編者按：在ESIE2019儲能國際峰會暨展覽會上，上海電力設(shè)計院新能源設(shè)計室主任王強杰分享了瓜州240MWh磷酸鐵鋰電池儲能項目設(shè)計。
聚焦“技術(shù)應(yīng)用雙創(chuàng)新，規(guī)模儲能新起點”，通過組織主題演講、展覽展示、創(chuàng)新大賽、專題研討、項目考察、新品發(fā)布、技術(shù)交流等多種活動，多維度精準對接全球儲能市場與應(yīng)用，助力中國儲能企業(yè)與國際接軌，為儲能企業(yè)搭建與政策制定者、規(guī)劃者、電網(wǎng)管理者、電力公司、能源服務(wù)商的交流互動平臺。2019年5月18-20日，中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟、中國科學院工程熱物理研究所舉辦“ESIE2019儲能國際峰會暨展覽會”，北極星儲能網(wǎng)、電力頭條APP全程直播。
“瓜州的電電網(wǎng)側(cè)儲能項目建設(shè)背景有三個，第一個，地區(qū)新能源發(fā)展的瓶頸，第二個電網(wǎng)穩(wěn)定剛需，第三為了應(yīng)對地區(qū)新能源發(fā)展，包括電網(wǎng)的情況，所以我們選擇在嘉峪關(guān)地區(qū)建設(shè)本項目。”上海電力設(shè)計院新能源設(shè)計室主任王強杰。
以下是演講內(nèi)容：
我今天分享的題目是電網(wǎng)側(cè)大規(guī)模儲能電站設(shè)計案例分享，從我們院儲能設(shè)計的角度來說，從早期的國網(wǎng)分光儲一期二期，包括2015年在格爾木做的光儲系統(tǒng)，我們?nèi)ツ晔潜容^大的設(shè)計是瓜州項目。因為今天的題目是十大設(shè)計，所以我抽出來去年做的瓜州的項目設(shè)計跟大家分享。
第一個項目概況，第二個設(shè)計分享，第三個是項目的示范意義，同時借這個場合跟大家提一下英國的項目目前設(shè)計的情況。瓜州的項目建設(shè)背景有三個，第一個，地區(qū)新能源發(fā)展的瓶頸，第二個電網(wǎng)穩(wěn)定剛需，第三為了應(yīng)對地區(qū)新能源發(fā)展，包括電網(wǎng)的情況，所以我們選擇在嘉峪關(guān)地區(qū)建設(shè)本項目。
大家知道，嘉峪關(guān)九泉地區(qū)，包括整個甘肅光伏現(xiàn)在整個處于紅色預警地區(qū)，受到了當?shù)氐南{、輸送的原因，氣風氣光現(xiàn)象是比較嚴重的。但是我們嘉峪關(guān)九泉地區(qū)風光資源非常豐富，在這種結(jié)構(gòu)性的不矛盾之下，導致我們未能可持續(xù)的充分開發(fā)利用風光資源。
第二，電網(wǎng)的剛需，甘肅電網(wǎng)處于西北電網(wǎng)中心位置，由于受風電光伏間歇性、不穩(wěn)定、輸送通道能力受限等因素，使電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻壓力不斷增長，因此我們建立了瓜州項目，第一解決地區(qū)的氣風氣光問題，第二延緩電力系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建設(shè)，第三參與電力輔助市場服務(wù)。
項目概況及簡介
1、本工程規(guī)劃容量是1.5GWh，一期是720MWh，項目均位于甘肅省嘉峪關(guān)九泉等河西走廊要道、一期擬選8個點，分別為電源側(cè)5個，用戶側(cè)1個，瓜州項目屬于電電網(wǎng)側(cè)中1個。
2、瓜州儲能項目位于酒泉瓜州布隆吉鄉(xiāng)。
