多站合一，滿足城市綜合用能需求

今年3月，國(guó)內(nèi)容量最大的電化學(xué)儲(chǔ)能電站在南京江北新區(qū)開工建設(shè)。據(jù)介紹，江北儲(chǔ)能電站最大充放電功率達(dá)13.088萬(wàn)千瓦，總存儲(chǔ)容量26.86萬(wàn)千瓦時(shí)，是國(guó)內(nèi)在建容量最大的電化學(xué)儲(chǔ)能電站，作為國(guó)內(nèi)首個(gè)城市能源綜合體，它包含了變電站、儲(chǔ)能電站、電動(dòng)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(xiàng)目之一，江北儲(chǔ)能電站后續(xù)將規(guī)劃探索采用變電站+儲(chǔ)能站+光伏充電站+數(shù)據(jù)中心“多站合一”的方式建設(shè)運(yùn)營(yíng)，以此實(shí)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(shí)現(xiàn)能量的交換。整個(gè)大電網(wǎng)也是儲(chǔ)能系統(tǒng)，只不過(guò)是動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能。”中國(guó)電力科學(xué)院配電所微網(wǎng)室主任、教授級(jí)高工吳鳴告訴記者。

據(jù)了解，基于變電、儲(chǔ)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(shù)，將破解大城市用能負(fù)荷、電動(dòng)汽車等快速增長(zhǎng)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(shè)對(duì)能源、環(huán)境的綜合要求。

在儲(chǔ)能站開工建設(shè)的同時(shí)，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(jìn)入園區(qū)對(duì)汽車進(jìn)行充換電。

吳鳴認(rèn)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(cè)控保護(hù)、能量管理系統(tǒng)等有很多技術(shù)細(xì)節(jié)和質(zhì)量有待進(jìn)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(guó)的中心城市。屆時(shí)，更多的風(fēng)電、光伏等清潔能源可以存起來(lái)，供城市隨時(shí)取用；每一臺(tái)電動(dòng)汽車，都可以成為城市移動(dòng)的“充電寶”；每一個(gè)用電戶都可以變成一個(gè)虛擬電廠，能量實(shí)現(xiàn)雙向流動(dòng)。

分布式電源+儲(chǔ)能，實(shí)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(shè)的一個(gè)重要方面，得到了越來(lái)越多的關(guān)注。儲(chǔ)能系統(tǒng)作為重大基礎(chǔ)設(shè)施，在智慧城市建設(shè)中將擔(dān)當(dāng)“重要角色”，在用戶側(cè)包括削峰填谷、需量調(diào)節(jié)和售電等其他領(lǐng)域的延伸等多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。

北控智慧能源有限公司技術(shù)總監(jiān)唐煥集認(rèn)為，當(dāng)前能源發(fā)展面臨三個(gè)方面的主要問(wèn)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(cè)的供電模式發(fā)展，供電可靠性要求更高，控制策略更加復(fù)雜；三是電力負(fù)荷高速增長(zhǎng)帶來(lái)的電網(wǎng)快速擴(kuò)容的需求。儲(chǔ)能作為一種柔性工具，成為解決上述問(wèn)題的支撐技術(shù)，是能源發(fā)展過(guò)程中的剛需。

微電網(wǎng)是目前儲(chǔ)能最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。唐煥集介紹說(shuō)，當(dāng)多個(gè)“分布式電源+儲(chǔ)能”組合時(shí)，就實(shí)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(chǔ)能在微電網(wǎng)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。在微電網(wǎng)運(yùn)行中，有兩種運(yùn)行模式：并網(wǎng)運(yùn)行模式和孤島運(yùn)行模式。在微電網(wǎng)孤島運(yùn)行模式時(shí)，能量來(lái)源于分布式能源和儲(chǔ)能電池，當(dāng)分布式能源的出力小于負(fù)荷需求時(shí)，就會(huì)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(chǔ)能設(shè)備。

