中國三峽新能源(集團)股份有限公司山東分公司 副總經理 汝會通出席論壇并發(fā)表主題演講——《電化學獨立儲能電站安全思考》 。
以下為演講實錄:
汝會通:謝謝大家參與這個會議,講個笑話活躍一下氣氛。爸爸給兒子講故事,說:從前有一個青蛙,兒子說,我想聽科幻的。爸爸說,從前在太空里有一個青蛙。兒子說,有沒有限制級的?爸爸說,別讓你媽媽聽見,從前有一只沒有穿衣服的青蛙。笑話有點冷,外面很熱,正好中和一下,開始我們的講解。
我今天主要以我們三峽能源的慶云儲能電站為例,給大家介紹一下獨立儲能電站,尤其是電化學儲能電站安全方面的思考。
三峽慶云三峽慶云儲能電站位于山東省德州市慶云縣,是山東省首批儲能示范項目之一,項目一期100兆瓦/200兆瓦時項目已于去年年底投產發(fā)電,總投資約4億元。二期200兆瓦/400兆瓦時也已列入山東省第二批儲能示范項目名錄。建成后300兆瓦/600兆瓦時獨立電站,將成為國內目前規(guī)模最大的電網側共享儲能電站。
項目的建設從2021年5月份備案,10月份開工建設,大家都知道去年整個北方雨水很多,10月份基本沒怎么干活,真正開始干就是11月份,到年底就建成并網,速度還是很快。
獨立儲能電站的規(guī)模構成基本上跟剛才幾位專家講的差不多,主要是3S系統(tǒng),BMS、PCS、EMS,這是主要的系統(tǒng)。還有一些輔助支撐系統(tǒng),再加上匯流升壓系統(tǒng),主要由這幾部分組成。
項目今年1月27日正式投運,在春節(jié)期間參與了山東省削峰填谷春節(jié)期間保供的任務,基本做到每日一充一放,充放電的深度是0-100%,我們用的是寧德時代的電池,跟我們系統(tǒng)控制還是非常好及可以做到100%的充電。整個運行以來,整個綜合運行效率是86.12%,在山東省首批5個獨立儲能電站里面,我們的數(shù)據(jù)還是比較好看的。
我們這個項目作為山東省“源、網、荷、儲”智能友好互動系統(tǒng)的重要資源,在電網調頻、調峰這方面,發(fā)揮了重要作用。調頻和黑啟動都是我們電站本身可以實現(xiàn)的,但是在山東省不需要,我們目前只實現(xiàn)了調峰的作用,也可以做到毫秒級的快速響應。
為什么在慶云縣建這個儲能電站呢?因為慶云的電網構架特別有意思,它基本上沒有火電,基本全部是新能源,新能源的裝機發(fā)電量已經超過了它縣域的全社會社會用電量。所以說,它特別缺這么一個儲能的電站作為一個中間的轉換。
我們這個電站建成之后,它就可以對外宣稱說“建成了,山東省第一個全縣域純綠色電網的一個體系”。我們這個“故事”講出來之后,也得到了上上下下各方面的高度認可。
我們這個項目的特點有幾點。
第一,采用了液冷儲能熱管理技術。
現(xiàn)在來講,已經是基本上成為一種標配,前幾年大家還有一些采用風冷的技術。
第二,采用非步入式全球最先進的1500V液冷集成方案。
非步入式的也就是把集裝箱大門開開以后,人不進去,最早的設計方案是集裝箱開開之后,里面留一個檢修通道,人還要進去,現(xiàn)在電池是背靠背地布置,人所有的巡檢都在外部進行,一是提高了電能密度,再一個確實是安全各方面都得到了保證。整個利用效率還是比較高的。
第三,采用全氟己酮作為滅火劑。
傳統(tǒng)意義上,大家都知道儲能電站,包括電池間都采用七氟丙烷的比較多,全氟己酮這個技術應用以后,大家普遍采用這些東西,它的滅火性比較好,環(huán)境友好型突出。
儲能電站還有幾個特點,我個人總結出來的。
第一,建設周期短。兩到三個月就形成產能,剛才大家看我們電站建設的橫道圖,也就是這么一個時間。
第二,模塊化、單元化設計。在發(fā)生熱失控的時候,可以將損失限制在單個單元。
第三,工廠化/作業(yè)。電池集裝箱、PCS集裝箱全部都是在工廠里面安裝完成,現(xiàn)場僅僅是做一些基礎,還有就是吊裝,簡單的插接線,施工效率、施工質量、安全性都得到了很大保證。
第四,系統(tǒng)集成性高,數(shù)字化程度高。電化學儲能電站發(fā)電是以化學反應的形式展現(xiàn)的,不像傳統(tǒng)發(fā)電有機械傳動部分,所以它不直觀,基本上都是以數(shù)據(jù)的形式出現(xiàn),這就是整個電站的特點。
運行情況,我們作為第一批獨立儲能示范項目,電站今年3月份就開始進入現(xiàn)貨市場,這個也是全國首批。
我們參與現(xiàn)貨市場主要的操作模式,上午有老師已經講過了。我們在前一天12點之前通過山東省電力交易平臺申報第二天的96點自調度曲線,在滿足電網安全運行和新能源優(yōu)先消納的條件下優(yōu)先出清,并接受現(xiàn)貨市場價格。
