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近年來，新型儲(chǔ)能技術(shù)的重要代表——鋰電儲(chǔ)能顯現(xiàn)出良好的產(chǎn)業(yè)前景。在山東棗莊，作為國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的集中共享式電化學(xué)儲(chǔ)能調(diào)峰項(xiàng)目，華電滕州儲(chǔ)能項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)應(yīng)急啟動(dòng)和頂峰發(fā)電，為保障區(qū)域電網(wǎng)穩(wěn)定作出貢獻(xiàn)。
截至去年底，華電滕州儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)充電6200萬千瓦時(shí)，放電5000萬千瓦時(shí)。
圖①：華電滕州儲(chǔ)能項(xiàng)目。劉忠霖?cái)z(人民視覺)圖②：鋰離子電池儲(chǔ)能艙圖示。漢 青制圖(星球研究所)
電力富余時(shí)充電，電力不足時(shí)放電，一個(gè)大號“充電寶”，能有效緩解電力系統(tǒng)的壓力。近年來，山東省棗莊市布局鋰電產(chǎn)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈，作為新型儲(chǔ)能技術(shù)的重要代表，鋰電儲(chǔ)能顯現(xiàn)出良好的產(chǎn)業(yè)前景。
作為國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的集中共享式電化學(xué)儲(chǔ)能調(diào)峰項(xiàng)目，位于棗莊的華電滕州儲(chǔ)能項(xiàng)目于2021年12月30日開始滿功率運(yùn)行。截至2022年12月底，項(xiàng)目累計(jì)充電6200萬千瓦時(shí)，放電5000萬千瓦時(shí)，在北京冬奧會(huì)、冬殘奧會(huì)，夏季用電高峰和迎峰度冬期間，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急啟動(dòng)和頂峰發(fā)電，充分發(fā)揮了能源保供作用。記者近日來到滕州，實(shí)地探訪電化學(xué)儲(chǔ)能在當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展情況。
充放一體，鋰電池成“充電寶”
走進(jìn)華電滕州新源熱電有限公司(以下簡稱“新源熱電”)廠區(qū)，穿過建筑林立的火電發(fā)電區(qū)，拐進(jìn)東側(cè)鐵柵欄圍成的小院，便是華電滕州儲(chǔ)能項(xiàng)目，100多個(gè)白色集裝箱室在此整齊列陣。
“這是我們項(xiàng)目的儲(chǔ)能電站，包含了80個(gè)電池艙和40個(gè)變流升壓艙組成的磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，以及1兆瓦/2兆瓦時(shí)的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，整個(gè)電站功率為101兆瓦，總?cè)萘繛?02兆瓦時(shí)。”新源熱電生產(chǎn)技術(shù)部電氣專業(yè)工程師劉柱說著，指了指旁邊一棟二層小樓，“那是配電樓，里面有儲(chǔ)能電站的‘大腦’——能量管理系統(tǒng)，它發(fā)出指令，電站才能運(yùn)行。”
電站與電網(wǎng)相連，但是由于電網(wǎng)流動(dòng)的是交流電且電壓較高，儲(chǔ)能電站電池艙內(nèi)則是直流電，因此充放電時(shí)必須進(jìn)行轉(zhuǎn)換。充電時(shí)，電網(wǎng)110千伏的電首先經(jīng)過一臺(tái)高壓變壓器降壓后，進(jìn)入配電樓內(nèi)的35千伏母線，才能進(jìn)入艙體。
