核心提示 2018年10月18日，湖南首個電池儲能電站——長沙電池儲能電站一期示范工程項目開工建設(shè)。今年年初，一期工程10千伏榔梨儲能電站正式并網(wǎng)。該電站在建設(shè)過程中有哪些技術(shù)創(chuàng)新，又解決了哪些難題？

峰谷矛盾凸顯 儲能電站發(fā)揮調(diào)峰填谷作用

3月7日，國網(wǎng)湖南電力工作人員正在長沙電池儲能電站一期示范工程的10千伏榔梨儲能電站進(jìn)行設(shè)備巡視，精心維護(hù)著湖南首個儲能電站。

2018年，湖南省用電呈高速增長態(tài)勢。據(jù)悉，國網(wǎng)湖南電力全年完成售電量1369.37億千瓦時，同比增長13.52%。其中，大工業(yè)電量528.74億千瓦時，同比增長13.63%;居民生活電量477.21億千瓦時，同比增長13.66%。湖南成為售電增長速度最快的中東部省份。隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和人民生活水平的提升，對于極端天氣較為頻繁的湖南來說，電池儲能電站建設(shè)成為解決負(fù)荷高峰期峰谷差矛盾、平抑負(fù)荷尖峰、保障電網(wǎng)安全、提高局部地區(qū)電能質(zhì)量的有效措施。

在此背景下，長沙電池儲能電站一期示范工程項目于2018年10月開始建設(shè)。該項目共包含芙蓉、榔梨、延農(nóng)3個鋰電池儲能電站，總功率達(dá)6萬千瓦，總?cè)萘?2萬千瓦時。其中，芙蓉儲能電站功率2.6萬千瓦，容量5.2萬千瓦時，為全國單體容量最大并首次采用全室內(nèi)設(shè)計的電池儲能電站。

“電池儲能電站就像一個超大容量的‘充電寶’，能夠?qū)崿F(xiàn)電能的大規(guī)模存儲和快速釋放，能填補(bǔ)電網(wǎng)常規(guī)控制方法的盲區(qū)，實現(xiàn)電能靈活調(diào)節(jié)和精確控制，有效保障電網(wǎng)安全、提高局部地區(qū)電能質(zhì)量。這是支撐湖南省清潔能源發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵技術(shù)。”項目負(fù)責(zé)人郭思源說。

大膽開拓創(chuàng)新 提出電站整套系統(tǒng)調(diào)試方案

“功率指令響應(yīng)正確！”1月27日，長沙儲能電站一期示范工程10千伏榔梨儲能電站正式并網(wǎng)。在毫無經(jīng)驗可循的情況下，國網(wǎng)湖南電力的技術(shù)團(tuán)隊攻堅克難，敢于創(chuàng)新，對項目建設(shè)層層把關(guān)，確保了建設(shè)任務(wù)順利進(jìn)行。

長沙儲能電站是湖南首個電池儲能電站，工程建設(shè)時間緊、任務(wù)重，而且無歷史經(jīng)驗可循。技術(shù)團(tuán)隊只能“摸著石頭過河”。

“現(xiàn)在我們的工作進(jìn)度不錯，整個項目已經(jīng)進(jìn)入三大系統(tǒng)對拖調(diào)試階段。”郭思源自豪地告訴記者。他們創(chuàng)新性地制定了儲能電池、儲能逆變器（pcs）、電池管理系統(tǒng)（bms）的對拖及輪拖調(diào)試方案，對于首次開展儲能電站調(diào)試工作起到了良好的指導(dǎo)作用。

2018年9月，郭思源和團(tuán)隊成員前往江蘇考察，了解到江蘇儲能電站在調(diào)試時，采用的是單倉直接并入電網(wǎng)進(jìn)行充放電來驗證系統(tǒng)控制性能的方法。團(tuán)隊成員決定在此方法基礎(chǔ)上再進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

為了找尋合適的辦法，團(tuán)隊成員查閱了300多萬字的材料，推翻了十多種方案。就在他們一籌莫展之時，團(tuán)隊的嚴(yán)亞兵博士提出了“微型電網(wǎng)模擬”的設(shè)想，讓大家腦洞大開——既然單倉直接并入電網(wǎng)容易損害設(shè)備，那為什么不把這個驗證區(qū)域縮小，放入一個“微網(wǎng)”中來進(jìn)行試驗?zāi)兀坑谑牵粋€通過控制儲能逆變器（pcs）系統(tǒng)，利用電池剩余電量對其他電池進(jìn)行充放電，兩兩對拖，兩個電池堆之間相互傳輸能量，從而檢驗各單體系統(tǒng)及整體系統(tǒng)性能的方法就此誕生。此方案也為長沙儲能電站快速啟動整套系統(tǒng)調(diào)試奠定了堅實的基礎(chǔ)。

細(xì)致調(diào)試診斷 消除電站噪聲異常隱患

2018年入冬后，寒潮席卷三湘大地，榔梨儲能電站施工現(xiàn)場的溫度時常低至零下。項目團(tuán)隊經(jīng)受住了多重考驗，攻克了一個又一個技術(shù)難題。

