中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：5月24日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)主辦，200余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十一屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)在杭州洲際酒店召開。此次大會(huì)主題是“堅(jiān)守儲(chǔ)能安全底線，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展”。來自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國(guó)內(nèi)外駐華機(jī)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(jī)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(huì)，其中88家企業(yè)展示了儲(chǔ)能產(chǎn)品。
在5月25日下午的“ 儲(chǔ)能電站規(guī)劃與設(shè)計(jì)”專場(chǎng)，中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)浙江省電力設(shè)計(jì)院有限公司設(shè)計(jì)總工程師斯林軍分享了主題報(bào)告《大型儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)案例和關(guān)鍵要素》。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：
斯林軍：我的匯報(bào)主要分四方面：儲(chǔ)能發(fā)展前景，儲(chǔ)能電站案例，儲(chǔ)能安全性問題，工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
在“雙碳”宏偉目標(biāo)確定以后，儲(chǔ)能將迎來一個(gè)大發(fā)展，未來能源的結(jié)構(gòu)肯定是不同于現(xiàn)在這種傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。國(guó)家現(xiàn)在新的能源戰(zhàn)略，就是構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。未來的能源結(jié)構(gòu)，我們覺得應(yīng)該是潔能+儲(chǔ)能+智能“三能”結(jié)合的能源結(jié)構(gòu)。儲(chǔ)能是我們未來能源低碳化、清潔化、智能化的基礎(chǔ)，是能源變革和能源調(diào)整的關(guān)鍵要素，所以說儲(chǔ)能未來可期。
儲(chǔ)能在我們電力系統(tǒng)里的作用，是無處不在，現(xiàn)在也被喻為第五大要素。未來電力系統(tǒng)的特點(diǎn)是高比例、高彈性、數(shù)字化，儲(chǔ)能就相當(dāng)于為我們的電力系統(tǒng)引入了一個(gè)時(shí)間、空間的要素，必將改變電能的生產(chǎn)、輸送和消費(fèi)同步完成的傳統(tǒng)模式，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電能潮流的雙向流動(dòng)，使我們電網(wǎng)更具有柔性，提高了能源的利用效率，所以它才會(huì)喻為電力系統(tǒng)的第五大要素。
這是我們歸納的儲(chǔ)能主要應(yīng)用場(chǎng)景，主要是從電網(wǎng)側(cè)角度出發(fā)，所以有一些小的方面也沒有歸納，我們覺得總共可以有10個(gè)方面。儲(chǔ)能無論是電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)還是用戶側(cè)，歸根到底就是電網(wǎng)側(cè)，最終它就是為電網(wǎng)服務(wù)的。
第二部分，儲(chǔ)能電站案例。
我分三方面介紹一下我們做的儲(chǔ)能案例：第一個(gè)案例，用戶側(cè)。這個(gè)電站是2017年在江蘇設(shè)計(jì)的，5MW/40MWh，鉛炭電池系統(tǒng)，雙層集裝箱的設(shè)計(jì)，包括40個(gè)電池集裝箱，2個(gè)PCS集裝箱和1個(gè)集控箱。
