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智光储能唐双喜:高压级型储能电站的安全与运维技术

作者:mg娱乐手机版网新闻中心 来源:mg娱乐手机版网 发布时间:2021-07-16 浏览:
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mg娱乐手机版网讯:7月9-10日,由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会联合江苏省电机工程学会、国网江苏省电力公司电力科学研究院、国网四川综合能源服务有限公司、国网浙江综合能源服务有限公司、中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司、中国科学院电工研究所储能技术组等单位共同主办的“第五届全国电网侧暨用户侧储能技术应用高层研讨会”在江苏南通文峰酒店召开。

在本次会议上,广州智光储能科技有限公司建设运维部经理唐双喜分享了主题报告《高压级型储能电站的安全与运维技术》。现在,小编经过授权,将演讲内容整理如下:

唐双喜:各位嘉宾、同行,早上好!我是来自广州智光储能科技有限公司,今天在这里非常荣幸和各位一起探讨和学习。

我今天介绍的是高压级联型储能电站安全与运维技术,所以我们会讲到的是一些实际的东西。主要分为四个方面介绍,一个是储能发展背景,第二是储能电站风险点,第三是储能电站的安全,第四是储能电站的运维技术。

储能电站发展背景,这几天专家讲的非常多,储能电站目前的大背景就是双碳目标,“碳中和,碳达峰”,这个是在习大大的倡导之下的双碳目标,故新能源的发展迎来更大机遇。而新能源的消纳和可调控也是目前要解决的问题,这样,我们的储能就站在风口之上了。而储能系统里面最高效、最便捷的也正是电化学储能系统。其实我在这里插一句,刚才赵总也介绍了,最早大型的储能系统是国网张北风光储项目,这是国内最早的,应该是2012年。其次是2014年南方电网深圳宝清储能电站项目,该项目也是国家863储能科研项目,广州智光有幸参与其中高压级联型储能系统的研发与供货,那一年我们正式跨入储能行业,从2014年到今年,我们在这个行业深耕了将近6个年头,积累了很多经验。

自2014年开始之后,2017年~2020年,山西省和广东省开始了储能系统在火电厂AGC辅助调频中应用,广州智光都参与了。广州智光目前在火电厂AGC辅助调频应用中有6个项目的业绩。

昨天新风光的任总也介绍了高压级联型储能技术。一直以来,广州智光在高压级联型储能技术方向上孤军奋战,昨天任总的介绍,让我们看到了高压储电技术路线上的同行者,也希望以后有更多的同行在这条储能技术路线上出现,我们把高压级联储能技术做的更加完美,产品更加经济,让高压级联型储能技术更上一层楼。

第二,我讲一下储能电站的风险点。主要是四个方面:设计,人员、管理和设备。

设计是指设计上存在缺陷,或者设计不合理,或者产品选型不规范,都可能有这样的问题存在。人员主要是指后期的安装调试及其运维人员,安装调试和运维工程师,素质参差不齐。管理主要是电站的运维管理,存在制度缺失,管理不规范等?;褂芯褪巧璞?,整个储能电站有很多高低压电气设备,而最关键的设备就是电池系统,昨天有很多专家介绍了电池系统:电池系统存在燃烧爆炸的风险。

本页是电池的风险简单介绍。电池系统安全事故的诱发因素主要有四个方面,分别是电池的本体,外部激源,运行环境及管理系统。所以为了提高在储能运行过程中电池系统的安全性,我们要针对这些因素来设计和避免。过往,还是现在,全国及全世界储能电站曾出现过一些大的事故,解决储能电站的安全问题有赖于各位同行一起努力。

接下来,介绍储能电站的安全设计。今天主要介绍的是高压级联型储能电站的安全设计。首先向大家做一个高压级联型储能系统的技术铺垫介绍。这个跟昨天任总介绍的差不多,原理图是一样,就是采用H桥级联型电力电子拓扑结构,每相由多个PCS功率单元串联在一起,每一个PCS功率单元对应一个电池簇,这绿颜色的就是电池簇,中间有4个IGBT图标的就是PCS功率单元。这种高压级联型电力电子技术其实已经非常成熟了,上个世纪末的90年代,最早是应用在国内的高压变频器产品上,国内很多做电力电子技术研究与应用的同行把这种技术在高压变频器行业成熟应用,后来又成熟应用在SVG行业,如今又走进了储能行业。