“比如，在江蘇的一個(gè)容量為8MW的光伏電站，其電池儲(chǔ)能系統(tǒng)為10MW/40MWh，具有10套充電樁系統(tǒng)。其運(yùn)營(yíng)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(xiàng)目通過(guò)能源管理系統(tǒng)的智能控制，有效地降低工廠的基本電費(fèi)，為工廠每年節(jié)約15%的電費(fèi)支出。”唐煥集表示，與此同時(shí)，項(xiàng)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(wù)。

鉛炭電池循環(huán)壽命長(zhǎng)且安全性好

儲(chǔ)能技術(shù)多應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速、用電量巨大的地區(qū)，希望通過(guò)新的調(diào)峰手段緩解峰谷用電需求。在當(dāng)前投入應(yīng)用的儲(chǔ)能技術(shù)中，電化學(xué)儲(chǔ)能(電池儲(chǔ)能)具有響應(yīng)速度快，負(fù)荷控制精準(zhǔn)等優(yōu)勢(shì)，且建設(shè)不受地域限制，建設(shè)周期短，成本相對(duì)較低，不消耗化石燃料，不產(chǎn)生污染排放，因而應(yīng)用面相對(duì)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(shí)，電池儲(chǔ)能可貫穿于電力發(fā)、輸、配、用各個(gè)環(huán)節(jié)，使得實(shí)時(shí)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(chǔ)能組成當(dāng)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(diǎn)。國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能項(xiàng)目投運(yùn)規(guī)模較大的浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司，在用戶側(cè)儲(chǔ)能領(lǐng)域主要采用的是鉛炭電池，該公司相關(guān)負(fù)責(zé)人解釋稱，鉛炭電池是一種將具有電容特性或高導(dǎo)電特性的炭材料加入到負(fù)極的升級(jí)版的鉛酸電池。“既保持了電池高能量密度，又具有超級(jí)電容器高功率、快速充放電、循環(huán)壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，同時(shí)具有較高的成本優(yōu)勢(shì)，安全性較好。公司投資建設(shè)的全球目前規(guī)模最大的商業(yè)化儲(chǔ)能電站——江蘇無(wú)錫新加坡工業(yè)園智能配網(wǎng)儲(chǔ)能電站使用的就是鉛炭?jī)?chǔ)能技術(shù)。”

該電站在配電端為園區(qū)提供的儲(chǔ)能服務(wù)，與產(chǎn)業(yè)園共同為園區(qū)企業(yè)提供綜合能源服務(wù)，結(jié)合分布式可再生能源與智能微電網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)能源與新能源多能互補(bǔ)和協(xié)同供應(yīng)。上述負(fù)責(zé)人補(bǔ)充說(shuō)道，這個(gè)項(xiàng)目以削峰填谷為主，附帶需求側(cè)響應(yīng)、應(yīng)急供電，改善電能質(zhì)量等功能，也是江蘇省網(wǎng)第一個(gè)安裝計(jì)量電表的項(xiàng)目，同步接入了江蘇省的互動(dòng)調(diào)度平臺(tái)，參與江蘇省網(wǎng)的需求側(cè)響應(yīng)，開創(chuàng)了“投資+運(yùn)營(yíng)”的新的模式。

浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司總工程師吳賢章表示，公司基于先進(jìn)的鉛炭電池技術(shù)和成熟的儲(chǔ)能技術(shù)，提出了園區(qū)級(jí)“增量配網(wǎng)+”儲(chǔ)能服務(wù)。利用儲(chǔ)能系統(tǒng)所具備的“虛擬電廠”優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)用電精準(zhǔn)化管理及智能化運(yùn)營(yíng)，優(yōu)化園區(qū)配網(wǎng)側(cè)的電費(fèi)管理。同時(shí)，調(diào)節(jié)園區(qū)的負(fù)荷峰值平衡，提供智慧節(jié)能用電與應(yīng)急供電，實(shí)現(xiàn)電力需求側(cè)響應(yīng)。