1月30日，臨近年關(guān)，寒風(fēng)中的儲能電力站施工現(xiàn)場，工程人員依舊在馬不停蹄地進(jìn)行調(diào)試作業(yè)。“嗡……”電池艙中的一絲雜音引起了大家的注意。“這是哪里發(fā)出的聲音？”大家經(jīng)過一番大致排查，發(fā)現(xiàn)原來是電池存在噪聲異常。考慮到異常噪聲反映出設(shè)備可能存在故障或者故障隱患，團(tuán)隊迅速組織多專業(yè)技術(shù)專家“會診”消缺。

“現(xiàn)場噪聲和振動測試發(fā)現(xiàn)，電池艙內(nèi)的兩組電池組在一組充放電另一組熱備用時，會產(chǎn)生約4800赫茲左右的噪聲和振動信號，其他工況均正常。”當(dāng)時在現(xiàn)場參與排查的盧鈴博士回憶道。面對如此棘手的問題，團(tuán)隊中電氣、噪聲、振動、繼保等專業(yè)技術(shù)人員聚集在一起，詳細(xì)分析了儲能電站電氣系統(tǒng)連接、設(shè)備原理、控制策略等，終于找出了問題根源。他們認(rèn)為，噪聲異常可能來自于儲能逆變器電氣系統(tǒng)控制策略。為了徹底解決問題，他們又聯(lián)合調(diào)試項目部、廠家進(jìn)行了深入分析。廠家在收到反饋信息后，修改了電流環(huán)控制參數(shù)，最終噪聲異常狀況消失。

“這雖然是一個‘小插曲’，但是為我們下階段儲能電站建設(shè)的全面展開積累了寶貴經(jīng)驗。”看著運轉(zhuǎn)正常的白色電池艙，盧鈴與其他團(tuán)隊成員終于松了一口氣。

嚴(yán)控電池質(zhì)量 確保電站安全投產(chǎn)

電池是儲能電站的核心單元，其質(zhì)量好壞直接關(guān)系到儲能電站的安全運行。為此，技術(shù)團(tuán)隊從電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)就開始進(jìn)行全過程技術(shù)監(jiān)督。

去年12月底，技術(shù)團(tuán)隊在對現(xiàn)場組裝的電池組進(jìn)行內(nèi)阻試驗時，發(fā)現(xiàn)電池包內(nèi)阻偏差大，運行時易導(dǎo)致電池溫度不均勻，不僅嚴(yán)重影響電池循環(huán)壽命，還存在引發(fā)電池火災(zāi)的安全隱患。為此，團(tuán)隊決定要求生產(chǎn)廠家整改。

起初，廠家辯解說問題不大，為了推翻廠家的錯誤結(jié)論，整個團(tuán)隊反復(fù)試驗論證，在調(diào)試過程中比對各電池溫度變化。最終，面對“低負(fù)荷充放電試驗時即存在內(nèi)阻大的電池溫度普遍高3——5攝氏度，如果滿充滿放，溫度會成倍增加”的詳實試驗結(jié)果，廠家同意整改，更換了20個電池包，涉及720個電芯。經(jīng)過復(fù)測，各項指標(biāo)合格。團(tuán)隊的徐松博士說：“為了保證工程質(zhì)量，我們細(xì)致地比對和調(diào)試，和廠家據(jù)理力爭。”

截至目前，該項目技術(shù)團(tuán)隊已完成約45.5萬個電芯的監(jiān)造，出具檢查型式報告126項、出廠試驗數(shù)據(jù)200萬余條，現(xiàn)場見證強(qiáng)制性試驗24項，發(fā)現(xiàn)不合格電芯4153支、不合格報告12份。在電芯出廠前，團(tuán)隊已要求廠家剔除不合格電芯，并現(xiàn)場見證，盡最大努力將設(shè)備缺陷消除在制造和基建階段，為儲能電站安全穩(wěn)定投產(chǎn)保駕護(hù)航。

長沙榔梨儲能電站的正式并網(wǎng)，為湖南下階段的儲能電站建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗。據(jù)悉，3月底，芙蓉和延農(nóng)兩個儲能電站也將投運，長沙電池儲能電站將全面建成。

據(jù)測算，該電站建成后，可在每天用電高峰期間提供電量12萬千瓦時，滿足30萬戶居民生活用電需求。屆時，電池儲能的大規(guī)模發(fā)展，可以形成集群效應(yīng)，有效優(yōu)化湖南電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，助力解決長沙地區(qū)電源遠(yuǎn)端用電高峰能力短缺問題，大大提升湖南電網(wǎng)電力供應(yīng)可靠水平。此外，該電站還將發(fā)揮削峰填谷、負(fù)荷響應(yīng)、“黑啟動”服務(wù)等功能，為緩解電力供需矛盾提供新手段，提高祁韶特高壓直流輸送能力，緩解湖南用電高峰電力不足問題。

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