这张储能系统一次原理图与高压SVG一次原理图有99%的相似性。简单说一下核心:高压级联型储能技术最优的特点就是没有电池簇的并联,及优良的电池均衡特性,后面会介绍。我们广州智光也一直在大容量的储能项目,倡导使用高压级联型储能技术。在高压级联型储能技术安全方面我们主要做了如下工作。

一个是规范设计:所有的设计必须参考国家标准,按照规范执行,这是最起码的。无论是电气规范还是储能行业及国家标准,一定要严格执行。我们建议在大型的储能电站有一套成熟的设计程序,有可研,有风险评估,最后还有安评。

二是产品选型方面。我们要求所有储能系统内的产品一定有型式试验报告和认证的,特别是PCS,电芯,及电池管理系统。

三是大家最关注的电池消防设计。目前储能电站消防设计的国家标准没有颁布,都是参考建筑行业的消防设计标准。消防设计的原则一定做到:提前预警与联动,有效消防,防止复燃。目前了解到,行业内很多消防系统,投运后没有经过第三方的测试,消防系统是否能正常动作,打一个问号。我们要求所有的储能电站在正式投运之前进行消防系统的第三方测试验收,这是比较安全和规范的做法。

四是要专业的技术队伍。无论是储能电站的工程设计,产品设计,还是安装调试及运维,都要求有专业、技术过硬的队伍。

针对储能电站的设计讲一下我的观点。储能电站的设计包括很多点,我列出了其中几个典型。

一个是PCS、BMS和EMS之间的?;ち?。目前行业内,有的做PCS,有的只做电池管理系统。大家知道,一个储能电站是一个集成的系统,包括的东西很多,不能自家只管自家的产品,一定要把各家的产品密切联合起来,配合好,这是很关键的。

提前预警。提前预警有很多的方面,主要是通过BMS做到提前的预警,还有就是消防的提前预警。根据最新还没有颁布的储能系统消防国家标准要求,以后我们的储能系统都要装设可燃气体探测器。估计之前投运的储能电站将面临消防改造,但我觉得这还是非常有必要的。

温度控制及散热系统设计。目前储能的温度控制及散热系统,专业名词叫储能电站热管理系统。储能电站热管理系统和BMS电池管理系统都会把温度相关检测信号传输给EMS系统,但同时也要求热管理系统与BMS电池管理系统之间的有信息交换。通过控制电芯的温度来调整热管理系统控制策略,做到电芯温度的良好均衡性。电芯温度的良好均衡特性,对延长电芯使用寿命,提高电芯的安全性非常重要。

还有就是大家比较关心的高压级联型技术的电池簇的绝缘与安全性。刚才大家看了这个图,也知道整个电池簇是在高电压的环境下运行的,而电芯额定电压只有3.2伏,怎么在高电压的环境下安全运行?所以大家对电池簇的绝缘和安全性很关注,我们也做了很多研究,目前已经非常成熟和安全。

首先电池簇框架绝缘性一定非常好,还有就是:万一电池簇发生绝缘击穿或者高压接地现象,不能对电池造成任何的电气损害,比如说漏液,冒烟,起火,爆炸。我们广州智光在这么多年研发设计及实施过程中,所有的电池簇框架绝缘要满足35000V耐压要求。这是我们试验站做的一个实验,包括了电池簇框架耐压试验,及电池簇接地放电试验。电池簇在不同的电压等级,对电池簇不同的位置点进行放电。

