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化學(xué)儲(chǔ)能隨著其技術(shù)的逐步發(fā)展，由于其環(huán)境適應(yīng)性好、能量密度高、占地少、效率高、工期短等優(yōu)點(diǎn)受到越來(lái)越多的關(guān)注。

從全球看，日、美、歐等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)投入較大，技術(shù)領(lǐng)先，預(yù)計(jì)至2015年底將有300余套儲(chǔ)能電站投入運(yùn)行，總安裝容量達(dá)到891MW。

我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對(duì)較晚，但受可再生能源快速發(fā)展以及近期電改相關(guān)政策刺激，市場(chǎng)逐步活躍。據(jù)統(tǒng)計(jì)至2015年底國(guó)內(nèi)總裝機(jī)約為106MW，近5年我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)增速?gòu)?fù)合增長(zhǎng)率為110%，是全球市場(chǎng)的6倍，而到2020年預(yù)計(jì)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到31GW。

解決(改善)思路

要解決(改善)風(fēng)電棄風(fēng)限電問(wèn)題，如果說(shuō)著眼供需平衡，加強(qiáng)大型基地外送通道建設(shè)是基于資源稟賦和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的宏觀視角，那么著手儲(chǔ)能技術(shù)結(jié)合，建設(shè)儲(chǔ)能型風(fēng)電場(chǎng)則是立足自身特性和技術(shù)演變的微觀視角，是提高風(fēng)電運(yùn)行質(zhì)量的的根本出路所在。

儲(chǔ)能系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)吸收能量并適時(shí)釋放的特點(diǎn)，能有效彌補(bǔ)風(fēng)電的間歇性、波動(dòng)性缺點(diǎn)，改善風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的可控性，提升穩(wěn)定水平。此外，儲(chǔ)能系統(tǒng)的合理配置還能有效增強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越能力、增大電力系統(tǒng)的風(fēng)電穿透功率極限、改善電能質(zhì)量及優(yōu)化系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。這樣，電網(wǎng)系統(tǒng)受風(fēng)電并網(wǎng)沖擊降低，在不新增容量的情況下電網(wǎng)公司可以提高風(fēng)電上網(wǎng)電量，甚至優(yōu)先調(diào)度風(fēng)電，可以大大增加風(fēng)能的利用率，符合國(guó)家的大力發(fā)展新能源戰(zhàn)略。

因此，研發(fā)高效的儲(chǔ)能裝置及其配套設(shè)備，與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容量相匹配，支持充放電狀態(tài)的迅速切換，確保并網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，已成為新能源充分利用的關(guān)鍵。

項(xiàng)目概況

基于以上考慮，北京華電天仁公司與國(guó)電和風(fēng)公司合作，在北鎮(zhèn)風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)展了風(fēng)電場(chǎng)大型混合化學(xué)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目，該項(xiàng)目完善了國(guó)電和風(fēng)北鎮(zhèn)風(fēng)場(chǎng)功能，完成了該風(fēng)場(chǎng)項(xiàng)目核準(zhǔn)批復(fù)的儲(chǔ)能項(xiàng)目。

國(guó)電和風(fēng)北鎮(zhèn)風(fēng)場(chǎng)位于遼寧省錦州市北鎮(zhèn)市廣寧鎮(zhèn)東北約4km處。場(chǎng)址中心坐標(biāo)東經(jīng)121°51′，北緯41°42′。場(chǎng)址北至符家?guī)X，南瀕常屯村，西鄰北鎮(zhèn)市，東至下洼子一線，地形為海拔高度120m～240m的丘陵。

國(guó)電北鎮(zhèn)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源豐富，已安裝1500kW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組66臺(tái)，裝機(jī)容量為99MW，風(fēng)電場(chǎng)建有66kV升壓站1座，儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)在升壓站旁，儲(chǔ)能容量為5MW×2h磷酸鐵鋰電池+2MW×2h全釩液流電池+1MW×2min超級(jí)電容，該項(xiàng)目是目前國(guó)內(nèi)電源側(cè)投資建設(shè)的規(guī)模最大的混合電化學(xué)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目。

