如何在高海拔、高嚴(yán)寒的西藏高原建設(shè)儲能電站,并且能夠穩(wěn)定運(yùn)行,一度是行業(yè)最難攻克的難題。而當(dāng)眾多企業(yè)望而卻步的時(shí)候,由中能建旗下中儲科技開發(fā)的西藏日喀則崗巴一座10MW/40MWh光儲電站儲能項(xiàng)目,已完成并網(wǎng)。
華夏能源網(wǎng)獲悉,這一儲能項(xiàng)目地處“地球第三極”青藏高原,海拔高度約5000米,是國內(nèi)海拔最高的儲能項(xiàng)目。
中國海拔最高電站是如何誕生的?這座電站的示范性意義何在?華夏能源網(wǎng)與中能建儲能科技有限公司(以下簡稱“中儲科技”) 研發(fā)電氣總監(jiān)蔡誠聊了聊項(xiàng)目背后的落地過程與技術(shù)思考。
中國海拔最高電站的誕生這家開發(fā)商率先在西藏完成構(gòu)網(wǎng)型儲能項(xiàng)目建設(shè),起初竟是由于當(dāng)?shù)卣咴谂鋬φ呱系?ldquo;限制”。
今年5月,西藏自治區(qū)發(fā)改委印發(fā)《2023年風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)方案》,要求保障性并網(wǎng)光伏項(xiàng)目+儲能項(xiàng)目配置儲能規(guī)模不低于光伏裝機(jī)容量的20%,儲能時(shí)長不低于4小時(shí),并按要求加裝構(gòu)網(wǎng)型裝置。
7月,西藏自治區(qū)發(fā)改委進(jìn)一步下發(fā)《關(guān)于積極推動西藏電力系統(tǒng)構(gòu)網(wǎng)型儲能項(xiàng)目試點(diǎn)示范應(yīng)用的通知》,鼓勵在阿里地區(qū)、那曲市、日喀則市、拉薩市等地區(qū)先行先試構(gòu)網(wǎng)型儲能。
華夏能源網(wǎng)注意到,在國內(nèi),西藏是最早提出強(qiáng)配構(gòu)網(wǎng)型儲能的地區(qū),而這主要是由當(dāng)?shù)靥厥獾碾娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)及電源結(jié)構(gòu)決定的。
在歷史上,西藏電網(wǎng)長期孤網(wǎng)運(yùn)行,雖然近年來與西北電網(wǎng)、西南電網(wǎng)的連接大大加強(qiáng),但部分地區(qū)仍屬于弱網(wǎng)。另外在西藏地區(qū),發(fā)電主要以清潔能源為主。數(shù)據(jù)顯示,目前,西藏地區(qū)水電、光伏、風(fēng)電裝機(jī)容量已突破500萬千瓦,占總裝機(jī)比例超過90%。
據(jù)介紹,該項(xiàng)目為西藏首批保供項(xiàng)目之一,其要求具備調(diào)峰、一次調(diào)頻、自動發(fā)電控制(AGC)、自動電壓控制(AVC)、旋轉(zhuǎn)備用、以及基于構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)的黑啟動、虛擬慣量響應(yīng)、短時(shí)過載能力支撐、抑制寬頻振蕩等相關(guān)功能。
接下這個示范項(xiàng)目,意味著必須滿足政策中的硬性要求。而西藏地區(qū)有其獨(dú)特的地理環(huán)境特征。蔡誠告訴華夏能源網(wǎng),“這里晝夜溫差大、太陽輻射強(qiáng)、風(fēng)力強(qiáng)勁,惡劣的自然環(huán)境,對設(shè)備的絕緣水平、散熱水平提出了嚴(yán)苛的要求。”
政策要求疊加技術(shù)需求,西藏日喀則崗巴10MW/40MWh光儲電站儲能項(xiàng)目采用構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)也成為了必然。
構(gòu)網(wǎng)型儲能背后的技術(shù)實(shí)力值得注意的是,西藏項(xiàng)目還實(shí)現(xiàn)了另一大突破,是國內(nèi)目前少有的幾個已經(jīng)落地的構(gòu)網(wǎng)型儲能項(xiàng)目。
以風(fēng)電、光伏為代表的新能源具有“靠天吃飯”的特性,波動性、間歇性較強(qiáng),高比例新能源除了帶來電力電量平衡問題,也給電力系統(tǒng)得安全穩(wěn)定帶來問題。而構(gòu)網(wǎng)型儲能恰是解決這一問題的最佳方式。
所謂構(gòu)網(wǎng)型儲能,與傳統(tǒng)“跟網(wǎng)型儲能”相比,是一種更為靈活的儲能服務(wù)于電力系統(tǒng)的解決方案。
一般來說,傳統(tǒng)的跟網(wǎng)型儲能無法主動調(diào)節(jié)自身狀態(tài),只能跟隨電網(wǎng)的電壓、相位來控制其輸出,其輸出與電網(wǎng)的電壓波形保持同步,且必須依賴于電網(wǎng)提供的穩(wěn)定電壓和頻率才能將新能源并入電網(wǎng)。
構(gòu)網(wǎng)型儲能項(xiàng)目有一定技術(shù)門檻,但穩(wěn)定性更高。構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)的核心,是通過儲能變流器構(gòu)建起支撐大電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的電壓源,可以起到快速調(diào)頻調(diào)壓、增加慣量和短路容量支撐、抑制寬頻振蕩等作用,從而增強(qiáng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。
