多站合一，滿足城市綜合用能需求
今年3月，國內(nèi)容量最大的電化學儲能電站在南京江北新區(qū)開工建設。據(jù)介紹，江北儲能電站最大充放電功率達13.088萬千瓦，總存儲容量26.86萬千瓦時，是國內(nèi)在建容量最大的電化學儲能電站，作為國內(nèi)首個城市能源綜合體，它包含了變電站、儲能電站、電動汽車充電站、分布式光伏電站和數(shù)據(jù)中心。
作為江蘇打造“智慧城市”的重要項目之一，江北儲能電站后續(xù)將規(guī)劃探索采用變電站+儲能站+光伏充電站+數(shù)據(jù)中心“多站合一”的方式建設運營，以此實現(xiàn)能源、數(shù)據(jù)的融合共享。
“多站融合包括變電站、數(shù)據(jù)中心、綜合能源站、5G等，實現(xiàn)能量的交換。整個大電網(wǎng)也是儲能系統(tǒng)，只不過是動態(tài)儲能。”中國電力科學院配電所微網(wǎng)室主任、教授級高工吳鳴告訴記者。
據(jù)了解，基于變電、儲能、充電、分布式電源、數(shù)據(jù)中心、通信基站多合一的能源站技術，將破解大城市用能負荷、電動汽車等快速增長與電網(wǎng)發(fā)展不匹配瓶頸，提升電網(wǎng)綜合效率效益，提升新能源的消納能力，提升供電可靠性，滿足城市建設對能源、環(huán)境的綜合要求。
在儲能站開工建設的同時，220千伏的城市樞紐變電站和新能源汽車充換電站也開始施工。變電站作為傳統(tǒng)電站的主要功能兼容在城市能源綜合體中，與之配套的還有一座新能源汽車充換電站。建成后，電站附近的新能源汽車用戶可以隨意進入園區(qū)對汽車進行充換電。
吳鳴認為，多站融合作為新興模式，其中的電池成組系統(tǒng)、電池并網(wǎng)模式、控制方式、測控保護、能量管理系統(tǒng)等有很多技術細節(jié)和質(zhì)量有待進一步優(yōu)化提升。據(jù)了解，該城市能源綜合體新的理念和模式將有望逐步推廣到全國的中心城市。屆時，更多的風電、光伏等清潔能源可以存起來，供城市隨時取用；每一臺電動汽車，都可以成為城市移動的“充電寶”；每一個用電戶都可以變成一個虛擬電廠，能量實現(xiàn)雙向流動。
分布式電源+儲能，實現(xiàn)多種能源調(diào)配與優(yōu)化
智慧能源互聯(lián)網(wǎng)作為智慧城市建設的一個重要方面，得到了越來越多的關注。儲能系統(tǒng)作為重大基礎設施，在智慧城市建設中將擔當“重要角色”，在用戶側包括削峰填谷、需量調(diào)節(jié)和售電等其他領域的延伸等多個應用場景。
北控智慧能源有限公司技術總監(jiān)唐煥集認為，當前能源發(fā)展面臨三個方面的主要問題，一是隨著可再生能源發(fā)電占比增加，電網(wǎng)安全和穩(wěn)定性受到威脅；二是供電模式向分散式、靠近用戶側的供電模式發(fā)展，供電可靠性要求更高，控制策略更加復雜；三是電力負荷高速增長帶來的電網(wǎng)快速擴容的需求。儲能作為一種柔性工具，成為解決上述問題的支撐技術，是能源發(fā)展過程中的剛需。
微電網(wǎng)是目前儲能最主要的應用領域。唐煥集介紹說，當多個“分布式電源+儲能”組合時，就實現(xiàn)多種能源的調(diào)配與優(yōu)化，即微電網(wǎng)。作為微電網(wǎng)中必不可少的部分，儲能在微電網(wǎng)中發(fā)揮了至關重要的作用。在微電網(wǎng)運行中，有兩種運行模式：并網(wǎng)運行模式和孤島運行模式。在微電網(wǎng)孤島運行模式時，能量來源于分布式能源和儲能電池，當分布式能源的出力小于負荷需求時，就會存在一定的功率缺額，解決功率缺額的方法就是在微網(wǎng)系統(tǒng)中配備一定容量的儲能設備。
