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创下多个行业领先成果!三峡乌兰察布“源网荷储”项目“牛”在哪?

2022-07-07 08:35来源:中国能源报作者:苏南关键词:源网荷储储能技术飞轮储能收藏点赞

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近日,三峡乌兰察布“源网荷储”技术研发试验基地一批科研成果投运,创下多个行业领先成果:“源网荷储一体化”功率路由器示范工程打造了国内容量最大的功率路由器设备;大规模新能源及储能综合仿真与实验平台是目前国内规模最大、类型最丰富的储能系统动态模拟平台;兆瓦时级固态锂离子电池储能关键技术及工程应用项目,实现了储能型固态锂离子电池在全球的首次示范应用。

示范短时高频储能技术

谈及三峡乌兰察布“源网荷储”技术研发试验基地研究的初衷,三峡集团科学技术研究院院长孙长平对记者表示,新型电力系统面临的两个主要问题是新能源大比例增加以及电力系统安全稳定运行风险增大。其中,安全稳定运行风险主要表现为电网调节能力及抗干扰能力不断下降。此次“适用于新能源电站惯量和调频支撑的兆瓦级飞轮储能系统”的研制,主要目的就是研究如何通过先进的储能技术解决新能源调频能力不足的问题,为电网支撑型新能源基地进行技术储备和规模化实证,以实现大规模新能源场站的友好高效送出。

中国能建集团储能技术专家楚攀接受记者采访时表示,2022年1月29日,国家发改委、国家能源局印发的《“十四五”新型储能发展实施方案》提出“针对负荷跟踪、系统调频、惯量支撑等秒级和分钟级应用需求,推动短时高频储能技术示范”。飞轮储能系统能够在高频次充放电的场景下长时间使用,可满足电力系统一次调频需求。

“三峡乌兰察布项目入选了国家能源局公布的2021年度能源领域首台(套)重大技术装备(项目),是唯一入选的应用于新能源调频的技术装备,说明了行业对该技术路线的认可,对于推动新型储能技术的工程应用起到了重要作用。”三峡集团科学技术研究院副院长乐波介绍,目前该项目已完成并网调试,正在依托源网荷储一体化平台进行各工况下的仿真实验,为大规模推广应用提供技术支撑。“下一步,我们计划丰富完善系统的控制策略、优化运行性能,并进行更大规模的工程化应用。”

加速完善飞轮储能产业链

楚攀表示,目前国内已有多家高校、科研院所和企业在进行飞轮储能产品的研制,但和世界先进水平仍有一定差距。不过,国内一些飞轮储能企业通过并购方式从国外引进技术,并在此基础上推进国产化替代,已经较大程度地缩小了我国飞轮储能技术与世界先进水平的差距。

三峡集团科学技术研究院研究员吴云翼坦言,我国目前从事飞轮储能技术研发的企业还不多,工程化项目也较少,尚处于示范应用的前期阶段。其瓶颈主要在于大部分飞轮储能企业的产品研制时间过短,技术路线缺乏全面实验验证,产品的规模化生产能力不足。

“国内飞轮储能产业面临的发展瓶颈是尚无法进行规模化、标准化生产。此外,一些飞轮储能的技术路线还有待验证。”楚攀直言,随着电力辅助服务市场的建设,尤其是山西一次调频市场的推出,今年有望看到更大规模的飞轮储能系统商业化投运。三峡储能项目对飞轮储能产业的发展起到了积极的推动作用,促进了飞轮储能产业链的加速完善。

“裁剪”交直流变换环节提升充电效率

记者注意到,三峡乌兰察布项目实现了储能型固态锂离子电池在全球的首次示范应用。据了解,固态锂离子电池采用固态电解质部分或全部代替有机液态电解质,不易短路,同时固态电解质本身不易燃,可大幅提高电池系统本质安全。

三峡集团科学技术研究院研究员王倩解释,在三峡乌兰察布示范项目中,储能型固态电池采用基于氧化物固态电解质体系的原位固态化固态电池技术,提升了界面接触稳定性、循环稳定性,有效抑制了循环过程中电池的体积膨胀。“示范项目中固态锂离子电池使用寿命达到6000次以上,测试结果显示,该电池在电安全、机械安全、热安全、环境安全等4个维度的安全性能表现良好,具有高安全、长寿命等优点。”

三峡乌兰察布项目首次实现了国内混合储能系统直流耦合接入方式的工程应用,也就是说,混合储能系统中的锂离子电池子系统和超级电容器子系统两者的功率在直流接入点直接耦合,相比交流耦合方式减少了能量变换环节。既可以将新能源发出的直流电直接存储到混合储能系统中,又可以将混合储能系统中储存的电能直接供给电动汽车等直流负荷,省去了中间交直流变换环节,充电效率大幅提高。

“储能系统直流耦合接入可以通过双向AC/DC变换器与电网进行交互来完成充放电。混合储能系统既可以对交流电网进行功率支撑,又可以解决直流电网的功率突变和谐波问题,对电网更加友好、绿色。”三峡集团科学技术研究院研究员吴卓彦表示,后续他们将针对不同类型储能系统的接入方式和应用场景等开展半实物仿真实验及相关研究,进一步优化技术,促进储能系统直流耦合接入方式的推广应用,形成可复制的技术方案。

业内人士认为,单一储能形式无法完全满足“源网荷储”系统的多层次需求。采用互补性强的混合储能技术,是提高储能系统整体性能的有效途径,已成为可再生能源利用与分布式供能领域的研究热点。


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