系統(tǒng)構(gòu)成

國(guó)電和風(fēng)北鎮(zhèn)儲(chǔ)能系統(tǒng)主要配合風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)發(fā)電用，整個(gè)系統(tǒng)如圖1所示包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、升壓站、電池組、電池管理系統(tǒng)、逆變器以及相應(yīng)的儲(chǔ)能電站聯(lián)合控制調(diào)度系統(tǒng)、功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)等在內(nèi)的發(fā)電系統(tǒng)。

國(guó)電和風(fēng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的主體設(shè)備部署在與風(fēng)電場(chǎng)相鄰的儲(chǔ)能站內(nèi)，其中鋰離子電池系統(tǒng)采用常規(guī)戶內(nèi)布置方案，鋰電池儲(chǔ)能裝置樓為二層結(jié)構(gòu)，設(shè)有電池間、PCS室、控制室、高壓配電室、消防設(shè)備室;根據(jù)液流電池的特點(diǎn)將該系統(tǒng)布置在儲(chǔ)能電池樓內(nèi)，設(shè)置電池模塊區(qū)、電解液儲(chǔ)罐區(qū)、集液池、PCS&BMS電氣區(qū)，升壓變壓器布置在室外，采用箱式變壓器;超級(jí)電容系統(tǒng)布置在超級(jí)電容室樓，設(shè)有電容室、PCS室，升壓變壓器布置在室外，采用箱式變壓器。另外，儲(chǔ)能中央監(jiān)控系統(tǒng)、功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)均布置在風(fēng)電場(chǎng)綜合辦公樓中央機(jī)房，值班員站布置在風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控室內(nèi)。

儲(chǔ)能系統(tǒng)接入風(fēng)電場(chǎng)35kV母線，鋰電池分5組，每組通過(guò)1MWPCS接入35kVI段;全釩液流電池通過(guò)4個(gè)500kW的PCS接入35kVII段，超級(jí)電容通過(guò)1MWPCS接入35kVI段，兩段設(shè)計(jì)了聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，既可分段投入也可聯(lián)合疊加作用。

儲(chǔ)能系統(tǒng)分兩期建設(shè)，其中一期工程于2014年初開(kāi)工，完成儲(chǔ)能站、鋰電池和液流電池安裝調(diào)試后，同年年底通過(guò)遼寧電網(wǎng)公司驗(yàn)收并網(wǎng)運(yùn)行;二期工程于2015年11月完成超級(jí)電容裝置的加裝，也已正式投入示范運(yùn)行。

應(yīng)用情況

國(guó)電和風(fēng)儲(chǔ)能型風(fēng)電場(chǎng)在常規(guī)的風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行的基礎(chǔ)上，主要實(shí)現(xiàn)如下四項(xiàng)示范應(yīng)用功能：

•出力平抑，如圖2所示，使風(fēng)電場(chǎng)總出力波動(dòng)得到了明顯改善;如圖3所示，最優(yōu)輸出波動(dòng)<3%;

•跟蹤計(jì)劃，如圖4所示，風(fēng)電場(chǎng)跟蹤計(jì)劃曲線運(yùn)行的能力得到較大改善;

•電網(wǎng)支撐，能夠根據(jù)調(diào)度指令向電網(wǎng)及時(shí)輸出有功/無(wú)功，輔助電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

•削峰填谷，能夠在棄風(fēng)限電時(shí)段存儲(chǔ)少量電量，在非限電時(shí)段上網(wǎng)，獲得更多發(fā)電收益。

儲(chǔ)能系統(tǒng)采用三種儲(chǔ)能介質(zhì)，因其在特性上有所互補(bǔ)，如圖5所示，故在應(yīng)用領(lǐng)域也有所傾向。本項(xiàng)目中鋰電池更多應(yīng)用于跟蹤計(jì)劃曲線，而超級(jí)電容和液流電池更多用于出力平抑。