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电网侧储能项目分享和应用分析

在近日的相关会议上,浙江南都能源互联网运营有限公司总工谭建国发表了主题“电网侧储能项目分享和应用分析”,主要分三块:

第一,电网侧储能的价值,我想从我们企业角度提出来电网侧遇到的问题和需求。

第二,分享南都针对电网侧解决方案。

第三,在国内和海外已经落地的几个项目,谈一谈我们对电网侧储能技术应用的情况。

公司介绍,南都电源是一家民营企业,是1994年成立,2010年深圳创业板上市。有四大板块,智慧储能、绿色出行、通信及数据、资源再生。目前南都绿源拥有国家技术中心,国家高新技术企业,也是国内最早的一个行业认证。目前拥有专利1000余项,发明专利400余项,承担国家标准40项,承担国家及省部级重大项目10项。南都目前从产业链这一块,从原材料、产品应用、运维服务、资源再生、原材料,已经形成一个全产业链的生态。

前面的专家已经讲了,我们行业很多专家对电网侧储能的认识比我们企业更深。电网从能源变革大的背景下面,我们能源结构发生变化的话,整个电网架构也是发生一个变化。传统电网的话从端到端,发电、输电、配电、用电,每一端有一个非常完整、完善的相应的一些标准。随着我们大量新能源,部分是分布式电源进入到我们电网之后,对我们电网结构的话发生很大的变化,当时在2008年第一次美国学者出了一本《第三次工业革命》,看了那本书之后,当时认为这种事情会不会发生?但是目前来看这种事情在我们身边也发生着。

一、电网面临几个大的挑战:

第一,发电侧和用户、负荷端形成一个严重的背离。

第二,很多新能源电站都建在西北,用户端在东部,就形成负荷和发电背离之后,国家采取特高压的方式来实现背离的问题。也出现另外一个问题,强直弱交的问题,给直流双极闭锁故障带来的安全隐患。

第三,随着新能源的大规模并网,对电网和用户,对电能质量,以及电网的灵活性,以及跟我们用户互动的话要求逐步提高。

电力需求从企业角度来分析有四大需求点:

第一,随着人工智能大数据的发展,数据中心大幅度的增长。

第二,与快速出行相关的轨道交通以及高铁相关的,这里面有负荷在里面。

第三,电动汽车电动化相关的充电站,特别电动汽车大量充电的时候对我们电网很大的冲击。

第四,与城镇化进程相关的工商业居民用电。这几块来说,对我们电网提出一些挑战。对于新能源的接入,我们电网调峰调频的能力要求更高。

国家2025中国制造这么一个产业,也提出新的要求,对供电可靠性、电能质量提出一些要求。分布式电能汽车包括分布式电源等等。

电网侧在储能里面产生的一些价值。早上浙江电科院分享这个事,未来电储能参与电力辅助服务的话,有哪些优势?当时做了一个十三五规划,这是浙江省的十三五规划和电力系统的十三五规划。预测的话到2020年我们负荷大幅度增加。2018年突破8000万,到2020年接近一亿。右边这个图作为电网里面调峰的话,作为调峰电源目前来看绝大多数靠规划抽蓄,也预备了很多火电机组做深度调峰。

这么一个情况下面尽管水电和抽蓄,以及同样火电机组作为深度调峰。在这么一个背景下面的话,在十三五规划,2020年结束的时候它的调峰还有接近49万千瓦调峰的缺口。这个里面我们认为储能本身是相对于抽蓄来讲响应速度快,建设周期短,可以在短时间之内实现我们这个电网的需求,应该是填补调峰缺口更加有效的这么一个手段。

电网侧储能的现状和发展,刚才我们平高的专家已经说得很清楚了,不再展开了。

二、南都在电网侧储能解决方案

南都目前提供储能一站式解决方案,从我们产品,南都本身做电池,包括铅炭电池、锂电池、储能云平台,我们也具备了系统集成、工程建设、投资运营的服务,到资源回收,我们目前从市场和技术能力、商业模式都取得很大的变化。

