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河南电网电池储能电站建设探析

对于电池储能电站这样一个新事物,国网河南省电力公司(简称河南公司)经过数年积累,终于开始了真正的实践探索之路。那么,该公司在电池储能电站建设方面进行了哪些探索,取得了什么成绩呢?笔者近期对此进行了深入采访。

城市的“充电宝”

6月16日6时26分,由国家电网有限公司部署、河南公司组织、平高集团有限公司投资建设、国网河南洛阳供电公司承建的河南电网100兆瓦电池储能首批示范工程——洛阳黄龙站首套集装箱电池储能单元一次并网成功。这是国内首个投入运行的电网侧分布式电池储能示范工程。

紧随其后,7月4日,信阳龙山电池储能电站一次试运成功,顺利并网,通过验收。

今年以来,河南公司在洛阳、信阳等9个地市选取16个变电站,采用“分布式布置、模块化设计、标准化接入、集中式调控”技术方案,利用空余场地和间隔,实施河南电网100兆瓦电池储能示范工程。该工程建成后,可以在电网负荷低谷时进行充电,电网负荷高峰时进行放电,较好地平衡新能源的波动性与间歇性,为电网提供紧急功率支撑,有效提升电网安全运行水平。

在黄龙电池储能电站,笔者看到一个个白色的集装箱,有序排列在道路的一侧,另一侧则是与之对应的箱式变压器。据河南公司所属洛阳供电公司运维检修部专责丁聪军介绍,这一个个集装箱,就是一个个储能电池。按照整个电池储能示范工程10万千瓦的规划容量,全部建成后,可以同时满足17万户居民的用电需求。

将电能大规模储存起来,进行灵活稳定调用,一直是电力系统努力的方向。也源于此,河南公司在国家电网公司的大力支持和指导下,牵头承担了《多点布局分布式储能系统在电网的聚合效应研究及应用示范》2017年总部课题,课题要求配套建设100兆瓦储能示范工程。在开展技术研究的同时,河南公司联合平高集团,努力创新商业运营模式,积极开展河南电网100兆瓦电池储能示范工程建设。

在今年迎峰度夏工作中,河南省面临电网整体无备用容量,局部地区高峰时段供电存在缺口的供电形势。为了保障电力供应,6月,河南省发展改革委下发了《关于2018年开展电力需求侧响应试点工作的通知》,在部分区域开展电力需求响应试点工作。

河南公司积极响应政策文件精神,开展电力需求响应工作。其中,由所属国网河南节能服务有限公司运营管理的储能电站——信阳罗山龙山站首次参与响应。

在河南公司营销部指导下,节能公司联合信阳供电公司、罗山县供电公司分别于7月27日午高峰、8月8日晚高峰时段,组织信阳龙山储能电站(标称容量为9.6兆瓦时)连续两次分别以7.9兆瓦和9.5兆瓦成功参与了需求侧响应。这是国内电网侧储能装置首次参与电力需求侧响应,为储能商业化市场运营开创了先河,也为电池储能电站的实际应用提供了样本。

电网的“稳定器”

电池储能电站的好处是显而易见的,但是对于一个新兴事物来说,建设、运维、调度等方面存在的困难也不容小觑。那么,河南电网现状如何,需要在电池储能方面进行探索吗?

答案是肯定的。当前,河南电网特高压交直流混联运行特性复杂、安全压力大,同时存在峰谷差进一步加大、新能源接入突增等问题,迫切需要创新技术手段进行解决。

首先,河南电网处于“西电东送、南北互供”的重要枢纽位置。天中特高压直流工程投运后,河南电网成为全国首个特高压交直流混联运行的省级电网,电网结构与运行特性发生了巨大改变。而电池储能装置响应时间为毫秒级,相对于水电、火电等常规功率调节手段具有较大技术优势。规模化的电池储能装置可为天中直流工程故障提供快速功率支援,同时也为电网调峰调频提供一种灵活手段。

其次,河南电网峰谷差呈逐年递增趋势。在电网合适位置建设一定容量的储能装置,不仅可以削峰填谷,而且可以提高设备的利用效率,同时延缓为满足短时最大负荷所需的电网建设投资。

另外,河南新能源快速发展的势头已经显现。光伏电站容量已超越水电成为河南省第二大电源类型。风电、光伏等新能源装机规模快速增长,增加了电网调峰、调频的难度和电网运行的不确定性。而储能装置既可以较好地平滑新能源的波动性与间歇性,还有助于消纳新能源电量。

种种事实表明,要在如此复杂的形势下保障电网安全运行、客户稳定用电,做到“乱云飞渡仍从容”,河南电网发展电池储能的脚步还要加快。

走得更快才能发展更好

河南电网对储能电站的探索之路需要追溯到上世纪九十年代。开始是抽水蓄能,随着科技进步、电网发展,电池储能走进了人们的视野。河南公司从2015年开始策划电池储能电站建设,到2017年形成科技项目开始实践,中间做了大量工作,也取得了成效,让河南在储能电站建设方面走在了全国前列。

目前,河南电网100兆瓦电池储能示范工程已有两座电站投运,另外14座也在紧锣密鼓地进行建设。尽管示范工程单站规模小、接入电压等级低,但对电网科技创新和跨越发展意义重大,对电池新兴产业发展和能源革命具有标杆和引领意义。

为确保2018年顺利完成储能示范工程建设,河南公司组织制定了《河南电网100兆瓦电池储能示范工程建设工作方案》,明确各部门各单位职责分工和保障措施。同时,强化示范工程技术协调会商、现场设计及技术保障、现场施工和调试组织,确保了施工进度。

电网侧储能发展刚刚起步,现场建设及运维规范短缺是迫在眉睫的难题。河南公司抢抓本次示范工程建设时机,策划编制了一批建设运维规范,为电网侧分布式储能建设提供支撑。首先是集中策划集装箱式电化学储能电站系列规范编制工作。河南公司将储能作为2018年群众创新主要领域,围绕现场施工、验收、调试、运维等工作,编写11项储能技术规范及专项方案。其次是多措并举推进电网侧分布式储能规范编制工作。目前,该公司已有9项规范和1项专题方案形成试行稿,在填补空白上迈出了第一步。此外是持续完善电网侧分布式储能规范。随着首批两座储能电站建设实施,该公司及时总结和提炼相关经验,按照“保障有序、紧贴实用”的目标,组织对相关规范进行交叉讨论和再深化,及时固化一批规范成果,培养锻炼一批创新技术骨干。

示范工程紧紧围绕国网课题研究内容,验证多点布局分布式储能系统调控和聚合关键技术,创新研究分布式电池储能系统商业运营模式。预计2019年以后,根据研究成果、支持政策和电网需求,河南电网还将有序分步实现千兆瓦级储能系统建设,为河南电网安全运行、削峰填谷、新能源消纳以及大气污染防治等提供有力支撑。

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