蓬萊電廠用上四種“充電寶”

6月12日，國家能源集團(tuán)山東蓬萊公司10.1"萬千瓦/20.5萬千瓦時(shí)（功率"10.1"萬千瓦，容量20.5"萬千瓦時(shí)）復(fù)合儲能電站項(xiàng)目（下稱“蓬萊復(fù)合儲能電站”）通過驗(yàn)收。建設(shè)者歡呼雀躍。

蓬萊復(fù)合儲能電站是國內(nèi)首個(gè)集成4種新型儲能技術(shù)的復(fù)合型智慧儲能示范項(xiàng)目，要協(xié)同發(fā)揮4種儲能技術(shù)最大效力，為儲能行業(yè)做出示范。

約3個(gè)月前，蓬萊復(fù)合儲能電站一次并網(wǎng)成功。從那時(shí)起，該項(xiàng)目開始試運(yùn)行，如今終于正式商用。

近期，本刊記者一行走進(jìn)蓬萊復(fù)合儲能電站，了解這一項(xiàng)目的最新進(jìn)展。

努力解決棄電難題

“儲能電站立項(xiàng)之初，目的是消納山東新能源電力波動。現(xiàn)在看來，恰好契合了電力市場發(fā)展態(tài)勢。”國家能源蓬萊發(fā)電有限公司（下稱“蓬萊發(fā)電”）副總經(jīng)理王軍海介紹。

作為排名靠前的經(jīng)濟(jì)大省，山東省的電力供應(yīng)端和用戶端有著“甜蜜的煩惱”。2024年10月，山東省新能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模歷史性超過煤電；今年5月，山東省新能源和可再生能源裝機(jī)占比超過51%。新能源發(fā)電有隨機(jī)性、波動性、間歇性的特點(diǎn)，出力與電網(wǎng)負(fù)荷需求難以實(shí)時(shí)匹配。

例如，光伏發(fā)電機(jī)組在午間陽光充足時(shí)，發(fā)電量高，此時(shí)恰逢用電低谷。晚間，光伏發(fā)電到了低谷，此時(shí)到了用電高峰。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率與風(fēng)速大小和穩(wěn)定性有直接關(guān)系。

電網(wǎng)需要實(shí)時(shí)電量平衡，山東省內(nèi)現(xiàn)有機(jī)組運(yùn)行調(diào)整能力已發(fā)揮至極致，但仍有時(shí)段性棄電情況發(fā)生，迫切需要調(diào)節(jié)性電源發(fā)揮調(diào)峰、調(diào)頻作用，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

為解決這類問題，國家發(fā)展改革委和國家能源局在《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》里明確，積極支持各類主體開展共享儲能、云儲能等創(chuàng)新商業(yè)模式的應(yīng)用示范。這些儲能設(shè)施，被人們形象的稱為大型“充電寶”。

結(jié)合地區(qū)電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)需求和國家能源集團(tuán)的發(fā)展規(guī)劃，作為儲能應(yīng)用先行軍的山東與國家能源集團(tuán)協(xié)作，蓬萊復(fù)合儲能電站項(xiàng)目建設(shè)啟動。

多技術(shù)路線的產(chǎn)業(yè)實(shí)踐

“與部分電站最多兩三種儲能方式不同，蓬萊復(fù)合儲能電站肩負(fù)著科研項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化落地的重任，創(chuàng)新性融合了飛輪、磷酸鐵鋰、鈉離子和全釩液流4種儲能方式，成為目前業(yè)內(nèi)技術(shù)路線最多的儲能電站?！迸钊R發(fā)電總經(jīng)理李智華告訴記者。

飛輪調(diào)頻反應(yīng)速度快，可達(dá)毫秒級；磷酸鐵鋰電池技術(shù)成熟、能量密度高；鈉離子電池低溫性能好、安全性較高；全釩液流電池可深度放電而自身損害較低，壽命可長達(dá)10～20年。

該項(xiàng)目是國家能源局及國家級新型儲能試點(diǎn)示范項(xiàng)目、國家能源集團(tuán)科技項(xiàng)目，需要國能信控技術(shù)股份有限公司（下稱“國能信控”）做好協(xié)同控制關(guān)鍵技術(shù)，讓各種儲能方式都發(fā)揮各自優(yōu)勢。

“項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)4種多技術(shù)協(xié)同作戰(zhàn)，目的是能彌補(bǔ)單一儲能技術(shù)能量密度和壽命的不足，揚(yáng)長避短，全面覆蓋短時(shí)調(diào)頻、中長時(shí)調(diào)峰等多種需求場景?！迸钊R發(fā)電副總經(jīng)理李躍林介紹，“我們這個(gè)項(xiàng)目，就是要在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中積累經(jīng)驗(yàn)，為同行做出示范?！?/p>

試運(yùn)行兩個(gè)月，4種儲能方式協(xié)同的優(yōu)勢得到了充分驗(yàn)證。

飛輪調(diào)頻可以在收到調(diào)度指令信號后100毫秒以內(nèi)達(dá)到滿功率充電或放電狀態(tài)。據(jù)蓬萊發(fā)電電氣專工孔令勃介紹，他們采用了全球單體最大的磁懸浮飛輪裝置，能輔助蓬萊電廠燃煤機(jī)組快速、準(zhǔn)確跟隨調(diào)頻指令，有效提升機(jī)組的綜合調(diào)頻性能，釋放火電機(jī)組自身發(fā)電能力，提升設(shè)備可靠性。