走到一個(gè)白色集裝箱前，運(yùn)行部電氣專業(yè)工程師陳琳打開變流升壓艙門，正對著一扇小窗，里面是一臺(tái)變壓器，過道兩側(cè)各有兩臺(tái)雙向變流器。“35千伏的電在此還要再進(jìn)行一次變壓，降為400伏，電經(jīng)過前后兩級變壓，隨后流入雙向變流器，從交流電轉(zhuǎn)換為直流電，類似于手機(jī)充電時(shí)的‘充電器’。”
在此集裝箱兩側(cè)，各有一個(gè)電池艙。進(jìn)入狹窄的艙內(nèi)，左右兩側(cè)密布著電池組，“這相當(dāng)于每個(gè)電池艙有兩塊‘充電寶’，共計(jì)2940個(gè)電池芯。”陳琳說，轉(zhuǎn)換完成的電通過4臺(tái)變流器繼續(xù)流入電池艙，就可以開始充電了，一個(gè)變流升壓艙可以帶動(dòng)兩個(gè)電池艙。放電的過程則相反。
“鋰電池過充和過放都會(huì)存在安全隱患，為了避免此現(xiàn)象發(fā)生，每個(gè)電池艙安裝了210個(gè)電池管理系統(tǒng)，類似于傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測每個(gè)電池芯的狀態(tài)。”劉柱說。為保障鋰電池安全運(yùn)行、控制溫度在35攝氏度以下，劉柱還帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了儲(chǔ)能電池艙空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)感知艙內(nèi)溫度并自動(dòng)調(diào)節(jié)，讓鋰電池在夏季也可以滿功率運(yùn)行。
參與調(diào)峰，促進(jìn)電力系統(tǒng)清潔穩(wěn)定
走進(jìn)配電樓控制室，LED顯示屏上正展示著能源管理系統(tǒng)，儲(chǔ)能電站的所有子系統(tǒng)和電池艙、變壓器、空調(diào)、消防等各類數(shù)據(jù)匯聚于此，可以隨時(shí)調(diào)取查看。
“儲(chǔ)能電站每天充放電時(shí)間不完全相同，我們要根據(jù)各種數(shù)據(jù)預(yù)測次日充放電曲線，并報(bào)送給國家電網(wǎng)山東省調(diào)度中心，由中心統(tǒng)一安排。”劉柱說。
今年1月21日18時(shí)，儲(chǔ)能電站準(zhǔn)時(shí)啟動(dòng)，對“充電寶”實(shí)行放電，控制室內(nèi)屏幕上，每塊電池電量數(shù)字不停跳動(dòng)。“正常情況下，儲(chǔ)能電站每天充電兩小時(shí)左右，一次可充22萬千瓦時(shí)電量，放電18萬千瓦時(shí)。參與調(diào)峰時(shí)，兩三秒就能滿負(fù)荷運(yùn)行，類似于汽車起步，可以快速響應(yīng)。”劉柱說。
據(jù)了解，山東新能源裝機(jī)規(guī)模較大，目前滕州用于發(fā)電的新能源主要是風(fēng)電和光伏，尤以光伏居多。“風(fēng)力、光伏發(fā)電的季節(jié)性波動(dòng)比較強(qiáng)，對儲(chǔ)能要求更高，需要建立儲(chǔ)能電站提升新能源消納能力，否則可能會(huì)產(chǎn)生棄風(fēng)棄光的現(xiàn)象，造成資源浪費(fèi)。”滕州市能源事務(wù)中心副主任王延磊說。
“比如，2022年迎峰度夏期間(6月至9月)，為保障電力正常運(yùn)行，我們累計(jì)充電2095萬千瓦時(shí)，放電1798萬千瓦時(shí)。”劉柱介紹，除了穩(wěn)定新能源發(fā)電帶來的電網(wǎng)負(fù)荷外，電化學(xué)儲(chǔ)能對常規(guī)火電也是重要輔助，既能保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，還能減少碳排放。“按照現(xiàn)在儲(chǔ)能電站的儲(chǔ)能能力，每年可以增加消納新能源電量1億千瓦時(shí)，壓減煤炭消費(fèi)約3.1萬噸，減排二氧化碳8.9萬噸。”