“采用構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù),儲能項(xiàng)目可以在減少新能源棄電、提升新能源利用率的基礎(chǔ)上,還可以補(bǔ)上同步發(fā)電機(jī)退役的缺位,在電力系統(tǒng)擾動期間為電網(wǎng)注入穩(wěn)定性,平抑電網(wǎng)頻率的變化率。”蔡誠表示。
具體到西藏項(xiàng)目上,為保障項(xiàng)目穩(wěn)定運(yùn)行,中儲科技在現(xiàn)有液冷儲能技術(shù)基礎(chǔ)上,針對高寒環(huán)境,研發(fā)出能量密度高、增加加熱功能的液冷儲能系統(tǒng),保障了儲能系統(tǒng)的可靠性和發(fā)電性能。
通過這一電站,印證了中儲科技在構(gòu)網(wǎng)型儲能上的技術(shù)實(shí)力。
基于上述要求,中儲科技采用構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù),使得該項(xiàng)目具備VSG(虛擬同步電機(jī))和旋轉(zhuǎn)備用功能,支持以構(gòu)網(wǎng)電壓源模式并網(wǎng)運(yùn)行,儲能穩(wěn)態(tài)時(shí)維持電壓和頻率穩(wěn)定,暫態(tài)時(shí)提供對電網(wǎng)的電壓支撐,起到電網(wǎng)快速調(diào)頻調(diào)壓、增加慣量和短路容量、抑制寬頻震蕩等作用。儲能變流器具備1.1 倍額定電流長期過載、1.2 倍額定電流2min 過載、3 倍額定電流/10S 的短時(shí)過載能力。
此外,該項(xiàng)目的儲能系統(tǒng)同時(shí)具備跟網(wǎng)控制和構(gòu)網(wǎng)控制兩個功能,可根據(jù)西藏電網(wǎng)調(diào)度要求靈活動態(tài)切換。
蔡誠介紹,構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)不僅能為電網(wǎng)提供穩(wěn)定的電壓源,還可主動平抑電網(wǎng)中各類大小擾動,緩解電力系統(tǒng)的暫態(tài)電壓、頻率等穩(wěn)定問題,有效提升新能源消納能力。構(gòu)網(wǎng)型儲能“新能源電站+儲能+合適的算法控制”模式建立以后,將具有與火電廠類似的功能。
當(dāng)然,構(gòu)網(wǎng)型儲能的優(yōu)勢遠(yuǎn)不止這些,“在電力市場允許情況下,儲能項(xiàng)目可以基于構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)來提供慣量支持等功能來獲取電力輔助服務(wù)的收益,提升儲能項(xiàng)目的收益率,有助于儲能項(xiàng)目的推廣以及區(qū)域新能源滲透率的提升。”蔡誠說。
規(guī)模化發(fā)展還需要時(shí)間當(dāng)前,隨著國家的能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略全面展開以及新能源裝機(jī)占比的逐步提高,建立以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)已經(jīng)成為大勢所趨。這也為構(gòu)網(wǎng)型儲能提供了廣闊的發(fā)展空間。
值得一提的是,目前構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)仍屬于前沿技術(shù),僅有少數(shù)國家掌握,中國是其中之一。
作為國家特大型能源建設(shè)集團(tuán)中國能建旗下子公司,中儲科技的研發(fā)重點(diǎn)放在了前沿性、先進(jìn)性、重要性的科研項(xiàng)目上。
中儲科技自2022年4月成立之初,便開始布局各種儲能技術(shù)路線,其中就包含了構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù),并在今年取得一系列技術(shù)成果。
不過,構(gòu)網(wǎng)型儲能目前在國內(nèi)尚處于起步階段,也存在諸多待解的難題。“構(gòu)網(wǎng)型儲能作為電壓源,若多臺電壓源設(shè)備并列運(yùn)行,可能存在環(huán)流、搶功率等問題,影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性,該問題是制約構(gòu)網(wǎng)型儲能應(yīng)用于大電網(wǎng)的技術(shù)難點(diǎn)。”蔡誠表示。
正因?yàn)槿绱耍ㄖ袊?、美國及澳大利亞等國家,大多還處于儲能技術(shù)研發(fā)與示范項(xiàng)目階段,還沒有達(dá)到規(guī)?;督ǖ某潭?。
對此,蔡誠表示:“作為一項(xiàng)前沿技術(shù),構(gòu)網(wǎng)型儲能仍然無據(jù)可依,缺乏具體的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。再有,因構(gòu)網(wǎng)型儲能在軟硬件設(shè)施中投入加大,投資成本無疑會更高。此外還有對系統(tǒng)控制分析能力的更高要求等。構(gòu)網(wǎng)型儲能的規(guī)?;l(fā)展尚需時(shí)日,還要依靠企業(yè)、政府、科研機(jī)構(gòu)等多方主體的共同努力。”
文章來源:華夏能源網(wǎng)
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