快速啟動(dòng)整套系統(tǒng)調(diào)試奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

細(xì)致調(diào)試診斷 消除電站噪聲異常隱患

2018年入冬后，寒潮席卷三湘大地，榔梨儲(chǔ)能電站施工現(xiàn)場(chǎng)的溫度時(shí)常低至零下。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)經(jīng)受住了多重考驗(yàn)，攻克了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難題。

1月30日，臨近年關(guān)，寒風(fēng)中的儲(chǔ)能電力站施工現(xiàn)場(chǎng)，工程人員依舊在馬不停蹄地進(jìn)行調(diào)試作業(yè)。“嗡……”電池艙中的一絲雜音引起了大家的注意。“這是哪里發(fā)出的聲音?”大家經(jīng)過(guò)一番大致排查，發(fā)現(xiàn)原來(lái)是電池存在噪聲異常。考慮到異常噪聲反映出設(shè)備可能存在故障或者故障隱患，團(tuán)隊(duì)迅速組織多專業(yè)技術(shù)專家“會(huì)診”消缺。

“現(xiàn)場(chǎng)噪聲和振動(dòng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，電池艙內(nèi)的兩組電池組在一組充放電另一組熱備用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生約4800赫茲左右的噪聲和振動(dòng)信號(hào)，其他工況均正常。”當(dāng)時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)參與排查的盧鈴博士回憶道。面對(duì)如此棘手的問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)中電氣、噪聲、振動(dòng)、繼保等專業(yè)技術(shù)人員聚集在一起，詳細(xì)分析了儲(chǔ)能電站電氣系統(tǒng)連接、設(shè)備原理、控制策略等，終于找出了問(wèn)題根源。他們認(rèn)為，噪聲異常可能來(lái)自于儲(chǔ)能逆變器電氣系統(tǒng)控制策略。為了徹底解決問(wèn)題，他們又聯(lián)合調(diào)試項(xiàng)目部、廠家進(jìn)行了深入分析。廠家在收到反饋信息后，修改了電流環(huán)控制參數(shù)，最終噪聲異常狀況消失。

“這雖然是一個(gè)‘小插曲’，但是為我們下階段儲(chǔ)能電站建設(shè)的全面展開(kāi)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。”看著運(yùn)轉(zhuǎn)正常的白色電池艙，盧鈴與其他團(tuán)隊(duì)成員終于松了一口氣。

嚴(yán)控電池質(zhì)量 確保電站安全投產(chǎn)

電池是儲(chǔ)能電站的核心單元，其質(zhì)量好壞直接關(guān)系到儲(chǔ)能電站的安全運(yùn)行。為此，技術(shù)團(tuán)隊(duì)從電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)就開(kāi)始進(jìn)行全過(guò)程技術(shù)監(jiān)督。

去年12月底，技術(shù)團(tuán)隊(duì)在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)組裝的電池組進(jìn)行內(nèi)阻試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電池包內(nèi)阻偏差大，運(yùn)行時(shí)易導(dǎo)致電池溫度不均勻，不僅嚴(yán)重影響電池循環(huán)壽命，還存在引發(fā)電池火災(zāi)的安全隱患。為此，團(tuán)隊(duì)決定要求生產(chǎn)廠家整改。

起初，廠家辯解說(shuō)問(wèn)題不大，為了推翻廠家的錯(cuò)誤結(jié)論，整個(gè)團(tuán)隊(duì)反復(fù)試驗(yàn)論證，在調(diào)試過(guò)程中比對(duì)各電池溫度變化。最終，面對(duì)“低負(fù)荷充放電試驗(yàn)時(shí)即存在內(nèi)阻大的電池溫度普遍高3～5攝氏度，如果滿充滿放，溫度會(huì)成倍增加”的詳實(shí)試驗(yàn)結(jié)果，廠家同意整改，更換了20個(gè)電池包，涉及720個(gè)電芯。經(jīng)過(guò)復(fù)測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)合格。團(tuán)隊(duì)的徐松博士說(shuō)：“為了保證工程質(zhì)量，我們細(xì)致地比對(duì)和調(diào)試，和廠家據(jù)理力爭(zhēng)。”

截至目前，該項(xiàng)目技術(shù)團(tuán)隊(duì)已完成約45.5萬(wàn)個(gè)電芯的監(jiān)造，出具檢查型式報(bào)告126項(xiàng)、出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)200萬(wàn)余條，現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證強(qiáng)制性試驗(yàn)24項(xiàng)，發(fā)現(xiàn)不合格電芯4153支、不合格報(bào)告12份。在電芯出廠前，團(tuán)隊(duì)已要求廠家剔除不合格電芯，并現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證，盡最大努力將設(shè)備缺陷消除在制造和基建階段，為儲(chǔ)能電站安全穩(wěn)定投產(chǎn)保駕護(hù)航。

長(zhǎng)沙榔梨儲(chǔ)能電站的正式并網(wǎng)，為湖南下階段的儲(chǔ)能電站建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。據(jù)悉，3月底，芙蓉和延農(nóng)兩個(gè)儲(chǔ)能電站也將投運(yùn)，長(zhǎng)沙電池儲(chǔ)能電站將全面建成。

據(jù)測(cè)算，該電站建成后，可在每天用電高峰期間提供電量12萬(wàn)千瓦時(shí)，滿足30萬(wàn)戶居民生活用電需求。屆時(shí)，電池儲(chǔ)能的大規(guī)模發(fā)展，可以形成集群效應(yīng)，有效優(yōu)化湖南電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，助力解決長(zhǎng)沙地區(qū)電源遠(yuǎn)端用電高峰能力短缺問(wèn)題，大大提升湖南電網(wǎng)電力供應(yīng)可靠水平。此外，該電站還將發(fā)揮削峰填谷、負(fù)荷響應(yīng)、“黑啟動(dòng)”服務(wù)等功能，為緩解電力供需矛盾提供新手段，提高祁韶特高壓直流輸送能力，緩解湖南用電高峰電力不足問(wèn)題。

原標(biāo)題：一線|湖南長(zhǎng)沙電池儲(chǔ)能電站的技術(shù)創(chuàng)新