大家可能對現(xiàn)貨市場不是很清楚,簡單講講為什么現(xiàn)貨對儲能非常重要呢?也就是說在今年春節(jié)期間,我們參與的是“調峰”活動,但是那個時候我們充電執(zhí)行的是工商業(yè)的價格,這個價格很貴,電價組成包括本身的現(xiàn)貨價加各種稅費,還有容量補償,這樣加下來,一度電電價最便宜在3毛錢,貴的時候就更貴了,有時候5毛多充的,可能6毛多放電,基本上你算不過賬,進入現(xiàn)貨之后,現(xiàn)在輸配電價也不收了,就是市場里的價格。山東現(xiàn)貨市場價格是負8分到1塊3毛3之間,根據(jù)現(xiàn)場的情況來(當日的負荷情況)。這樣算下來之后,每天充放電之間的價差會得到一個比較好的保證。
電站目前主要收益來自三個方面:
(1)現(xiàn)貨市場博價差。這個風險還是比較大,需要一個專業(yè)的團隊做支撐,甚至還需要一些輔助的系統(tǒng),像上午融和元儲的領導講的他那套系統(tǒng)還是比較好的,可以給我們提供很好的充電時段和放電時段的選擇,我們現(xiàn)在的電站是自調度模式,我們每天充電時間和放電時間是我們自己選擇。
(2)容量市場獲補償。容量電價在山東省用戶側用電,每用一度電要交9分9厘1的容量電價,收上來的錢由電網統(tǒng)一進行調配,只要你參與了這個容量市場,都會得到一定的補償。獨立儲能電站目前在這方面還可以得到一些補償,最初3月份的時候,系數(shù)是1,整個還是比較好,到后來就不停地調整,其中有的時候系數(shù)就變成二十四分之二,你儲能提供的服務是兩個小時的,那就是你在24小時里面,2除以24,就變成十二分之一了,這個就很少了?,F(xiàn)在獨立儲能電站又把充電的時段也算進去了,也就變成六分之一,這塊受政策的影響性很大。
(3)租賃市場賺租金。目前市場的活躍度有待提高,主要的原因雖然是有政府強配的政策要求,但是以前批的一些電站,該配的也都配了,今年整個新能源的市場又不是很活躍,上半年基本就沒怎么開工,等下半年新能源市場統(tǒng)一開起來之后,我個人的判斷,租賃市場還是可以做的。因為從現(xiàn)在我們算帳來看,如果沒有租賃市場,整個獨立儲能沒法做,必須要靠租賃把這個成本壓下來。租賃的價格基本上就是330萬10兆瓦,10萬的一年就3300萬,在我整個收入里面占到一半以上,這塊還是非常大的。如果說沒有這個東西,整個獨立儲能電站是巨虧的。
談談安全管理,我們電站到現(xiàn)在執(zhí)行的還是輪班倒休的,24小時值守的模式,人工監(jiān)測和計算機監(jiān)測相結合的方式。遠期我們看看能不能再上一些手段,對于一些數(shù)據(jù)進行深度分析,找出它的規(guī)律,看能不能做到“少人值班”,現(xiàn)在還是不行。從我看到的時間段,現(xiàn)場還必須有人。為什么是24小時?因為有時候要晚上充電。
在自調度的模式下,電站的運行組織框架應做到前方、后方聯(lián)動,集控中心統(tǒng)一調度,前方運行人員負責執(zhí)行落實,后方營銷人員提供充放電策略?,F(xiàn)場團隊僅僅是參與現(xiàn)場管理,不再是運維核心。這和其他的新能源電站有很大的區(qū)別。
對現(xiàn)場運行人員提出了很高要求,首先它要熟悉整個系統(tǒng)設計,要了解我這個模塊化、單元化的設計特點,要了解器件選型的安全管理思路,熟練掌握消防方案市、保護與失效對策,知曉通訊系統(tǒng)設計原理。還要熟悉材料特點;還要熟悉儲能規(guī)范。
最主要的是要加強溫度的監(jiān)測,目前電站的安全從設計到整個運行,都是以溫度控制作為要點。
還要加強數(shù)據(jù)分析,從現(xiàn)在這個情況來看,數(shù)據(jù)分析這塊還需要做大量的工作,100兆瓦的電站它的數(shù)據(jù)量就達到70萬多組數(shù)據(jù),這么多的數(shù)據(jù)你要靠人工去監(jiān)測,基本做不到,靠系統(tǒng)的自動報警,它目前由于這個電站還是初期,它規(guī)律性還沒怎么找出來。
這是我們自己運行以來,對一些故障的分析,基本上還處在一個控制系統(tǒng)的階段,也就是多個系統(tǒng)之間的融合有待加強。
最后談幾點思考,第一,電池熱失控仍然是懸在頭頂上的達摩克利斯劍。
這里面有幾點:
(1)電池熱失控早期監(jiān)測技術缺乏,現(xiàn)有規(guī)范沒有提及。電化學反應是不可逆的,不像一些物理反應可以進行物理阻斷、物理隔絕。
(2)電池管理技術存在盲區(qū)。
(3)電池火災控火、滅火技術仍需要攻關?,F(xiàn)有的消防系統(tǒng)并不能阻止電池火災復燃爆炸,氣體等化學滅火劑不能抑制電池復燃。現(xiàn)有的火災報警系統(tǒng)是基于熱失控已經發(fā)生。這是非常重要的,山東省目前正在做的一個規(guī)范,熱失控已經發(fā)生了怎么辦?就是把電池包弄出來,然后在旁邊建個水池。前兩天我跟一個專家交流的時候,他也有這種思路,但是這種思路能不能實現(xiàn)?有待于現(xiàn)場大家進一步的努力。
謝謝大家!