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提升风电场发电量 提升运维、资产管理——金风科技打造面向新型电力系统的“3D”智慧储能系统

北极星风力发电网  来源:能见APP    2021/10/19 15:47:04  我要投稿  

北极星风力发电网讯:2021年10月17日-20日,2021北京国际风能大会暨展览会(CWP 2021)在北京新国展隆重召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京。

本届大会以“碳中和——风电发展的新机遇”为主题,历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“国际成熟风电市场发展动态及投资机会”“国际新兴风电市场发展动态及投资机会”“风电设备智能运维论坛”“碳达峰碳中和加速能源转型”等不同主题的15个分论坛。能见App全程直播本次大会。

在储能与新能源融合发展论坛上,新疆金风科技股份有限公司刘巍巍发表了题为《懂业主、知电网、慧交易——金风科技打造“3D”智慧储能系统》的主题演讲。

以下为演讲原文:

刘巍巍:大家上午好,由我来代表金风科技做一个懂电网、知电网、慧交易的储能解决方案的分享。我们知道中国现在正在向全世界承诺实现“双碳”目标,在这个目标下可再生能源占比会进一步加大,并且这种消纳并网的问题会一直出现,对整个电力系统来说是一个严峻的挑战,我们具体要做什么,我们能看到,全国各个省份都出台相关的一些储能,包括储水蓄能的政策。在市场端,我们储能在源侧、网侧和负荷侧都逐渐有大量应用。

目前,许多省份都出台政策要求配置储能比例,尤其是针对电源侧,比如风电和光伏。另外,在全国装机量上也是逐年攀升,尤其我们预测到2025年整个新增装机应该达到接近23.15GW时这样一个规模。

储能给我们带来什么样的思考?我想说几个重要的互动一下。第一是储能对业主来说是不是一个静默成本。第二,储能现在的这种占地面积安全、效率以及使用的使命是否具备经济性。第三,储能对于电网来说是否起到足够的支撑作用,它所带来的电网效果,面临新型电力系统的效果是否能达到预期,并且能够被电网接受。

我们的答案是,通过业主的视角来看,我们期待着说更小占地的储能,更安全的长寿命的储能;从电网角度来说,储能应该具备更强的电网支撑能力,更快的指令响应,可以做更多的辅助服务;从交易来说,我们也认为是储能今后会有一个比较好收益,能够投资回收回来的一个主要的途径,我们认为储能应该去参与现货,日内、日前的交易,来实现保值增值。

从业主视角,昨天金风科技在展会上发布了新一代的智慧型储能。它的主要特点是,占地小,效率高,通过几个方面实现这样一个特点:一是1500V的系统,这是现在一个行业的趋势,它会有更高的效率和更低的成本;二是大型电池pack和大功率变流器;三是高效的液冷系统,实现低功耗和长寿命;四是户外全隔离设计,包含两方面,一个是电气隔离,一个是物理隔离,这个跟整个系统的安全性息息相关;五是我们一直秉承的直流零并联或者少并联技术;六是电池包级的灭火和水幕隔离消防,可选项添加,也是我们对系统,或者说对这个行业的一个理解。

这个系统包含三个主要的设备,第一是标准的户外型电池柜,里面是1500V液冷系统,这套系统实现从电芯到电池、系统的一个全新的完全自主设计。第二个是高压的变流器,纯户外型的。第三,还是我们比较擅长的管理系统,这个管理系统也和风电场在风储耦合上做了很多的实践和验证。

这套系统它高的灵活性以及高的能量密度体现在了它的占地上,以2.3MWh标准的40尺集装箱为例,同样配置容量下,新系统面积占减少了50%,另外模组容量提升了1倍,在1500V设计大的框架下,变流器功率提升了60%,单簇的电池容量提升了50%。

安全设计方面,我们一直秉承直流零并联,杜绝单纯的故障点,相较于直并联的方式故障点会减少,拥有更高的安全性,故障冗余可利用率提升2个百分点,故障停机容量降低66%。这些都是从业主的视角去讨论,怎样帮助发电设备更稳定可靠运行,包括出了故障以后我们怎样让设备整体的在线率维持高水准。

直流不并联情况下,系统还实现了无电池环流。很多储能电站出事故的状态,电池充满电以后,各个电池的电压不太一样,并联的时候,高的电压会向低的电压进行反向充电,在直流侧因为保护状不成熟或者不可靠,所以会给低的电压带来更大的电流冲击,这种问题是我们希望通过不并联方式能够有效从电气上做一些解决方案。