南都针对电网不同的需求的话多元化装备产品解决方案,我们在电网里面需求的话分成四大类:

第一类,功率型。以调频为主的,2次以上的需求。

第二类,混合型,一般一个小时以上。

第三类,能量型。一般2小时左右。

第四类,高能量型,4小时以上左右的。目前针对不同的客户的话,我们可以从2MWh到3MWh这么一个产品装备。

针对这么一个情况提供两种解决方案:

第一,分布式储能解决方案。这个是All-in one设计,包括从消防、环保、控制系统集中在一个集装箱,一个模块可以达到1.5MWh,设计寿命15年。优点是可实现即插即用,快速部署,在应急电源和边缘地区快速部署的时候实现这种解决方案。

第二,集中式解决方案。把电池的系统、变压器一体预制舱、并网柜分开来建设,单个模块容量达到3MWh,在海外已经开始推的。

前面很多专家一直强调,我们这个储能系统在设计、建造、运行过程中,大家非常关注几个点,安全和可靠性。从我们南都这几个角度,谈一谈我们对安全和可靠性设计。

第一,我们要去研究电池以及电池系统,发生热失控原因是什么?我们要做热失控预防性设计,我们有一些核心的技术,对于电池本体性能的研究。从系统设计里面从这么几大块,热仿真模拟设计、热管理控制策略、电池状态评估,特别是电池的温度、温身。对于PACK、箱体、插件温度监测、报警和保护。有些电站里不可能去做的,对电芯可能会做一些相关的监测,但是对于我们一些接口的温度的监测,包括它的一些温身的情况大家会有一些盲点。

第二,全方位电池安全监测与保护设计。包括绝缘、过流保护、过压/欠压保护、过温保护,外部短路保护、过充、过放保护,安全介地保护设计,在单个模组和模组之间的隔离,通过组间采用熔丝隔离防短路保护设计。

第三,怎么做消防控制。我们采用管道式的定位设计,采取消防的方式,也是气体自动灭火装置,系统联动控制,包括消防预警系统。

第四,储能系统接入可靠性设计。电能质量在线监测、稳态精度控制、故障自动解列设计、并联谐波、防孤岛等等核心的设计。

具体的设计,从主动均衡与防环流设计。我们储能设计,通过5、6处的方式并联之后实现一个储能单元,这么一种情况下,在运行时间长了以后,由于电池单体的差异,会导致出口处偏流和环流的问题,在电池这方面提出系统要求。

专利热管理设计,从我们模组、电池集装箱,通过这种模拟下来的话,模组之间温差大概在5度左右,整个集装箱出口处两个集装箱介插点最高温差不超过8度。

三、南都在储能案例以及应用方向

目前南都在储能方向从多个应用场景,包括我们在电网侧,跟湖南电网、河南电网、江苏电网的项目,在国外也做了德国50MW一次调频储能项目,还有印度电网的调峰调频,在配网侧做了新加坡工业园区,20MW和160MWh,还有能源互联网的示范项目,针对一个园区光伏+储能,以及加电能质量的这么一个项目。还有光储充、数据中心、多能互补。

应用场景是多场景都有覆盖,这个是我们在电网侧这一块,在我们湖南和河南,变电站储能调峰调频的应用,解决变压器重载和过载的问题。湖南承载了24MW/48MWh规模,已经投运了,作为AGC调频以及调峰。

河南电网龙山变电站,是9.6MW/9.6MWh,2018年投运,设计到交付大概在33天,33天之内也是基于南都前期在电站的设计和建设的经验。

这是德国调频一个项目,德国电网现在非常成熟的电力现货市场,大家去参与这个调峰调频的时候,有一个竞价的机制。这是一期项目投运的现场,我们投了两期,后一期也在建设过程当中。

这是我们配网侧,主要变电站+储能之后实现几个功能,实现需求响应。这是新加坡工业园区电站,这是增压配网+储能,除了削峰填谷和需求侧响应之外给园区得了一个稳定供应的作用。这是印度调峰的项目,这是2016年做得项目。这是我们江苏电网做的一个项目。

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