第二個(gè)案例（電網(wǎng)側(cè)），是在青海格爾木做的美滿閔行儲(chǔ)能電站，它是國(guó)內(nèi)首個(gè)市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)電網(wǎng)側(cè)共享儲(chǔ)能電站。一期采用32MW/64MWh的磷酸鐵鋰電池，接受省調(diào)度和青海省大數(shù)據(jù)中心的撮合交易，通過共享方式為光伏企業(yè)提供調(diào)峰輔助服務(wù)，增加光伏消納和送出。對(duì)于儲(chǔ)能電站投資方來說，擁有一個(gè)比較穩(wěn)定的商業(yè)模式，每天都可以取得一定比例的分成，解決了回報(bào)的問題；對(duì)青海省電網(wǎng)來說，不需要出一分錢，通過它的湊合交易，反而是有一部分服務(wù)收入，就解決了原來最頭疼的消納和送出受阻的問題。
第三個(gè)案例，廣東紅海灣火儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻儲(chǔ)能。兩臺(tái)660MW機(jī)組配套20MW/10MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)，由10個(gè)儲(chǔ)能單元組成，采用一拖二形式接入廠用系統(tǒng)。儲(chǔ)能系統(tǒng)通過跟蹤AGC指令與機(jī)組出力，自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)組出力偏差，實(shí)現(xiàn)整體AGC快速、精確、調(diào)節(jié)，響應(yīng)時(shí)間短，調(diào)節(jié)速率快，精度高。日中標(biāo)里程達(dá)15000MW，交直交能量效率達(dá)到88%，所以說每天的收入還是非常可觀的。
第四個(gè)案例，獨(dú)立集中式儲(chǔ)能。利用電廠退役機(jī)組場(chǎng)地、既有線路和設(shè)施，建設(shè)一座獨(dú)立電化學(xué)儲(chǔ)能電站，規(guī)模是100MW/200MWh。相當(dāng)于負(fù)荷中心的“抽水蓄能”電站，通過參與發(fā)電輔助服務(wù)市場(chǎng)，主要為電網(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相、備用和需求側(cè)響應(yīng)等多種電力輔助服務(wù)。大家可能也知道，前兩天浙江省剛剛發(fā)布了一個(gè)征求意見稿，也是為第三方儲(chǔ)能打開了參與傳統(tǒng)發(fā)電輔助服務(wù)市場(chǎng)的一條道路。這個(gè)（獨(dú)立儲(chǔ)能）項(xiàng)目前期一直和能源局溝通，是一個(gè)（獨(dú)立儲(chǔ)能電站參與發(fā)電輔助服務(wù)市場(chǎng)）的敲門磚項(xiàng)目。另外，當(dāng)時(shí)這個(gè)項(xiàng)目為什么設(shè)計(jì)是2小時(shí)的容量？額定2小時(shí)，真正裝機(jī)量（卻）達(dá)1.25倍，實(shí)實(shí)在在（要求）放出2小時(shí)電量。因?yàn)閺恼憬娋W(wǎng)或者說從全國(guó)電網(wǎng)的典型日負(fù)荷曲線來說，午間2小時(shí)是最難過去的。特別是天氣好的時(shí)候，光伏更是大發(fā)，這時(shí)候整個(gè)電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力是非常差的。還有一個(gè)特別提出來的，作為直流故障的緊急頻率支撐。浙江省的外來電已達(dá)到了40%的份額，（發(fā)生）直流線路的單、雙級(jí)閉鎖故障，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的頻率緊急支撐是一個(gè)非常大的挑戰(zhàn)。
第三部分，儲(chǔ)能安全性問題。
隨著儲(chǔ)能成為我國(guó)的新能源戰(zhàn)略的重要部分，我們儲(chǔ)能的規(guī)模不會(huì)再像原來一樣小打小鬧，以后肯定是逐漸向百M(fèi)W、GW級(jí)發(fā)展。現(xiàn)在許多能源集團(tuán)、上市企業(yè)以及其它一些國(guó)資都開始進(jìn)入了儲(chǔ)能行業(yè)。從安全性來看，大家可能對(duì)這點(diǎn)也尤為關(guān)注。（看圖1）北京大紅門事件，火災(zāi)中甚至發(fā)生了爆炸。（圖2）這是我們經(jīng)歷過的一個(gè)事故案例。事故后分析，起因并不是由電池引起的，而是調(diào)試的時(shí)候不小心正負(fù)極短路引起的火災(zāi)事故。（圖3）這是一個(gè)調(diào)頻項(xiàng)目事故現(xiàn)場(chǎng)，由于電路設(shè)置不合理，接觸件老化引起短路，引發(fā)了事故。
