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    中國電科院為配電網安全運行 提供儲能技術解決方案

    國家電網報發布時間:2022-04-19 16:27:06  作者:楊亞迪? 莊俊

      “輸入功率為491千瓦,電流為746安……”4月15日,中國電力科學研究院有限公司新能源研究中心儲能應用技術研究團隊成員朱帥,記錄下500千瓦/500千瓦時移動儲能電源車充電數據。這些數據可以幫助儲能應用技術研究團隊研判儲能系統效率,對于評估移動儲能的經濟性和安全性具有參考價值。

      中國電科院新能源研究中心儲能應用技術研究團隊堅持以應用為導向開展科技研發,自2012年開始,先后研制了一系列移動儲能電源車,功率覆蓋30千瓦~500千瓦,容量覆蓋50千瓦時~1000千瓦時。這些移動儲能電源車能夠在保證安全穩定的前提下,配合完成配網不停電作業,為配網安全穩定運行貢獻“儲能智慧”。

      打造模塊化平臺研制移動儲能電源車

      3月5日,在江蘇常州采菱家園小區一處配網不停電作業現場,兩輛500千瓦/500千瓦時移動儲能電源車平穩地為居民交替供電。國家電網江蘇電力(常州蘇華)共產黨員服務隊隊長蘇華介紹,此次不停電作業需要10小時,兩輛移動儲能電源車一輛作為恒定電源為臨時母線供電,另一輛作為移動電源,來往于小區低壓電纜分支箱,配合帶電作業,將居民負荷“搬運”至臨時母線。

      以前,開展不停電作業時,供電企業主要通過柴油發電車提供臨時供電,但柴油發電車存在噪聲大、尾氣排放污染等問題。新能源研究中心儲能應用技術研究團隊在前期研究時發現,儲能適用于臨時供電和配網不停電作業應用場景。2012年,研究團隊啟動了移動儲能電源車的研發工作。

      “臨時供電和配網不停電作業應用場景需要儲能靈活移動,這就要借助一個載體。我們當時考慮將儲能和車輛結合作為攻關方向,推動移動儲能盡快落地應用。”新能源研究中心儲能應用技術研究室主任陶以彬介紹。

      針對市場空白和應用需求,2013年,研究團隊開始攻關儲能系統與車輛底盤一體化設計,集成開發了模塊化高性能整車平臺。2014年5月,第一代移動儲能電源車研發成功。此后,研究團隊專注于系統的并離網無縫切換、高效模塊化集成等技術攻關,明確輕量化、高功率密度和模塊化研究方向,不斷升級移動儲能電源車。

      2021年年底,移動儲能電源車已升級為第三代。第一代移動儲能電源車采用車載集裝箱形式,集成度較低且性能較差。第二代移動儲能電源車增強了并離網切換技術,縮短了并離網切換時間。第三代移動儲能電源車已升級為高集成化且應用功能多樣的移動儲能系統。系統可實現長途運輸,且具有抗震性等優越性能,能應對運輸途中的不同路況。

      開發智能控制單元助力新能源高效利用

      新能源發電具有間歇性和波動性。隨著電網接入新能源發電的占比不斷提升,電力系統的穩定性、可靠性面臨挑戰。為了進一步提升配網靈活性調節能力,豐富移動儲能電源車的應用場景,提升運行效力,研究團隊開展了移動儲能電源車的智能控制單元調試,將電力生產和消費在時間上進行解耦,使傳統實時平衡的“剛性”電力系統變得“柔性”,從而解決新能源發電和負荷用電時空不匹配的問題,助力新能源消納。

      2018年,研究團隊研發了移動儲能電源車智能控制單元。“智能控制單元可針對新能源發電波動性較大的特點,在新能源發電容量和邊界條件下,通過為移動儲能電源車充電,分擔新能源波動電量,保障新能源發電機組安全穩定運行。”新能源研究中心儲能應用技術研究室副主任王德順介紹。

      研究團隊開發的移動儲能電源車通信單元能實現配網對移動儲能電源車的快速準確感知,形成信息透明的交互模式,對移動儲能電源車提出運行控制策略,包括運行模式和功率指令等,形成靈活高效的源網荷儲互動模式。移動儲能電源車可在10毫秒內完成并離網無縫切換,實現供電“零閃動”。

      移動儲能電源車已先后應用在福建龍巖體育館、古田山莊和江蘇鎮江高考等保電現場,以及江蘇揚州、興化和江陰等地的配網變壓器臨時增容、配網不停電作業現場,積累了應用經驗。

      搭載消防預警系統實現智能探測預警

      4月13日,王德順與研究團隊在250千瓦/500千瓦時移動儲能電源車上模擬環境溫度,開展車載消防預警系統調試。在實驗中,系統快速檢測到車載儲能電池溫度超出安全溫度范圍,發出警報。

      電池的熱失控預警和消防安全是儲能安全應用的關鍵。“移動儲能電源車是基于電池技術研發的。提早發現隱患并預警,及時降低電池溫度是防范火災的有效方法。”王德順介紹。

      研究團隊結合車載空間分區設置了兩個探測器,組成消防預警系統。探測器可以同時感知異常溫度及可燃氣體,實現電池智能探測和預警。

      “探測器有四種判斷方式:氣體濃度趨勢判斷、定溫判斷、溫升判斷以及氣體煙霧溫度復合判斷,采用固定閾值及傳感器趨勢判斷等多種手段檢測火災風險。”新能源研究中心副主任楊波介紹。四種判斷方式聯合發揮作用,消防預警系統經過綜合處理輸出1~4級報警信號,確保預警的準確性和及時性。

      研究團隊還為移動儲能電源車配備了專用七氟丙烷滅火器。七氟丙烷(HFC-227)是一種以化學滅火為主,兼有物理滅火作用的潔凈氣體化學滅火劑,具有無色、無味、不導電、無污染、低密度、儲存空間小的特點,可以以較低的滅火濃度撲滅電氣火災,且不會造成精密設施損壞。

      研究團隊依托移動儲能電源車研究基礎,牽頭編制配網優化運行行業標準2項,以及國家標準《GB/T 36545-2018移動式電化學儲能系統技術要求》和團體標準《T/CEC 168-2018移動式電化學儲能系統測試規程》,通過構建并夯實標準體系,提出移動儲能電源車的設計、運行和測試意見,推動移動儲能電源車推廣應用。(楊亞迪  莊?。?/p>

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