12月17日20時(shí)，在湖南郴州韭菜坪儲(chǔ)能電站內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)工作負(fù)責(zé)人熊尚峰正在指導(dǎo)運(yùn)維人員斷開(kāi)試驗(yàn)電源開(kāi)關(guān)。他們剛剛完成了郴州韭菜坪儲(chǔ)能電站并網(wǎng)測(cè)試中的低電壓穿越能力測(cè)試項(xiàng)目。

 

在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)背景下，為提高電網(wǎng)消納新能源的能力，電化學(xué)儲(chǔ)能電站得到大力推廣。它如同超大容量的“充電寶”，可以有效調(diào)節(jié)電網(wǎng)的晝夜峰谷差，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

 

目前，并入湖南電網(wǎng)的儲(chǔ)能電站有7座，總?cè)萘繛?4萬(wàn)千瓦時(shí)。湖南電力科學(xué)研究院“電博士”儲(chǔ)能柔性攻關(guān)團(tuán)隊(duì)于2020年12月份成立。團(tuán)隊(duì)以設(shè)備和電網(wǎng)安全為出發(fā)點(diǎn)，圍繞儲(chǔ)能電站關(guān)鍵設(shè)備的制造工藝、不同設(shè)備之間的協(xié)同關(guān)系、設(shè)備對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定的影響等方面深入研究，先后開(kāi)展了儲(chǔ)能電站設(shè)備抽檢、系統(tǒng)調(diào)試、并網(wǎng)測(cè)試和參數(shù)建模等工作，建立健全儲(chǔ)能電站評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)體系，支撐儲(chǔ)能電站健康有序發(fā)展。

 

強(qiáng)化儲(chǔ)能電站設(shè)備質(zhì)量管控

 

電池和電池管理系統(tǒng)（BMS）是儲(chǔ)能電站的核心設(shè)備。目前主流的電池為鋰電池，能量密度大，一旦發(fā)生故障，可能產(chǎn)生可燃?xì)怏w甚至起火爆炸。BMS可監(jiān)控電池組中各單體電池的狀態(tài)，避免電池狀態(tài)差異造成電池組性能衰減或出現(xiàn)其他問(wèn)題。今年6月份，針對(duì)儲(chǔ)能電站核心設(shè)備的質(zhì)量工藝和安全性能，“電博士”儲(chǔ)能柔性攻關(guān)團(tuán)隊(duì)依托湖南電科院的儲(chǔ)能電池性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室和半實(shí)物仿真平臺(tái)開(kāi)展儲(chǔ)能電站關(guān)鍵設(shè)備質(zhì)量管控研究。

 

“我們不僅開(kāi)展了針對(duì)電池容量、效率、一致性的常規(guī)測(cè)試項(xiàng)目，還著重進(jìn)行了電池在高溫、短路、過(guò)充過(guò)放電等極端情況下是否會(huì)發(fā)生膨脹、冒煙甚至起火爆炸的安全性能評(píng)估測(cè)試。”團(tuán)隊(duì)電池檢測(cè)負(fù)責(zé)人徐松博士介紹。

 

半實(shí)物仿真平臺(tái)可以模擬儲(chǔ)能電站電池所處的各種運(yùn)行工況和外部運(yùn)行環(huán)境。“我們將半實(shí)物仿真平臺(tái)與BMS連接，利用半實(shí)物仿真平臺(tái)模擬電池極端運(yùn)行工況，從而判斷BMS在電池管理和電池保護(hù)方面是否存在邏輯漏洞和安全隱患。”BMS檢測(cè)員龔禹生補(bǔ)充道。

 

目前，“電博士”儲(chǔ)能柔性攻關(guān)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成湖南電網(wǎng)儲(chǔ)能一期工程的延農(nóng)、芙蓉和二期工程的九侖、磨石、韭菜坪儲(chǔ)能電站的設(shè)備抽檢工作。在幾個(gè)月的設(shè)備檢測(cè)中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)部分電池在短路試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象，部分BMS出現(xiàn)采樣模塊異常、保護(hù)控制邏輯不符合標(biāo)準(zhǔn)、硬件結(jié)構(gòu)存在安全隱患等問(wèn)題。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，團(tuán)隊(duì)對(duì)不同廠商的BMS控制邏輯、保護(hù)功能等提出了針對(duì)性的整改優(yōu)化意見(jiàn)，并督促?gòu)S商整改。

 

確保儲(chǔ)能設(shè)備穩(wěn)定聯(lián)動(dòng)

 

儲(chǔ)能電站的核心設(shè)備質(zhì)量過(guò)關(guān)了，保證它們聯(lián)動(dòng)起來(lái)穩(wěn)定動(dòng)作也至關(guān)重要。“電博士”儲(chǔ)能柔性攻關(guān)團(tuán)隊(duì)為此開(kāi)展了儲(chǔ)能電站系統(tǒng)調(diào)試、并網(wǎng)測(cè)試和參數(shù)建模工作，全面量化分析在運(yùn)設(shè)備及其系統(tǒng)，提升各儲(chǔ)能電站的實(shí)際運(yùn)行水平。

 