從以上這些方面，我們可以看出鋰電池?zé)崾Э刂饕腥齻€(gè)因素：一是外部短路，二是外部高溫，三是內(nèi)部短路。從前面三個(gè)案例來說，基本上都是外部短路引起的事故，然后熱擴(kuò)散引起內(nèi)部高溫，（導(dǎo)致）整個(gè)系統(tǒng)事故的擴(kuò)大。事故其實(shí)是有一個(gè)過程的，首先是防爆膜破裂，再是電解液噴出，最后是燃燒。這（些）是都有過程的，所以前面說大紅門（爆炸）事件是毫無征兆發(fā)生的，我覺得是不可能的。所有事故都是由點(diǎn)到面，有一個(gè)過程。大多數(shù)電池火災(zāi)首先是內(nèi)部短路引起的，熱量對(duì)相鄰的電池形成外部高溫環(huán)境，引發(fā)相鄰的熱失控，導(dǎo)致整個(gè)PACK的連鎖反應(yīng)。我們也接觸過一些儲(chǔ)能事故，覺得許多儲(chǔ)能事故（起因），許多時(shí)候并不是電池不安全，而是由于設(shè)計(jì)（缺陷）或者整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)不合理導(dǎo)致事故的擴(kuò)大化。所以你說電池有沒有危險(xiǎn)？電池是肯定有一定的危險(xiǎn)。但是你說電池的危險(xiǎn)和我們的天然氣、氫氣哪個(gè)危險(xiǎn)程度更大？那肯定是天然氣或者氫氣的危險(xiǎn)性更大。但是為什么大家都不怕天然氣或者氫氣的使用，覺得（日常使用）是正常的，都是可以接受的。那是因?yàn)樗褤碛幸幌盗袠?biāo)準(zhǔn)，有完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，它可以把危險(xiǎn)控制在可控的范圍。我們的儲(chǔ)能（項(xiàng)目）風(fēng)險(xiǎn)有沒有？肯定有，但是我們只要把儲(chǔ)能的風(fēng)險(xiǎn)控制在設(shè)計(jì)（范圍）或者掌控范圍之內(nèi)，還是可以實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行和建設(shè)。
第四部分，工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
整個(gè)儲(chǔ)能電站的系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單，一個(gè)電池管理系統(tǒng)，再加上PCS（儲(chǔ)能變流系統(tǒng)），然后是變配電系統(tǒng)，再加上能量管理系統(tǒng)，輔助的消防和暖通。
從要點(diǎn)上來說，我們首先要選用安全的電池。從電池比較來說，現(xiàn)在各種路線都很多，現(xiàn)在基本上90%以上都用的鋰電池。在現(xiàn)有的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)水平下，鋰電池還是我們一個(gè)不二的選擇。當(dāng)然，也有其它選擇，只要應(yīng)用場(chǎng)景合適，任何電池都是可以得到很好的應(yīng)用。磷酸鐵鋰電池本身的結(jié)構(gòu)決定了它的穩(wěn)定性和安全性，所以現(xiàn)在磷酸鐵鋰在（儲(chǔ)能）電池技術(shù)里也是獨(dú)占鰲頭。
磷酸鐵鋰電池選型的要點(diǎn)，一是要符合標(biāo)準(zhǔn)，二是型式試驗(yàn)檢測(cè)合格，三是相應(yīng)的認(rèn)證。比如說IEC、UN38.3等認(rèn)證，都是可以作為電池選型里的比較標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)電站要安全，電池選型肯定要選好，因?yàn)樵诂F(xiàn)在這種一味低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的基礎(chǔ)上，買的人沒有賣的人精。如果是一味的低價(jià)，最后有可能你拿到的電池不一定是通過檢測(cè)的（合格）電池。
我們覺得除了電池選型以外，其他還要考慮一下電池在模組以及簇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上對(duì)防火性能的一些要求。首先，模組和PACK材料需要關(guān)注，應(yīng)該采用耐火的材料。第二，模組和PACK之間應(yīng)該留有（合理）間距，不能貼的太緊，這樣對(duì)熱管理非常不利。第三，我們要考慮導(dǎo)流和擾流問題。第四，電氣柜的設(shè)計(jì)應(yīng)該要按照電氣柜絕緣和爬電距離（規(guī)范要求）設(shè)計(jì)。
我們覺得BMS十分重要，它是電池的保護(hù)神。BMS建議大家采用主動(dòng)均衡策略。主動(dòng)均衡以后，可以消除電池模組間的不一致性，提高電池循環(huán)次數(shù)和運(yùn)行的安全性。主動(dòng)均衡和被動(dòng)均衡的BMS在價(jià)格上有10%-20%的差距，但是本身BMS（在整個(gè)系統(tǒng)中）占比很小，我覺得這點(diǎn)小錢還是要花的。