2024年11月，4MW級磁懸浮飛輪入選國家能源局第四批首臺（套）重大技術(shù)裝備名錄。

國能信控項(xiàng)目工程師翟飛飛介紹，項(xiàng)目使用新一代磷酸鐵鋰電芯，比前一代更節(jié)能、裝配簡化程度更高、施工量更少?！肮驹诮K有專業(yè)的儲能生產(chǎn)基地，組裝集成后運(yùn)送到這里，接線后就能使用，比在現(xiàn)場集成效率更高、質(zhì)量更穩(wěn)定?！?/p>

“我國全釩液流電池儲能技術(shù)水平處于國際領(lǐng)先地位，但受到成本制約，目前尚未大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。”據(jù)國能信控副總經(jīng)理張傳升介紹，國能信控和北京低碳清潔能源研究院合作研發(fā)的液流電池系統(tǒng)設(shè)備，首次應(yīng)用了國家能源集團(tuán)自主研制的大功率電堆，能量效率大幅提升。“相信隨著全釩液流電池的廣泛應(yīng)用，成本能更快地降下來，推動全釩液流電池儲能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程?！?/p>

鈉離子因技術(shù)壁壘和商業(yè)化進(jìn)程較慢，國內(nèi)應(yīng)用并不多。蓬萊復(fù)合儲能電站的鈉離子電池使用了一組電池，用于提高儲能電站的安全性。

截至目前，蓬萊復(fù)合儲能項(xiàng)目已經(jīng)獲得20項(xiàng)發(fā)明專利，實(shí)用新型專利受理4項(xiàng)，軟件著作權(quán)登記3項(xiàng)，論文發(fā)表7篇，其中5篇發(fā)表在核心期刊。

充放電次數(shù)越多，電站效益越好

科研項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化落地的另一個(gè)關(guān)鍵是，如何為客戶創(chuàng)造價(jià)值，使儲能項(xiàng)目“建得好、用得好、管得好”。在蓬萊復(fù)合儲能電站設(shè)計(jì)之初，這個(gè)問題就被充分考慮。

“實(shí)現(xiàn)電價(jià)低谷時(shí)充電，電價(jià)高峰時(shí)放電，為電網(wǎng)‘削峰填谷’穩(wěn)定運(yùn)行貢獻(xiàn)力量的同時(shí)，獲得經(jīng)濟(jì)效益?！睆垈魃庾x儲能電站的盈利模式。

據(jù)蓬萊發(fā)電設(shè)備管理部副主任李松濤介紹，今年“五一”期間，山東省午間時(shí)段的上網(wǎng)電價(jià)是-0.08元/度，晚間用電高峰時(shí)電價(jià)約0.6元/度，能利用好這個(gè)時(shí)段才能讓儲能電站實(shí)現(xiàn)效益最大化。

國能信控新能源業(yè)務(wù)中心總經(jīng)理張毅博告訴本刊記者，作為電廠智能化解決方案的提供商，多年的經(jīng)驗(yàn)讓他們對電廠經(jīng)營模式理解得更深，在搭建涉及交易決策的協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)時(shí)，作出了合理決策。

據(jù)張毅博介紹，調(diào)度系統(tǒng)包含能量調(diào)控與交易決策兩大模塊，以山東電力市場交易規(guī)則為前置條件，以復(fù)合儲能系統(tǒng)的綜合能效最優(yōu)化以及保障運(yùn)行安全可靠為目標(biāo)，綜合考慮鋰電池、鈉電池、液流電池的壽命、健康度、荷電狀態(tài)、運(yùn)行成本等，在各種電池間合理分配功率。當(dāng)然，還要參考市場預(yù)測信息，以經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)為目標(biāo)，尋找充放電計(jì)劃的最優(yōu)解，實(shí)現(xiàn)多形式復(fù)合儲能優(yōu)勢互補(bǔ)和高水平運(yùn)營。

“這樣，才能達(dá)到既保障電廠收益又主動支撐電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的效果?！崩钏蓾f。

項(xiàng)目每年充放電次數(shù)越多，電站的經(jīng)濟(jì)效益會越好。據(jù)悉，項(xiàng)目轉(zhuǎn)入商業(yè)運(yùn)營后，儲能電站可實(shí)現(xiàn)每天約9萬元的盈利。

為了對儲能電站多形式儲能系統(tǒng)進(jìn)行全面的、深入的綜合管控，蓬萊復(fù)合儲能電站還配置了一套儲能綜合運(yùn)維管控平臺，能夠從電池運(yùn)行機(jī)理方面對熱失控等故障提供及時(shí)、準(zhǔn)確的早期預(yù)警信息，以幫助管理人員及時(shí)采取措施，預(yù)防事故發(fā)生。平臺預(yù)警診斷準(zhǔn)確率大于95％，運(yùn)維成本降低20%，真正實(shí)現(xiàn)了降本增效。

有了儲能電站，機(jī)組響應(yīng)速度和調(diào)節(jié)能力都會提高。項(xiàng)目提升了機(jī)組支撐電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力，還能通過現(xiàn)貨交易、容量補(bǔ)償和輔助服務(wù)等提升相關(guān)收益?！崩钪侨A說，“健全儲能收益機(jī)制，是引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的必要條件?！?/p>

責(zé)編：楊琳""yanglin@ceweekly.cn

美編：孫珍蘭