據(jù)團(tuán)隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)負(fù)責(zé)人肖俊先介紹，儲(chǔ)能電站系統(tǒng)調(diào)試中的對(duì)拖聯(lián)調(diào)試驗(yàn)是湖南電科院首創(chuàng)的一種方法，利用電池出廠后的剩余電量模擬儲(chǔ)能電站不同運(yùn)行工況，在儲(chǔ)能電站并網(wǎng)前檢驗(yàn)各控制系統(tǒng)指令及邏輯。聯(lián)調(diào)試驗(yàn)還可以檢驗(yàn)不同儲(chǔ)能單元之間是否存在相互干擾、特殊工況下告警報(bào)文及保護(hù)動(dòng)作是否正常等，提前發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能電站設(shè)備問(wèn)題，防止儲(chǔ)能設(shè)備故障、隱患進(jìn)入電網(wǎng)。

 

在系統(tǒng)調(diào)試的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提升儲(chǔ)能電站并網(wǎng)運(yùn)行性能，“電博士”儲(chǔ)能柔性攻關(guān)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套電網(wǎng)模擬裝置。裝置能夠在不影響實(shí)際電網(wǎng)正常運(yùn)行的前提下模擬儲(chǔ)能電站的極端電網(wǎng)運(yùn)行情況，檢驗(yàn)儲(chǔ)能電站的設(shè)備性能及在極端運(yùn)行情況下對(duì)電網(wǎng)的支撐能力。

 

“電博士”儲(chǔ)能柔性攻關(guān)團(tuán)隊(duì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)構(gòu)建儲(chǔ)能電站參數(shù)模型，開(kāi)展儲(chǔ)能變流器及廠站級(jí)功率調(diào)節(jié)性能測(cè)試，一次調(diào)頻測(cè)試以及高、低壓穿越測(cè)試等，滿(mǎn)足電網(wǎng)對(duì)規(guī)模化儲(chǔ)能的調(diào)控需求。由此建立的儲(chǔ)能電站參數(shù)模型可以供調(diào)度部門(mén)開(kāi)展電網(wǎng)運(yùn)行分析計(jì)算和方式制訂等工作。

 

目前，“電博士”儲(chǔ)能柔性攻關(guān)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成湖南省7座儲(chǔ)能電站的前期調(diào)試工作及螞蟥塘儲(chǔ)能電站的并網(wǎng)測(cè)試、參數(shù)建模工作。在調(diào)試及并網(wǎng)測(cè)試過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了許多共性問(wèn)題。為解決這些問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)廠家一起分析程序代碼及波形，反復(fù)驗(yàn)證、細(xì)致求證，杜絕將問(wèn)題帶入電網(wǎng)。

 

為儲(chǔ)能電站建設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)

 

“電博士”儲(chǔ)能柔性攻關(guān)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)數(shù)月的努力，發(fā)現(xiàn)了湖南電網(wǎng)儲(chǔ)能一期及二期工程儲(chǔ)能電站的設(shè)備質(zhì)量、設(shè)備性能、控制邏輯、保護(hù)功能以及通信等方面存在的問(wèn)題，并跟蹤設(shè)備廠家整改情況，為后續(xù)儲(chǔ)能電站的建設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)。

 

下半年，“電博士”儲(chǔ)能柔性攻關(guān)團(tuán)隊(duì)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，組織開(kāi)展了儲(chǔ)能電站調(diào)試及并網(wǎng)試驗(yàn)技術(shù)的研究，形成了電化學(xué)儲(chǔ)能電站調(diào)試技術(shù)規(guī)范、電化學(xué)儲(chǔ)能電站調(diào)度控制系統(tǒng)技術(shù)要求、電化學(xué)儲(chǔ)能電站控制模型參數(shù)實(shí)測(cè)技術(shù)要求、電化學(xué)儲(chǔ)能電站自動(dòng)發(fā)電控制與自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)規(guī)范等26項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。這些標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范可指導(dǎo)湖南電網(wǎng)儲(chǔ)能二期工程的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、并網(wǎng)測(cè)試及參數(shù)模型測(cè)試工作。團(tuán)隊(duì)編制的《電化學(xué)儲(chǔ)能電站儲(chǔ)能設(shè)備技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》于11月30日成為中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)。

 

目前，“電博士”儲(chǔ)能柔性攻關(guān)團(tuán)隊(duì)已發(fā)表論文6篇，申報(bào)專(zhuān)利32項(xiàng)。另外，團(tuán)隊(duì)還在組織開(kāi)發(fā)基于統(tǒng)一控制策略的4S架構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)，進(jìn)一步提升儲(chǔ)能電站的暫態(tài)快速響應(yīng)能力和靈活調(diào)控能力，更好地支撐新型電力系統(tǒng)構(gòu)建。

 

目前，湖南電科院已具備設(shè)備入網(wǎng)檢測(cè)、儲(chǔ)能電站調(diào)試、并網(wǎng)測(cè)試、參數(shù)實(shí)測(cè)建模、標(biāo)準(zhǔn)制訂、產(chǎn)品研發(fā)等能力，形成了較為完善的技術(shù)監(jiān)督體系，將為更科學(xué)、更規(guī)范地建設(shè)儲(chǔ)能電站貢獻(xiàn)力量。