大家看图片上,试验人员通过高压放电枪对电池簇其中一个点在靠近做接地放电试验,放电点产生放电弧光,持续过程中,电池没有发生漏液,冒烟,起火,爆炸等任何现象。

电池簇温度均衡性设计,大家也知道电芯的使用寿命和安全对温度的要求是非常严格的。广州智光从2014年开始储能系统研发设计,这么多年一直在不断优化,不断的进步,这个图是我早几天在现场提取的某一个电池簇24小时的数据统计分析后的曲线图,这个图是几个曲线的集合,横坐标是时间轴,纵坐标有温度和电流及温差值。

最上面的曲线,是整簇所有温度测点的曲线叠加,中间蓝颜色的是当前电池簇运行的直流电流,电流大的时候温度往上走,没有电流的时候温度往下走。最下面的红色曲线是本簇电芯温度的最高温度与最低温度的差值曲线,温度差最高值控制在2.97℃。也就是说:本簇所有电芯温度,电芯之间最大温差在3℃范围内。

这可以说是一个比较优秀的电芯温度均衡性控制。只有良好的电芯温度的一致性,我们电芯的使命寿命和安全性才会得到保证。

无电池簇并联设计。目前行业内的储能系统设计,都有成组的电池簇并联,昨天一位嘉宾也介绍了:有电池簇的并联势必有电池簇间的环流产生,也同样会产生电池簇间的不均衡性。甚至电池簇的并联过多,还会触发安全风险。

上图是我7月8号从一个现场截取的图片,这是其中一个火电厂调频项目的电池最后放电截止之后SOC的情况:一共42簇,簇最高SOC是11.4%,最低是9.9%,最大SOC差值在1.5%,这个一个非常优秀的电池均衡特性,这也和采用高压级联型储能技术分不开的。高压级联型储能系统设计,没有电池簇并联,电池簇和电池簇之间是相互独立的,可以单独进行充放电控制。

我们广州智光也一直倡导无电池簇并联的设计理念。

以上是我介绍的储能电站安全设计方面的内容,接下来讲一下储能电站的运维技术。广州智光目前有7个自己独立运维管理的储能电站,就此,我们也向大家做一个简单交流。

运维方面从五个方面介绍,一个是人员,二个是制度与管理,三是安全工器具及备件,四是应急处理机制,五是电站经济性分析。

电站运维的人员是最关键的。首先一定有高素质专业的运维团队,要求每一个站员持证上岗,至少有高压电供证,这是最基本的要求。人员一定要经过培训和考试上岗,并定期培训和考试,每周要求进行班例会和工作总结,月度也有总结,反复强调安全意识,无论是人身安全还是设备安全。

电站运行,一定有人值班,特别是大的储能电站一定有人值班,基本上24小时。现在我们运维的基本上是调频电站,火电厂调频电站都是24小时运行的。

制度与管理。电站的相关制度一定要健全,最起码的是电站的运维管理制度,运维规程,上墙制度等等。制度里面的两票三制,一定要严格执行。严禁一个人在电站进行作业与操作,至少有两个人:一个操作,一个监护。制定自检和检修计划:储能电站的检查是非常重要的,一定要制定检修计划,一定要做到月度有小有检,年度有大检。 建立健全的台账:包括设备台账,运维台账,故障台账等等。

安全工器具和备品备件:电站需要配置必备的该安全工器具,安全工器具年度检验。针对故障率高的、易损的器件,要配置备品备件,建立备件台账。

应急处理机制:建立应急处理机制与预案,特别是火灾应急处理机制。定期举办消防演练,每年至少两次消防演练,让参与运维的人员亲自参加和主导,让他们非常熟练整个演练过程,如果真的发生意外情况他们能够做到镇静处理。

最后是电站的经济运行分析:一个电站,安全运行是第一位,其次做到经济运行,也就是要赚钱。需要针对电站实际运行情况,设计电站最优的运行策略。优化电站的运行模式,减少电站的日常损耗。调整电芯的运行策略,最大延长电芯的使用寿命??焖偈迪止收匣指?,提高电站的投用率。

今天的分享就到这里,谢谢大家。

关键字:智光储能 储能电站 高压级联

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