積極探索，參與現(xiàn)貨電力交易
每天，新源熱電營銷調(diào)度部專業(yè)工程師龔學(xué)仲的一項(xiàng)重要工作就是盯著電力市場價(jià)格，通過充放電價(jià)差獲得收益。
“今年開始，山東對新型儲(chǔ)能實(shí)行市場化運(yùn)作，并入山東電力現(xiàn)貨交易平臺(tái)運(yùn)行，平臺(tái)上面可以在線查詢電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)、負(fù)荷預(yù)測情況、電力用戶用電歷史負(fù)荷曲線等關(guān)鍵信息。”龔學(xué)仲說，2022年3月1日，華電滕州儲(chǔ)能項(xiàng)目正式參與電力現(xiàn)貨交易，成為全國首批參與現(xiàn)貨交易的儲(chǔ)能項(xiàng)目。
在交易平臺(tái)上，電力現(xiàn)貨出清價(jià)格每15分鐘變動(dòng)一次，按小時(shí)結(jié)算。龔學(xué)仲和另一名同事要預(yù)測次日電站充放電曲線。“我們一般要提前看三天到一周的天氣預(yù)報(bào)，總結(jié)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，關(guān)注實(shí)時(shí)電價(jià)。”龔學(xué)仲說，電網(wǎng)電力富余時(shí)，電價(jià)很便宜，放電價(jià)格則每千瓦時(shí)電能夠達(dá)到五六毛錢。
龔學(xué)仲介紹，目前華電滕州儲(chǔ)能項(xiàng)目的營收渠道除電力現(xiàn)貨交易外，還包括容量補(bǔ)償和容量租賃。“政府設(shè)計(jì)了容量成本回收機(jī)制。”龔學(xué)仲說，電力現(xiàn)貨交易平臺(tái)對參與現(xiàn)貨市場的發(fā)電主體進(jìn)行可用容量成本補(bǔ)償，費(fèi)用從用戶側(cè)按照每千瓦時(shí)電9分9收取，此前主要是對參與現(xiàn)貨交易的火電和新能源企業(yè)進(jìn)行補(bǔ)償，為推動(dòng)新型儲(chǔ)能市場化發(fā)展，山東將首批參與電力現(xiàn)貨交易的儲(chǔ)能電站按月度可用容量給予適當(dāng)容量補(bǔ)償費(fèi)用。
可用容量如何計(jì)算?2022年6月，山東發(fā)文要求根據(jù)儲(chǔ)能電站核定充電容量和備用狀態(tài)下的小時(shí)數(shù)進(jìn)行計(jì)算，目前按照儲(chǔ)能電站裝機(jī)容量的1/6進(jìn)行補(bǔ)償。
除此之外，華電滕州儲(chǔ)能項(xiàng)目還對容量租賃進(jìn)行了探索。相較分布式儲(chǔ)能電站，華電滕州儲(chǔ)能項(xiàng)目的集中式優(yōu)勢突出。“按照規(guī)定，建設(shè)新能源場站必須配備一定容量的儲(chǔ)能電站，但是這種分布式儲(chǔ)能電站質(zhì)量參差不齊，管理難度大，不受調(diào)度中心指揮，電力調(diào)節(jié)作用弱。”王延磊說，有了集中式儲(chǔ)能電站，新能源場站可以從電站租賃容量指標(biāo)，無需自行建設(shè)，通過共享實(shí)現(xiàn)多方共贏。
現(xiàn)在，華電滕州儲(chǔ)能項(xiàng)目全部容量實(shí)現(xiàn)了短期集中共享。據(jù)了解，山東省儲(chǔ)能電站容量租賃市場前景廣闊，華電滕州儲(chǔ)能項(xiàng)目租賃企業(yè)主要為中國華電集團(tuán)有限公司內(nèi)部5家企業(yè)，滿租后可達(dá)預(yù)期收益。
“從目前運(yùn)行情況看，儲(chǔ)能電站全年大約可以充放350次，首年參與現(xiàn)貨市場便達(dá)到收支平衡，今年山東省容量補(bǔ)償電價(jià)執(zhí)行分時(shí)峰谷系數(shù)，將進(jìn)一步擴(kuò)大儲(chǔ)能電站現(xiàn)貨收益。”龔學(xué)仲表示。（記者王沛）
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