這是效果圖，上面是電池集裝箱。這是PCS集裝箱，中間這塊區(qū)域是箱變，這塊是2MWh的一體機，這塊是配電系統(tǒng)，右下角是綜合辦公區(qū)域。整個廠區(qū)長度150多米，寬度130米，整個面積21500平。上面那條線分北側(cè)區(qū)域和南側(cè)區(qū)域，北側(cè)是獨立的，藍色區(qū)域，這一側(cè)是電池跟PCS是一體機。大家看一下綜合辦公區(qū)域的設(shè)計，現(xiàn)在項目處于嘉峪關(guān)九泉地區(qū)，也是歷史文化名城。所以我們考慮到文化的因素，所以我們的綜合辦公區(qū)域設(shè)計，二樓有觀光平臺，同時在設(shè)計的時候，整個屋面，包括前面都采用的是光伏，屋頂上是光伏，前立面用的是光伏幕墻，正好是一個歷史跟現(xiàn)代化的完美的結(jié)合。
集中介紹儲能場區(qū)，裝機容量240MWh，全部采用磷酸鐵鋰電池，整個廠區(qū)分北側(cè)和南側(cè)區(qū)域，北側(cè)區(qū)域總?cè)萘繛?60MWh，儲能電池和PCS獨立其，均全部采用40尺標準集裝箱布置。電池集裝箱分3MWh和4MWh，其中3MWh，共計120MWh，共40臺集裝箱。
南側(cè)區(qū)域80MWh，采用0.5MW/2MWh的電池和PCS一體機，共40臺標準集裝箱，電芯選擇120Ah電池。
PCS采用3MW、4MW和10MWPCS三種型號。
儲能廠區(qū)內(nèi)箱式升壓變采用4MW、3MW和2MW三種類型。
儲能廠區(qū)根據(jù)布置情況，最終以3回35KV集電線路接入新建110KV升壓站33KV側(cè)。
這是主接線圖，左邊是整個廠區(qū)的電氣接線圖，右側(cè)單獨介紹一下我們當時如何考慮的。電池選用磷酸鐵鋰電池，40Ah和60Ah是16個電芯組成一個模塊，13個模塊組成一串，16個串正好組成一個電池簇。放電速率是0.25C。電池的管理，我們主要從四個角度，第一個狀態(tài)、綜合安全和監(jiān)測，監(jiān)測這塊，我們現(xiàn)在做的這個組串里面，每一個電芯都是串聯(lián)的，也沒有并聯(lián)，就是為了將每一個電芯全部監(jiān)測到位，因為我們現(xiàn)在有些電芯是串并聯(lián)的關(guān)系，如果是并聯(lián)的時候只監(jiān)測的是出口的電壓和電流，如果全串聯(lián)相當于整個電芯全部在EMS、BMS的監(jiān)測范圍里面。前面講了主接線圖，這邊講場用電系統(tǒng)主要有三點，第一點有光儲微網(wǎng)系統(tǒng)、第二多層級、高可靠性的廠用電系統(tǒng)，大家也在想，因為溫度對電池的影響非常大，目前集裝箱里面所有保溫的措施全部是空調(diào)。
但是因為如果大家做設(shè)計這一塊的話，出去算一下場用電率的時候明顯感覺到廠用電率占整個儲能效率占比很大，我們?nèi)绾谓鉀Q呢？從電氣設(shè)計的角度講我們一般選擇廠用電系統(tǒng)的時候我們會選擇一阻一倍的電源，但是這個時候電池正好就是一個電源點，我為什么不更好的利用它呢？基于這個因素考慮，第一如何降低我們的自用電率，第二如何提高我們的高可靠性，第三個，我們?nèi)绾巫畲蠡睦梦覀兊碾姵乇旧硎且粋€電源點的特性，所以整個做了廠用電系統(tǒng)，每個集裝箱上面都做了微網(wǎng)光伏，整個微網(wǎng)又在我們廠區(qū)組成了一個大的微網(wǎng)集群，這相當于三級的占用電的保障。首先正常情況下，站用電，微網(wǎng)上面有光伏，光伏如果多余，存在我自己的小儲能里面，光伏不夠，上面的變電站供電。連通整個廠區(qū)的出內(nèi)系統(tǒng)，整個廠區(qū)大的儲能電池作為站用電的兜底系統(tǒng)，有效的節(jié)省了電源，但是提高了整個廠變電的可靠性，現(xiàn)場雖然還沒有完全并網(wǎng)，但是整個廠區(qū)的保溫利用我們的微網(wǎng)系統(tǒng)在做。
