创新与应用典型案例：宁夏电投宁东基地新能源100MW/200MWh共享储能电站示范项目

近日，中国电力企业联合会发布了24个电化学储能行业创新与应用典型案例，旨在进一步推动行业安全高质量发展，发掘总结并交流推广成功经验和有益做法，发挥典型引领作用。今天我们推出第六个典型案例——“宁夏电投宁东基地新能源100MW/200MWh共享储能电站示范项目”。相关案例集还将在2025年3月27日举办的“第三届中国储能大会”上发布，敬请关注。

宁夏电投宁东基地新能源100MW/200MWh共享储能电站示范项目

宁夏电投宁东新能源有限公司

科华数据股份有限公司

一、项目简介

宁夏电投宁东基地新能源100MW/200MWh共享储能电站示范项目由宁夏电投宁东新能源有限公司投资建设，科华数据股份有限公司与内蒙古电力建设（集团）有限公司承建。项目位于宁夏灵武市宁东镇东湾村境内，距银川市约60km，交通便捷。项目规划建设容量为200MW/400MWh，分两期建设，约占地60亩，本期为一期工程，建设容量为100MW/200MWh。

本项目是全国首个百兆瓦级电力电子液冷共享储能电站项目，宁夏新型储能示范项目之一，也是区域内最早一批并网的大规模共享储能电站。该储能电站可配合周边新能源场站平抑新能源波动，减少对区域电网的冲击，提高电网消纳能力。该储能电站的调峰能力可达8000万kWh以上，相当于10万户居民一年的生活用电量，极大缓解了宁东新能源基地光伏接入电网的消纳问题。

二、解决方案

1. 系统构成

本期建设的100MW/200MWh共享储能电站主要由电池舱、PCS（储能变流器）一体机、能量管理系统、升压站、送出线路等组成。共建设31.5套3.2MW/6.88MWh储能单元，配置31套3.2MW储能PCS一体机，1套1.6MW储能PCS一体机，63套3.44MWh电池舱。以4回35kV汇集线路接入35kV升压站，升压站配置1台100MVA主变压器，升压至110kV后接入宁东东湾330kV汇集站110kV侧。其中单个35kV母线回路下属储能设备为一个子阵区域，单个子阵区域包括8套3.2MW/6.88MWh储能单元（其中第4个子阵区域配置7套）。配套建设综合楼、配电室、二次设备室等，以及配套供水、供电、污水处理等相关辅助设施。

图1 项目现场

2. 液冷电池仓

本项目储能部分的电池采用液冷户外预制舱布置方案，储能电池交流侧总容量为200MWh，配置63套3.44MWh储能单元。1个储能系统单元由1套BMS（电池管理系统）进行监控，每个单元相对独立，可被储能电站中央控制系统直接调度。

图2 电池集装箱外观效果图

本项目储能部分采用科华数能S³液冷储能系统，由1500V储能电池、DC/DC模块、液冷系统、安全保护系统、智能管理系统组成，系统额定容量为3.44MWh。每簇电池配置一台DC/DC模块进行一簇一充放，总计10簇电池，每簇电池由8个1P48S电池PACK串联而成，内部采用280Ah及以上电芯，经过DC/DC汇流后输出到集装箱外部接口。集装箱整体采用非步入式外维护设计，集成内部消防、液冷管道设计，实现液冷储能电池系统安全防护、智能管理。该电池系统采用20英尺标准集装箱预置化安装，系统高度集成化，环境适应性强，减少现场安装调试及后期维护的工作量。

图3 液冷电池系统框图

本项目液冷电池具有以下特点：

（1）主动安全。系统对电芯、电池PACK、BMS（电池管理系统）、集装箱系统、消防、储能电站等进行全方位安全设计。BMS+DC/DC实现智能功率控制及调度，实现电池簇单元主动均流、智能投切、快速响应和双重保护。电池智能防护管理可预测电池SOH（健康状态），降低发生热失控的概率及提升系统设备安全性。

（2）经济可靠。系统最大容量可达3.44MWh，内置DC/DC变流模块实现一簇一充放，有效改善电池簇不一致的问题。20英尺标准集装箱采用非步入式设计，便于运输和安装，实现系统最大功率密度，系统能耗降低30%。采用新型液冷管道设计，系统电池温差控制在3℃以内。

（3）智能高效。发挥电力电子技术柔性适应特性，实现PCS、BMS、EMS（能量管理系统）3S软硬件结合设计，实现全过程监控与管理。全生命周期健康智能管控，具备绝缘故障检测和保护功能，集装箱层级+“Pack层级”联动消防。智能化运维平台，由AI模型预测失效点，提前告警并预防准备，系统易扩展、易维护、易安装。

（4）精简灵活。适配主流3.45MW储能变流器，实现从电池端至电网端标准化、集成化设计，可快速配置使用。电池系统集成一体化设计，统一对外接口，可远程在线升级，进行云端数据分析及可视化管理。适配行业内主流280Ah及以上电芯，提升了系统循环使用寿命及充放电容量。

3. 储能升压一体机

本项目采用科华3.2MW储能升压一体机，在系统集成、环境适应、整体投入成本、安装调试快捷等方面具有显著的优势。

图4  储能升压一体机外形图

单台3.2MW储能升压一体机采用2台1725kW的PCS，接入一个3200kVA双绕组干式变压器，出口690V电压升压至35kV系统为一个单元，接入35kV母线并入电网。