包括刚才电池柜里面我们一个包,一个消防,高效的灭火,包的消防现在已经算是主流厂家一个新的比较常规的设计方案,在这个里面其实还是看一个包消防可靠性和它动作的准确性。同时通过单簇柜体的设计,还有在防火方面加入了分割型水幕消防系统,如果发生了危险或者燃烧,我们水幕消防并不会针对起火的电池簇进行喷洒,而把它周围的进行水幕降温,直到起火电池簇把自己的能量完全释放完为止,这样避免了次生灾害发生。另外融合了多项优化技术,包括三电平变流器技术,提升了效率1%到2%,还有独有的模块休眠技术,这个可以整个提升系统效率3%到5%。另外还有液冷散热技术等等。

我们一直秉承拿出一个更低的全生命周期内的搬移度电成本,在零并联的技术加持下,我们系统寿命,或者说电池簇一致性得到了很大的提升,这也是行业比较公认的一种技术路线。

除了储能系统本体以外,实际上储能更多的还是要跟我们的电网紧紧进行交互,它主要的特点前面几位同仁也都讲到了,包括有功支撑,无功支撑,还有弱电网适应性。

我简单说一下,金风科技这边在RTDS仿真方面投入了大量资源,拥有全国现在最先进的仿真平台,在这个平台加持下,以及我们在北方地区多个风电场实证验证下,风机加储能一次调频,包括及加储能这种虚拟惯量和阻尼,这些都经过了实践的检验和验证,有相关的报告支撑。

同时无功补偿以及低压、高压,高电压的穿越能力。还有弱电网适应性,刚才有提到低的短路比也是我们最关心的,因为在澳洲市场,我们风机在1.03,甚至1.02这样的低短路比以下如何进行并网是金风科技这五年面临最大的一个技术难题,通过很多技术人员的不断努力,以及储能的加持,我们现在在澳洲风电并网上面已经获得了很大的成功,同时这种技术也会不断地植入到国内项目当中。

这是除了刚才说的三大技术以外,还包含跟踪计划曲线,这是风电场配套储能以后实时的数据,能够看到风储联合出力之后的曲线,得到了很大的改善。

以及辅助服务,通过加持储能以后,整个负荷曲线满足了咱们冀北电网的调度需求。还有就是我们一直很关心的在负荷侧,或者在弱电网下的风光网储荷一体化的控制,通过储能和风机光伏配合,尽可能地提升新能源的消纳比例,以及这种投资收益。

关于电网方面的黑启动技术,我们去年的乌兰察布600万的项目里面做了一台实证的验证,通过储能带动一个离网状态下的风机,成功完成调试并发电。

最后这一块是讲一下储能真正可以实现收益的一种现在确实有效的方式——慧交易。从2015年电改9号文出台到现在,山西8个省份已经开启了现货交易试点,到现在迎来了很大动态变化,我们认为随着新能源比例增加,以及这种能源不断地枯竭,电力市场的现货交易会进一步地拉大,或者它的波动性也进一步加大。

金风科技是率先进行了电力市场化的交易实践,已经有天机交易平台,右边这张图就是我们交易中心,就在北京亦庄。同时金风科技在全国有4个这样的交易区域。另外去年我们的电源侧交易电量105亿千瓦时,并且研究和实践储能+新能源场站的联合模式,我们认为储能能够借助现在的交易市场包含三个方面。第一,电力的现货市场;第二中长期的电力市场;第三,辅助服务市场。通过这三部分市场,我们通过日前、日内,以及辅助服务这种交易的实时买卖,获取储能创造的收益。

这是我们在山西一个电站里面通过储能一天实现了八充八放,它不间断一天工作了4个小时,这样一个系统它的每兆瓦时收益是16万元。针对整个场站储能系统,通过交易,全年收益达到了286万元,储能的装机规模是5MW/10MWh,这个收益我们认为可能在某些地区不可复制,但是至少在风电场它对我们来说是一个比较有利的促进作用。

另外储能不止于交易,还能提升风电场发电量,提升运维、资产管理,降低运维支出以及包括提升考核分数上,我们认为都有很大的作用,在这里不一一阐述。

最后用一句话结束今天的汇报——储能赋予能源更多可能,同时交易让储能尽展所能,谢谢。

原标题:懂业主、知电网、慧交易 ——金风科技打造面向新型电力系统的“3D”智慧储能系统

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