中國儲能網(wǎng)訊：3月10-13日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司指導，中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會主辦并聯(lián)合500余家機構(gòu)共同支持的第十四屆中國國際儲能大會暨展覽會（簡稱“CIES”）在杭州國際博覽中心召開。
CIES大會以“共建儲能生態(tài)鏈，共創(chuàng)儲能新發(fā)展”為主題，針對儲能產(chǎn)業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)等重點、熱點、難點問題展開充分探討，分享可持續(xù)發(fā)展政策機制、資本市場、國際市場、成本疏導、智能化系統(tǒng)集成技術、供應鏈體系、商業(yè)模式、技術標準、示范項目應用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和深化應用。
來自行業(yè)主管機構(gòu)、國內(nèi)外駐華機構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構(gòu)等不同領域的2011余家產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈企業(yè)， 53417位線上注冊嘉賓將參加本屆CIES大會，儲能網(wǎng)視頻號線上直播11萬人參與觀看與交流。其中300余家企業(yè)集中展示了儲能產(chǎn)品，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測認證、飛輪儲能、液流電池、熔鹽儲熱、壓縮空氣儲能等新型儲能全產(chǎn)業(yè)鏈。
3月10日下午，湖北省電力規(guī)劃設計院有限公司副總工兼科創(chuàng)中心總經(jīng)理康慨受邀在儲能電站規(guī)劃與設計專場分享主題報告，報告題目為《新型電力系統(tǒng)下新型儲能電站的設計關鍵技術及應用實踐》。以下為報告主要內(nèi)容：
康慨：各位領導、各位同仁，大家下午好！我是來自湖北院的康慨，我分享的主題是《新型電力系統(tǒng)下新型儲能電站的設計關鍵技術及應用實踐》。
我的分享分為四個部分。
首先是儲能發(fā)展概述。
儲能發(fā)展的一個時代背景是新型電力系統(tǒng)。截止2023年年底，全國非化石整體裝機容量達到了15.3億千瓦，占比首次超過了火電，比例是52%。2023年全國新能源累計裝機達到了10.5億千瓦。據(jù)預測，到2060年我國電力裝機規(guī)模將達到90億千~95億千瓦，其中新能源裝機比例將達到60%以上。大規(guī)模新能源接入會使得電力系統(tǒng)調(diào)峰/調(diào)頻/備用容量不足、轉(zhuǎn)動慣量降低，甚至會出現(xiàn)寬頻振蕩等新型穩(wěn)定問題。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)是以火電為主，電能平衡方式主要是源隨荷動，而新型電力系統(tǒng)是以新能源為主體，電能平衡方式是源網(wǎng)荷儲互動模式。新型電力系統(tǒng)是以確保能源電力安全為前提，以新能源為供給主體，以智能電網(wǎng)為樞紐平臺。隨著新能源占比快速上升，對電網(wǎng)穩(wěn)定和可靠性影響越來越大，而儲能技術被認為是新型電力系統(tǒng)發(fā)展的重要手段和支撐技術。