“比如，在江蘇的一個容量為8MW的光伏電站，其電池儲能系統(tǒng)為10MW/40MWh，具有10套充電樁系統(tǒng)。其運營模式為整套系統(tǒng)所產(chǎn)的電能先給工廠供電，如果多于工廠的用電需求則把多余的電量并到大電網(wǎng)上。該項目通過能源管理系統(tǒng)的智能控制，有效地降低工廠的基本電費，為工廠每年節(jié)約15%的電費支出。”唐煥集表示，與此同時，項目能源管理系統(tǒng)利用人工智能算法，還可為電網(wǎng)提供調(diào)壓和調(diào)頻服務。
鉛炭電池循環(huán)壽命長且安全性好
儲能技術多應用于經(jīng)濟發(fā)展快速、用電量巨大的地區(qū)，希望通過新的調(diào)峰手段緩解峰谷用電需求。在當前投入應用的儲能技術中，電化學儲能(電池儲能)具有響應速度快，負荷控制精準等優(yōu)勢，且建設不受地域限制，建設周期短，成本相對較低，不消耗化石燃料，不產(chǎn)生污染排放，因而應用面相對較廣，也比較適合現(xiàn)在智能微電網(wǎng)發(fā)展的需求。與此同時，電池儲能可貫穿于電力發(fā)、輸、配、用各個環(huán)節(jié)，使得實時平衡的剛性電力系統(tǒng)變得更加柔性，最終改變電力系統(tǒng)的基本形態(tài)和功能。
而在電池儲能組成當中，常見的載體主要有鉛酸電池、鉛炭電池、鋰離子電池、液流電池、鈉硫電池，不同的電池具有不同的性能特點。國內(nèi)儲能項目投運規(guī)模較大的浙江南都電源動力股份有限公司，在用戶側儲能領域主要采用的是鉛炭電池，該公司相關負責人解釋稱，鉛炭電池是一種將具有電容特性或高導電特性的炭材料加入到負極的升級版的鉛酸電池。“既保持了電池高能量密度，又具有超級電容器高功率、快速充放電、循環(huán)壽命長的特點，同時具有較高的成本優(yōu)勢，安全性較好。公司投資建設的全球目前規(guī)模最大的商業(yè)化儲能電站——江蘇無錫新加坡工業(yè)園智能配網(wǎng)儲能電站使用的就是鉛炭儲能技術。”
該電站在配電端為園區(qū)提供的儲能服務，與產(chǎn)業(yè)園共同為園區(qū)企業(yè)提供綜合能源服務，結合分布式可再生能源與智能微電網(wǎng)技術，實現(xiàn)了傳統(tǒng)能源與新能源多能互補和協(xié)同供應。上述負責人補充說道，這個項目以削峰填谷為主，附帶需求側響應、應急供電，改善電能質(zhì)量等功能，也是江蘇省網(wǎng)第一個安裝計量電表的項目，同步接入了江蘇省的互動調(diào)度平臺，參與江蘇省網(wǎng)的需求側響應，開創(chuàng)了“投資+運營”的新的模式。
浙江南都電源動力股份有限公司總工程師吳賢章表示，公司基于先進的鉛炭電池技術和成熟的儲能技術，提出了園區(qū)級“增量配網(wǎng)+”儲能服務。利用儲能系統(tǒng)所具備的“虛擬電廠”優(yōu)勢，實現(xiàn)園區(qū)用電精準化管理及智能化運營，優(yōu)化園區(qū)配網(wǎng)側的電費管理。同時，調(diào)節(jié)園區(qū)的負荷峰值平衡，提供智慧節(jié)能用電與應急供電，實現(xiàn)電力需求側響應。
