东北院精心打造世界最大电池储能电站

 

该项目建成后将提高辽宁电网尤其是大连电网调峰能力，并将验证液流电池储能技术在电力系统应用的有效性，探索储能电站的应用条件，为我国储能电站的发展和国家相关政策措施的制定提供依据，同时也将大大推动储能产业的发展。

 

 

大连液流电池储能电站项目位于辽宁省大连市，建设规模为200MW/800MWh。按照“统一规划、分期建设、逐步接入、整体调度”的原则组织实施，一期建设100MW/400MWh，待建成稳定运行后，再连续建设二期100MW/400MWh。

 

在电站储能介质的选择上，东北院经过多方比较和深入研究，最终选择全钒液流电池作为储能介质。和其他电池技术相比，全钒液流电池具有安全环保、循环寿命长、性价比高、充放电相应时间快等多种优点，而且目前国内已经有成熟项目。

 

全钒液流储能电池的充放电循环寿命可达10000次以上，日历寿命超过15年。由于全钒液流储能电池的活性物质—钒离子存在于液态的电解液中，在电池反应过程中，钒离子仅发生价态变化，而无相变，且电极材料本身不参与反应，因此电池寿命较长。

 

另外，钒离子的电化学可逆性高，电化学极化小，因而非常适合大电流快速充放电。与传统电池相比，全钒液流电池更加适应在过充、欠充、局部SOC区间等电网实际工况条件下运行的要求。

 

相比于其他类型的储能系统，全钒液流电池储能系统是在常温、常压条件下工作，这不但延长了电池部件的使用寿命，并且表现出非常好的安全性能。另外电解质溶液可循环使用和再生利用，环境友好，节约资源。电池部件多为廉价的碳材料、工程塑料，使用寿命长，材料来源丰富，加工技术成熟，易于回收。

 

近年来，随着全钒液流电池性价比的不断提高，其受到的关注越来越多，更多的能源企业和研究单位致力于全钒液流电池的开发。该项目项目经理李岩山介绍说：“全钒液流电池目前在国内已累计实现装机35兆瓦，已有项目验证了全钒液流电池储能技术的成熟性，证明了液流电池储能的应用能够给电力系统带来包括经济、环境和社会效益等多重价值。”

 

 

通俗来讲，储能电站的作用就是在用电低谷期，把富裕的电能储存起来，在用电高峰的时候，再将储存的电能输出使用，减少电能的浪费。

 

储能电站由储能电池、储能逆变器（PCS）、电池管理系统（BMS）、汇流变压器、升压(主)变压器、高压配电装置等设备组成。充电时，系统将电能通过主变压器，汇流变压器，储能变流器将交流电转化为直流电，通过储能电池的充电过程，将电能储存在电解液内。放电时，通过储能电池的放电过程，将直流电经过储能变流器转化为交流电，再经过汇流变压器，主变压器通过配电装置将电能输送到电网。

 

在项目设计中，东北院深入研究，成功掌握了液流电池储能电站设计技术。液流电池储能系统由电堆、电解质溶液、电解质溶液储液罐、磁力泵、制冷机、过滤器、蝶阀及相关的管路等组成。

 

电堆是由多个单体电池以叠加形式紧固的、具有多个管道和统一电流输出的组合体，是构成电池系统的核心单元。大容量储能电站的电堆由若干电池阵列组成，电池阵列又由若干单体电池经过串并联组成。

 

储能电站的电池管理系统需要对电池单体电压、温度、告警等信号进线监测，另一方面，储能电站还需要利用这些监测数据对PCS实施闭环控制，因此，对电池管理系统要求较高，数据量较大。

　

在本项目设计中，单体蓄电池容量为33千瓦，采用8串2并和8串3并的接线方案组成500千瓦和800千瓦两种规格的储能电池组。每个500千瓦或800千瓦储能电池组配置一个500千瓦或800千瓦PCS。四台500千瓦或800千瓦PCS接入1台2500千伏安或4000千伏安低压侧四分裂的储能变压器，每12台或9台储能变压器串联组成24兆瓦或28兆瓦储能单元，每个24兆瓦或28兆瓦储能单元经1条集电线路接入变电站。

 

 

目前，辽宁电网以火电为主，水电比重严重偏低，电源结构不合理；随着核电、风电等资源的开发利用，电网调峰越来越困难。大连电网以热电和核电为主，调峰矛盾更为突出。

 

池储能电站具有削峰填谷的双重功效，是不可多得的调峰电源。大连液流电池储能电站项目规模大，建成后可以从根本上解决辽宁尤其是大连电网调峰缺额问题，提高辽宁尤其是大连电网调峰能力、改善电网调峰状况。

 

此外，目前辽宁省火电占总装机的73.6%，水电、抽蓄等调峰电源仅占7.0%，调峰电源比重较低。大连电网中水电等调峰电源比重更是仅占0.1%。辽宁省地处高寒地区，调峰能力差的集中供热机组比例呈逐年增加趋势，受冬季供热和厂房保温等因素影响，电网调峰问题越来越突出。

 

“大连液流电池储能电站项目可以有效调整辽宁尤其是大连电网电源结构，缓解调峰压力。因此，开发建设调峰电源是十分必要的。”李岩山介绍说。

 

随着核电机组的陆续投运，加上供热机组调峰能力的匮乏，以及风电出力的不确定和反调峰性，使辽宁尤其是大连电网调峰压力不断加大，电网调峰、调频和电源安排日益困难。

 

特别是由于风能的随机性和不均匀性，风电出力具有不连续性和间歇性的特点，无法为电网提供稳定的电力供应，将增加电网的调峰需求。电池储能电站的快速响应和灵活性能够弥补风电的不连续性和间歇性，可以大幅提升电网对风电的接纳能力，为大力发展风电，提高清洁能源利用水平创造有利条件。

 

不仅如此，电池储能站可为重要负荷提供不间断供电，并作为地区火电机组黑启动的辅助电源，对于提高大连市区南部电网的供电可靠性具有重要意义。

 

同时，由于电池储能电站跟踪负荷变化的能力强，可充分发挥调峰填谷双倍解决系统峰谷差的运行特性，降低火电调峰率，有效改善火电机组的运行条件，延长火电机组的使用寿命，减少火电厂的燃料消耗。

 

大连液流电池储能电站项目建成后，将有效改善辽宁尤其是大连电网运行条件，避免弃风现象，降低火电厂燃料消耗，减少污染物排放。也将为我国未来提高清洁能源利用比重，加快能源结构调整探索出一条新路。