2023年國家能源局發(fā)布了新型電力系統(tǒng)藍皮書，藍皮書給出了新型電力系統(tǒng)三個發(fā)展階段及顯著特點，其中儲能作為一個重要元素被談及?？梢钥吹絻δ茉陔娫磦?cè)、電網(wǎng)側(cè)、配電側(cè)以及用戶側(cè)發(fā)揮著不同的作用，是新型電力系統(tǒng)重要支撐。根據(jù)《新型儲能項目管理規(guī)范》新型儲能主要指：“除抽水蓄能外以輸出電力為主要形式，并對外提供服務的儲能項目”。在今年的政府工作報告中，首次提到了新型儲能，對于推動新型儲能的發(fā)展有很大的促進作用。
2023 年中國儲能產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持高速增長態(tài)勢。截至2023 年底，中國儲能累計裝機功率約為83.7GW，抽水蓄能累計裝機占比首次降到60%，新型儲能占比38.4%。而在新型儲能中鋰電比例非常高，達到了94.9%。在全國來看，19省投運裝機超百兆瓦；14省投運裝機超吉瓦時。從技術應用上看，鋰離子電池仍然占據(jù)新型儲能的主導地位，其它技術路線“多點開花”，規(guī)模實現(xiàn)突破，應用逐漸增多。
第二部分，新型儲能發(fā)展趨勢。
目前國家出臺了多個關于推動新型儲能發(fā)展的文件，如2022年2月國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局正式印發(fā)《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》。 截止到2023年年底，已有20多個省發(fā)布了“十四五”期間新型儲能的發(fā)展規(guī)劃，新型儲能累計總裝機規(guī)劃超50GW，配儲比例要求普遍在5%~20%/2h。同時多個省份也發(fā)布了新能源強制配儲相關文件、電力輔助服務方的政策文件以及儲能建設補貼文件等，對于儲能的發(fā)展有較好的推動作用。
儲能按照技術分類，主要包括電化學儲能、機械儲能、冷熱儲能、化學儲能等，涵蓋了發(fā)、輸、配、送、用各個環(huán)節(jié)，可應用在集中式可再生能源并網(wǎng)、電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻、緩解輸配電系統(tǒng)升級、分布式及微網(wǎng)、工商業(yè)削峰填谷、需求側(cè)響應等方面；相關文件也給出了新型儲能的技術創(chuàng)新方向，主要包含新型儲能多元化技術、全過程安全技術以及智慧調(diào)控技術。在新型多元化技術里面重點提出了要推動鋰電池成本下降，推動壓縮空氣、飛輪、液流，儲氫、儲冷儲熱等示范應用；在智慧調(diào)控技術方面，重點提到了開展規(guī)?；瘍δ芟到y(tǒng)集群智能協(xié)同控制，分布式儲能系統(tǒng)協(xié)同聚合等。
下面重點介紹幾類新型儲能。鋰離子電池方面，目前進入了一個新變革周期，大電芯、高電壓、水冷/液冷等新產(chǎn)品新技術逐漸登上舞臺，在調(diào)頻兼容量服務、分布式及微網(wǎng)、集中式可再生能源并網(wǎng)領域有著規(guī)?；瘧?。在鈉離子方面，具有資源豐富、成本低、安全性高、低溫性能優(yōu)異等特點；缺點是能量密度偏低、循環(huán)次數(shù)少、商業(yè)化較少、產(chǎn)業(yè)鏈不完善。全釩液流方面，具有安全性好、充放電性能好和循環(huán)壽命長的特點，缺點是能量密度偏低、成本偏高，效率有待提高，目前重點應用在集中式可再生能源并網(wǎng)及電網(wǎng)大規(guī)模調(diào)峰等領域，以大型儲能電站為主。飛輪儲能方面，具有響應速度快，功率密度高，不受充放電次數(shù)的限制、綠色無污染、無需頻繁維護、調(diào)頻性能優(yōu)越等特點，缺點是成本較高、能量密度低、儲能容量少；飛輪儲能主要應用領域是調(diào)頻，同時在分布式發(fā)電及微網(wǎng)、軌道能量回收、電力輸配/備用電源方面也有應用。氫儲能方面，特點是可實現(xiàn)長時儲能，能量密度大，液態(tài)氫能量密度約為汽油、柴油、天然氣的 2.7 倍，目前主要是經(jīng)濟性不足，儲能成本較高。重力儲能，重力儲能解決方案與抽水蓄電在理論上類似，將特制的復合磚通過物理升降的過程牽引發(fā)電設施，實現(xiàn)儲電放電，重力儲能目前主要是建設成本較高、效率有待進一步提升。
