中国电科院:为配电网安全运行 提供储能技术解决方案

来源:国家电网报 作者:杨亚迪 庄俊 发布时间:2022-04-20 14:27 关键词: 储能
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“输入功率为491千瓦,电流为746安……”4月15日,中国电力科学研究院有限公司新能源研究中心储能应用技术研究团队成员朱帅,记录下500千瓦/500千瓦时移动储能电源车充电数据。这些数据可以帮助储能应用技术研究团队研判储能系统效率,对于评估移动储能的经济性和安全性具有参考价值。


中国电科院新能源研究中心储能应用技术研究团队坚持以应用为导向开展科技研发,自2012年开始,先后研制了一系列移动储能电源车,功率覆盖30千瓦~500千瓦,容量覆盖50千瓦时~1000千瓦时。这些移动储能电源车能够在保证安全稳定的前提下,配合完成配网不停电作业,为配网安全稳定运行贡献“储能智慧”。


打造模块化平台研制移动储能电源车


3月5日,在江苏常州采菱家园小区一处配网不停电作业现场,两辆500千瓦/500千瓦时移动储能电源车平稳地为居民交替供电。国家电网江苏电力(常州苏华)共产党员服务队队长苏华介绍,此次不停电作业需要10小时,两辆移动储能电源车一辆作为恒定电源为临时母线供电,另一辆作为移动电源,来往于小区低压电缆分支箱,配合带电作业,将居民负荷“搬运”至临时母线。


以前,开展不停电作业时,供电企业主要通过柴油发电车提供临时供电,但柴油发电车存在噪声大、尾气排放污染等问题。新能源研究中心储能应用技术研究团队在前期研究时发现,储能适用于临时供电和配网不停电作业应用场景。2012年,研究团队启动了移动储能电源车的研发工作。


“临时供电和配网不停电作业应用场景需要储能灵活移动,这就要借助一个载体。我们当时考虑将储能和车辆结合作为攻关方向,推动移动储能尽快落地应用。”新能源研究中心储能应用技术研究室主任陶以彬介绍。


针对市场空白和应用需求,2013年,研究团队开始攻关储能系统与车辆底盘一体化设计,集成开发了模块化高性能整车平台。2014年5月,第一代移动储能电源车研发成功。此后,研究团队专注于系统的并离网无缝切换、高效模块化集成等技术攻关,明确轻量化、高功率密度和模块化研究方向,不断升级移动储能电源车。


2021年年底,移动储能电源车已升级为第三代。第一代移动储能电源车采用车载集装箱形式,集成度较低且性能较差。第二代移动储能电源车增强了并离网切换技术,缩短了并离网切换时间。第三代移动储能电源车已升级为高集成化且应用功能多样的移动储能系统。系统可实现长途运输,且具有抗震性等优越性能,能应对运输途中的不同路况。


开发智能控制单元助力新能源高效利用


新能源发电具有间歇性和波动性。随着电网接入新能源发电的占比不断提升,电力系统的稳定性、可靠性面临挑战。为了进一步提升配网灵活性调节能力,丰富移动储能电源车的应用场景,提升运行效力,研究团队开展了移动储能电源车的智能控制单元调试,将电力生产和消费在时间上进行解耦,使传统实时平衡的“刚性”电力系统变得“柔性”,从而解决新能源发电和负荷用电时空不匹配的问题,助力新能源消纳。


2018年,研究团队研发了移动储能电源车智能控制单元。“智能控制单元可针对新能源发电波动性较大的特点,在新能源发电容量和边界条件下,通过为移动储能电源车充电,分担新能源波动电量,保障新能源发电机组安全稳定运行。”新能源研究中心储能应用技术研究室副主任王德顺介绍。


研究团队开发的移动储能电源车通信单元能实现配网对移动储能电源车的快速准确感知,形成信息透明的交互模式,对移动储能电源车提出运行控制策略,包括运行模式和功率指令等,形成灵活高效的源网荷储互动模式。移动储能电源车可在10毫秒内完成并离网无缝切换,实现供电“零闪动”。


移动储能电源车已先后应用在福建龙岩体育馆、古田山庄和江苏镇江高考等保电现场,以及江苏扬州、兴化和江阴等地的配网变压器临时增容、配网不停电作业现场,积累了应用经验。


搭载消防预警系统实现智能探测预警


4月13日,王德顺与研究团队在250千瓦/500千瓦时移动储能电源车上模拟环境温度,开展车载消防预警系统调试。在实验中,系统快速检测到车载储能电池温度超出安全温度范围,发出警报。


电池的热失控预警和消防安全是储能安全应用的关键。“移动储能电源车是基于电池技术研发的。提早发现隐患并预警,及时降低电池温度是防范火灾的有效方法。”王德顺介绍。


研究团队结合车载空间分区设置了两个探测器,组成消防预警系统。探测器可以同时感知异常温度及可燃气体,实现电池智能探测和预警。


“探测器有四种判断方式:气体浓度趋势判断、定温判断、温升判断以及气体烟雾温度复合判断,采用固定阈值及传感器趋势判断等多种手段检测火灾风险。”新能源研究中心副主任杨波介绍。四种判断方式联合发挥作用,消防预警系统经过综合处理输出1~4级报警信号,确保预警的准确性和及时性。


研究团队还为移动储能电源车配备了专用七氟丙烷灭火器。七氟丙烷(HFC-227)是一种以化学灭火为主,兼有物理灭火作用的洁净气体化学灭火剂,具有无色、无味、不导电、无污染、低密度、储存空间小的特点,可以以较低的灭火浓度扑灭电气火灾,且不会造成精密设施损坏。


研究团队依托移动储能电源车研究基础,牵头编制配网优化运行行业标准2项,以及国家标准《GB/T36545-2018移动式电化学储能系统技术要求》和团体标准《T/CEC168-2018移动式电化学储能系统测试规程》,通过构建并夯实标准体系,提出移动储能电源车的设计、运行和测试意见,推动移动储能电源车推广应用。


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