在常規(guī)三級(jí)架構(gòu)基礎(chǔ)上設(shè)置BMS數(shù)據(jù)管理后臺(tái)，保障數(shù)據(jù)的采樣精度、掃描周期和傳輸速率，充分挖掘BMS的檢測(cè)數(shù)據(jù)，完善BMS的保護(hù)功能。同時(shí)，在BMS設(shè)計(jì)上，應(yīng)該設(shè)置溫度逐級(jí)報(bào)警和聯(lián)鎖保護(hù)。當(dāng)溫度超過60度的時(shí)候，應(yīng)聯(lián)鎖系統(tǒng)停機(jī)，當(dāng)溫度持續(xù)升高，可能溫度上升速率達(dá)到一定值的時(shí)候，進(jìn)一步判斷這個(gè)電池模組已經(jīng)熱失控，就可以提前預(yù)警，贏得處置時(shí)間，避免失控的擴(kuò)大和蔓延。另外，BMS（系統(tǒng)本身）在設(shè)計(jì)和制造上一定要注意高安全性和高可靠性。
關(guān)于容量配置這塊，常規(guī)把一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景分為用戶側(cè)、發(fā)電側(cè)和電網(wǎng)側(cè)，其實(shí)這都不重要，關(guān)鍵我們要看我們用的到底是0.5C，1C還是2C（充放倍率），這才是與電池使用環(huán)境密切相關(guān)的。對(duì)電池（裝機(jī)量）來說，我們所見并非所得。雖然我告訴你裝了100MWh，但是實(shí)際上放出來的電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不到了這個(gè)值。我們?cè)陔娏坑?jì)算的時(shí)候，要綜合考慮DOD、電池轉(zhuǎn)化效率、PCS轉(zhuǎn)換效率、升壓變流效率、線路損耗和站用電損耗等（因素），這樣才能避免電池運(yùn)行在高于設(shè)定的倍率標(biāo)準(zhǔn)，確保設(shè)備的安全。
站房式儲(chǔ)能電站，首先要模塊化設(shè)置，提高建筑利用率，重點(diǎn)是合理布局、分割電池室和PCS室尺寸，它的難點(diǎn)在于建筑防火設(shè)計(jì)和消防設(shè)計(jì)。電池一般采用標(biāo)準(zhǔn)間設(shè)計(jì)，獨(dú)立分區(qū)，滿足防火分區(qū)的要求。PCS等變、升壓設(shè)備要相對(duì)集中布置，盡量毗鄰相應(yīng)的電池室布置，以縮短電纜。電池室電纜應(yīng)該考慮上出線和橋架方式。（同時(shí)）我們要充分考慮設(shè)備的檢修和運(yùn)輸通道，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮靜荷載、均布的特點(diǎn)。
預(yù)制倉(cāng)式儲(chǔ)能電站這塊，我就不多說了，大家要注意與附近的構(gòu)筑物保持（足夠）安全距離。
儲(chǔ)能系統(tǒng)電氣拓?fù)溥@塊，我們覺得儲(chǔ)能非常適合模塊化設(shè)計(jì)。從簇到單元到堆（模塊化設(shè)計(jì)），來保證電池運(yùn)行的一致性，控制電池簇并聯(lián)數(shù)量。前面也提到了：為什么出現(xiàn)高壓級(jí)聯(lián)的方式，為什么出現(xiàn)模塊化PCS的方式，也就是因?yàn)檫@個(gè)問題（控制電池簇并聯(lián)數(shù)量）。
在直流保護(hù)這塊，我就不具體念了，大家注意看一下，大家要重視直流保護(hù)的設(shè)計(jì)。
消防這塊，除了常規(guī)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)，我們也在里面設(shè)計(jì)了一個(gè)二次水噴淋的系統(tǒng)。因?yàn)殡姵刂鹨院?，人員難以靠近，所以建議在電池區(qū)域上方設(shè)置噴淋頭，手動(dòng)接入外部水源，同時(shí)每個(gè)區(qū)域還要做好防水和排水的收集裝置。
這是我們?cè)诒本┳龅囊粋€(gè)預(yù)制艙簇級(jí)防護(hù)設(shè)計(jì)。
暖通這塊，我就不具體進(jìn)一步展開了，因?yàn)殡姵貙?duì)暖通的設(shè)計(jì)要求是非常高的。
鋰電池非常嬌貴，可靠的熱管理設(shè)計(jì)是達(dá)到設(shè)計(jì)壽命的基本保障。暖通設(shè)計(jì)不僅僅在于環(huán)境溫度控制，還需要注意氣流組織的優(yōu)化和溫度場(chǎng)的均勻分布。
暖通除了空調(diào)環(huán)境以外，還有通風(fēng)這塊，大家還要注意PCS、變壓器（通風(fēng)設(shè)計(jì)），一定要注意冷熱風(fēng)不能短路。另外，我們這個(gè)站房或者是集裝箱，一定要考慮火災(zāi)以后關(guān)于事故后排風(fēng)設(shè)計(jì)。在氣體消防和水冷卻系統(tǒng)動(dòng)作后，防止氣體聚集導(dǎo)致爆炸。
以上是我的匯報(bào)，謝謝大家！