第三部分，典型儲能電站的設計要點。
新型儲能系統(tǒng)關鍵設計技術按照對象從微觀到宏觀的層級順序，將新型儲能系統(tǒng)依次分為材料級、設備級、系統(tǒng)電站集成研究及電力系統(tǒng)應用。以鋰離子電池儲能系統(tǒng)為例，在系統(tǒng)電站集成方面，主要關注兩大部分，一個是高效經(jīng)濟的集成技術，另外一個是如何實現(xiàn)儲能系統(tǒng)集群智能協(xié)同控制，保證系統(tǒng)的高效響應。做新型儲能系統(tǒng)集成設計時需要綜合考慮儲能技術本身、設備響應特性、安裝費用等多種因素前提下，以提高系統(tǒng)運行可靠性、安全性以及經(jīng)濟性為目的，尋求最優(yōu)容量配置方案。
下面具體介紹幾類典型的新型儲能電站設計要點。首先是鋰電儲能設計要點，下面是一個典型的50MW/100MWh磷酸鐵鋰儲能電站，在設計時主要關注四大要點：一是接入，這是所有的儲能電站必須首要關注的；二是選址要求，如選擇需高于50年洪水位，要避免水澤洼地，且便于運維；第三和第四分別是整體的占地面積和消防。做系統(tǒng)設計需要綜合考慮其經(jīng)濟性和安全性，需考慮從器件選型、BMS管理、消防設計、實時監(jiān)控等多個維度11個要點方面進行整體考慮，包含了儲能規(guī)模確定，需要考慮直流側(cè)和交流處容量；儲能電池系統(tǒng)的集成考慮，需關注電芯、模組、電池簇檢測報告、業(yè)績、品牌、循環(huán)壽命、效率（電芯、直流測、交流側(cè)）、年度衰減系數(shù)、冷卻方式、BMS相關參數(shù)等，PCS選型需要關注過載能力、響應速度、電壓等級、系統(tǒng)效率、GOOSE通信以及防護等級等；另外還有升壓變選擇、是否需要SVG、儲能電池集裝箱供電方案、能量管理系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)主接線、消防、防爆、總平面經(jīng)濟合理布置等。
第二種新型儲能液流電池儲能設計要點。對于鐵基液流來說，主要四大要點，一是綜合考慮接入要求，結(jié)合儲能系統(tǒng)定位，可就近接入系統(tǒng)并網(wǎng)點；二是容量配置時，需考慮充放電特性、綜合效率合理配置儲能容量；三是在總平面布置時，需要考慮PCS與正負極罐體按單元布置；四是儲罐設計時，儲罐考慮充裝折減系數(shù)，防止液體溢出，罐高2米以上設置護欄。全釩液流儲能系統(tǒng)設計時，主要四大要點，一是在布置與占地時，需綜合考慮是否單層廠房布置、多層廠房布置、預制艙布置，需注意設備間距及安全檢修間距；二是系統(tǒng)設計時，為保證高效率運行，需保持電解液溫度區(qū)間35℃~40℃，同時通過系統(tǒng)設計和設備的選型減少電壓轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，提升整體運行效率；三是安全防護：要考慮防火、防爆（電池在充電過程中會產(chǎn)生少量氫氣，需對儲能車間進行爆炸危險區(qū)域劃分及選擇合適的防爆設備）；四是考慮環(huán)境影響，如電解液污染（電解液為酸性溶液，需設置廢液收集及防滲措施）、噪聲污染。
第三種新型儲能型式是二氧化碳儲能。主要關注四大要點。一是接入方案，關注調(diào)度運行模式、電壓等級、供區(qū)范圍、周邊電網(wǎng)的接入點距離容量；二是總平面布置時，需關注項目所在地風向、進出站道路、儲氣倉、換熱區(qū)、動力設備及升降壓站的合理布置；三是資源化利用，如周邊余熱、地熱資源合理利用，這樣可提升系統(tǒng)充放電效率；四是布置的空間高度和工藝外觀設計。