整個設(shè)計主要是有6個點：
第一全電芯監(jiān)測，第二多層級，高保證站用電系統(tǒng)，第三個全預測式安裝，第四個多機并聯(lián)，我們有效的降低了箱變的配置。第五個，EMS設(shè)備已經(jīng)全上了，網(wǎng)域云平臺。第六個整個站區(qū)規(guī)模非常大，而且所有設(shè)備類型，規(guī)模多樣化。因為時間原因不細講了。
這塊是現(xiàn)場去年建設(shè)當中的實景圖，第一張是整個廠區(qū)，第二張是每個集裝箱上面是小的微網(wǎng)系統(tǒng)。第三個，集裝箱里面的一個布局圖。第一張總圖里面，除了集裝箱自己集成的消防跟火災報警系統(tǒng)之外，整個廠區(qū)又做了一個水消防系統(tǒng)，這個圖紙因為是去年拍的，所以沒有顯示出來。所有的消防報警系統(tǒng)統(tǒng)一納入后臺的控制器里面去，相當于是水消防作為二級的消防保護。遙室，整個廠區(qū)做了無死角的監(jiān)控，但是每個集裝箱又配置了實時的錄像監(jiān)控系統(tǒng)，正常情況下我可能不會啟動它，只有當人為的打開之后或者需要運維檢修的時候再去做。
下面三張圖是今年1月30號整個實現(xiàn)了內(nèi)部35000微網(wǎng)的連通。右下角是微網(wǎng)調(diào)試，這個圖相當于大的微網(wǎng)的PCS的參數(shù)。
這個項目，從去年建的時候，算網(wǎng)測比較大的，算國內(nèi)比較大的電站，首先有三個意義：
第一個現(xiàn)實意義，解決瓜州662萬千瓦可再生能源的穩(wěn)定輸出。第二個構(gòu)建省域的支付云平臺，助力甘肅新能源創(chuàng)新發(fā)展。
第二個技術(shù)探索，去年年底實現(xiàn)了整個微網(wǎng)全部打通，實現(xiàn)了孤網(wǎng)進行。
行業(yè)示范：對于解決可再生能源穩(wěn)定輸出提高電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻能力，這個項目當時建的時候受到各個行業(yè)的關(guān)注。這個項目是我們的設(shè)計項目，同時也是我們院比較大的EPC的項目，所以我們?nèi)ツ赆槍@個項目做的很多的專題的分析，包括從設(shè)計的角度如何更好的把儲能電站做好。
借這個機會講到儲能，我們現(xiàn)在因為正在做華能英國項目儲能的設(shè)計，我們目前跟英國方了解下來，因為英國的儲能市場對國內(nèi)來說是非常成熟的一個市場，他們把儲能市場分為競爭性市場，通過收益分析通過競價上網(wǎng)的形式實現(xiàn)，但是希望儲能電站解決什么問題？我們現(xiàn)在上這個電站解決六大問題，正常情況國內(nèi)調(diào)峰調(diào)頻，F(xiàn)F2，固定頻率響應(yīng)，還要解決在極端調(diào)峰情況之下供電網(wǎng)的輸出，還有平衡市場。對同一個電站如何實現(xiàn)這么多的功能，但是對于英國而言是非常成熟的，國內(nèi)目前實現(xiàn)這么大的功能的應(yīng)用的話，我們還沒有很完善的案例。
原標題：電網(wǎng)側(cè)儲能電站分享：瓜州240MWh磷酸鐵鋰電池儲能項目設(shè)計分析
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