本项目采用的储能升压一体机具备以下特点：

（1）高度集成。合理高效布局，提高空间利用率；二次回路集成，统一测量、保护与通信；“变”“升”一体设计，实现产品一体交付。

（2）灵活配置。支持多机并联，VSG（虚拟同步发电机）、PQ(有功无功控制）、VF（电压频率控制）、黑启动等功能；1500V 系统宽直流电压范围，直流端配置灵活；适应发电侧、电网侧、用户侧多种储能应用场景。

（3）电网友好。支持双网口，支持 IEC 61850 协议；集成数据采集与光纤环网，智慧运行管理；支持高/低电压穿越，满足构网型技术要求。

4. 能量管理系统（EMS）

本项目配备能量管理系统（EMS），可统一协调、控制储能成套工程中的各个设备，同时统计储能系统充放电电量，管理储能系统各组成设备。同时，EMS 可支持通过 AGC （自动发电控制）下达的指令来响应电网调度，根据 AGC 指令提供有功、无功支撑。EMS 系统可采集 PCS、电池、变压器及其他设备的数据，实现数据统一监控。就地控制模式下，按 AGC 下发的功率值实施峰谷模式的储能策略，实现能源的高效利用。在远方调度模式下，接受调度 AGC 的总功率调度，实现储能系统的功率分配，电池 SOC（荷电状态） 均衡。

三、关键点与创新点

首先，本项目共享储能电站采用科华数能S³ 液冷储能系统，内置针对储能电池散热的风冷式水冷机组。该水冷机组能解决储能集装箱内部电池发热量较大，内部设备对于环境温度敏感的问题。集装箱内部液冷管路采用分布式设计，具备工程专利设计，散热均衡，有效保障电池舱内部温度分布均衡，能实现电池包内温差小于3℃，系统温差小于5℃，循环寿命提升大于10%。其次，系统散热采用“双循环”，实现双重能效管控。有效降低自用电功耗，提高系统效率，单舱制冷功耗不大于30kW。

本项目储能系统具备完善的安全方案，具备“PACK级”气体消防、集装箱系统级气体消防和水消防三级消防能力，系统具备电芯级防爆、“PACK级”防爆及系统级防爆三级防爆能力。

此外，本项目还配置了“PACK级”全氟己酮+系统级七氟丙烷自动报警。一旦发生紧急情况，可自动与BMS、本地监控联动，杜绝火灾的发生。本项目还配置了电池舱水喷淋以及场站水消防作为最后的防护手段。

（1）“PACK级”消防。若电池发生热失控，当温度达到100℃时，电池包内全氟己酮消防模块动作，全氟己酮灭火剂充满电池包，起到隔绝氧气、降温和灭火作用。

（2）系统级消防。若电池包火情蔓延，集装箱控制排风机将可燃气体排出。若检测出烟感和温感异常，关闭排风机，报警装置报警，切断总配电电源，30s后七氟丙烷灭火装置触发，灭火剂充满集装箱电池舱，达到隔绝氧气和灭火的作用。

（3）场站级水消防。水消防管道为管网式，每个电池簇配备一个喷头，达到降温和灭火作用。

四、实际成效

宁夏电投宁东基地新能源共享储能电站一期，建设容量为100MW/200MWh。本期工程实际储能配置容量为100MW/216.7MWh，可满足35kV侧交流输出200MWh，不仅满足2h充电调峰需求，还可满足2h放电调峰需求，可更进一步缓解电网调峰压力。储能系统配置电池簇级管理器，实现一簇一管理，对电池可充放电容量进行修正调整，电池系统全生命周期可充放电容量提高6%以上。结合电池簇级控制器的应用，实现电池后期更换或维护，系统可不停电操作，对单簇电池进行投切即可维护，实现全年可利用率不小于99%。通过DC/DC簇级控制器的均衡，使各个电池簇在0.5P放电标准下，放电电流均衡。

储能系统电网适应能力强，所采用的储能双向变流器弱电网适应性强。本项目储能系统接入电网电能质量好，选用的储能变流器在满载情况下各相输出电流的波形 THD （失真度）可控制2%以内，接入电网电能质量好，对电网冲击小。

五、经济效益及推广前景

1.经济效益

宁夏电投宁东基地新能源共享储能电站盈利收益包括参与全网调峰、辅助服务（调频、跟踪计划出力、黑启动）、容量指标租赁三部分，以调峰收益为主，租用收益为辅。

（1）调峰收益。按磷酸铁锂电池储能系统转换效率95%、放电深度90%考虑，综合效率为85.5%，调峰服务费单价按照当前初步确定价格即0.6元/kWh，首年调峰次数为 300次，首年累计调峰容量为Q=40.144万kWh×85.5%×300次=10296.936万 kWh，首年调峰收益=10296.936万kWh×0.6元/kWh=6178.2万元。

（2）参与辅助服务，如参与电网调频、跟踪出力、黑启动等的补贴收入。

（3）根据储能电站在宁夏电网的地位及作用，本项目可为宁夏全区新能源提供租赁服务。

2.推广前景

本项目配置液冷储能系统，与电池簇级管理器DC/DC相结合，极大提升项目整体安全性和效益，是行业内首次百兆瓦级液冷+DC/DC的应用探索。使用DC/DC簇级管理器替代了传统方案电池舱中高压盒，在成本增加不大的情况下，实现了储能的电力电子精细化管理，对于解决长时储能、1500V高压储能等电池簇并联过多的问题有很好的推广价值。本项目作为发电侧共享储能系统，接受电网调度，直接参与电网的调峰、调频服务，同时为电网提供事故备用、黑启动、需求响应支撑等多种辅助服务，具有公共属性，对于落实建立储能容量市场的规则与监管机制具有重大意义。

六、团队介绍

科华数据股份有限公司专注电力电子技术36年，团队成员包含多位深耕储能行业多年的技术专家。