第四種新型儲能是飛輪儲能。飛輪儲能除了關注接入要求和場地布置外，特別需關注選址的水文地質(zhì)要求，由于飛輪較重，運行時需提供轉(zhuǎn)動慣量，對基礎承載力及應力要求較高
選址時需選擇地質(zhì)承載力較好的場址。
第四部分是典型工程案例。
第一個分享的新型儲能案例是隨州廣水市100%新能源新型電力系統(tǒng)科技項目配套儲能項目，集中與分布式儲能電站。本項目儲能電站總?cè)萘繛椋?0.75MW/33MWh，分為9個站址建設，分別布置在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)。布置在電源側(cè)的儲能，重點關注的是平滑新能源出力，減少新能源波動對電網(wǎng)的影響；布置在電網(wǎng)側(cè)的儲能，主要時用來調(diào)峰、調(diào)頻和黑啟動，同時由于儲能放在電網(wǎng)，重點關注消防安全性問題和響應的速率問題；布置在負荷側(cè)的儲能，主要削峰填谷，同時緩解沖擊性負荷對配電網(wǎng)的影響。
第二個分享的新型儲能案例是集中式新型儲能電站——湖北潛江漁洋50MW/100MWh共享儲能電站。該電站儲能電池采用磷酸鐵鋰電池，采用預制艙布置，分為20個儲能單元，每個儲能單元含1套2.5MWPCS升壓系統(tǒng)和1套5MWh磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)，項目總體占地面積約23畝。電池系統(tǒng)采用的是280Ah電芯、風冷方案、非步入式預制艙；PCS升壓系統(tǒng)采用的是SCB12干式變壓器、1250kW戶外PCS；在消防方案時重點考慮采用了室外消防系統(tǒng)、電池艙采用全氟己酮滅火及預留水噴淋管道引至室外。電池預制艙之間的防火間距，長邊端不應小于3m，短邊端不應小于4m。
第三個分享的新型儲能電站案例是新能源配套儲能電站-湖北襄陽襄州區(qū) 50MW/100MWh獨立儲能電站。該項目采用的是磷酸鐵鋰電池，采用預制艙布置，分為14個儲能單元，每個儲能單元含1套3.75MW PCS升壓系統(tǒng)和1套7.3MWh磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)(2套AB艙并艙布置)。電池系統(tǒng)采用的是305Ah電芯、液冷方案、柜式預制艙。隨著投資主體對于新能源加配套儲能整體經(jīng)濟性方面的考量，未來大電芯、高電壓等級、集約化一體機和消防是重點考慮的方向。
第四是分享的新型儲能電站案例是中國電建英山鐵基液流儲能電站。 該項目入選國家能源局領域首臺（套）重大技術裝備示范應用項目，同時此項目2023年6月也被順利納入湖北省2023年新型儲能電站試點示范項目名單。鐵基液流儲能項目與全釩液流儲能項目類似，在配置時基本以四小時比較經(jīng)濟。這個項目由20 個2.5MW/4h的全鐵液流儲能單元組成，分2 回接入220kV升壓站35kV側(cè)。在這個項目中重點關注的電堆和電池簇的組成、效率以及經(jīng)濟性問題。
最后分享的是新型儲能在智能微電網(wǎng)項目、綠色園區(qū)項目中的應用，包括目前我們做的武漢鐵塔源網(wǎng)荷儲一體化綠色低碳園區(qū)示范工程、武漢電力職業(yè)技術學院智慧校園示范項目和中國電建集團湖北工程公司智慧樓宇項目等，在這個里面重點需要關注新型儲能、分布式電源以及負荷整體的規(guī)劃配置問題，需充分發(fā)揮新型儲能在負荷側(cè)和配網(wǎng)側(cè)的提高供電可靠性、削峰填谷、應急保電以及增加分布式電源消納等方面的作用。
最后，我想表達的是儲能技術是新型電力系統(tǒng)發(fā)展的關鍵支撐技術，新型儲能市場空間很大。希望大家攜起手來共促新型儲能的發(fā)展，促進新型電力系統(tǒng)的快速發(fā)展。
以上是我的匯報，謝謝大家。
