多站合一，滿(mǎn)足城市綜合用能需求
今年3月，國內容量最大的電化學(xué)儲能電站在南京江北新區開(kāi)工建設。據介紹，江北儲能電站最大充放電功率達13.088萬(wàn)千瓦，總存儲容量26.86萬(wàn)千瓦時(shí)，是國內在建容量最大的電化學(xué)儲能電站，作為國內首個(gè)城市能源綜合體，它包含了變電站、儲能電站、電動(dòng)汽車(chē)充電站、分布式光伏電站和數據中心。
作為江蘇打造“智慧城市”的重要項目之一，江北儲能電站后續將規劃探索采用變電站+儲能站+光伏充電站+數據中心“多站合一”的方式建設運營(yíng)，以此實(shí)現能源、數據的融合共享。
“多站融合包括變電站、數據中心、綜合能源站、5G等，實(shí)現能量的交換。整個(gè)大電網(wǎng)也是儲能系統，只不過(guò)是動(dòng)態(tài)儲能。”中國電力科學(xué)院配電所微網(wǎng)室主任、教授級高工吳鳴告訴記者。
據了解，基于變電、儲能、充電、分布式電源、數據中心、通信基站多合一的能源站技術(shù)，將破解大城市用能負荷、電動(dòng)汽車(chē)等快速增長(cháng)與電網(wǎng)發(fā)展不匹配瓶頸，提升電網(wǎng)綜合效率效益，提升新能源的消納能力，提升供電可靠性，滿(mǎn)足城市建設對能源、環(huán)境的綜合要求。
在儲能站開(kāi)工建設的同時(shí)，220千伏的城市樞紐變電站和新能源汽車(chē)充換電站也開(kāi)始施工。變電站作為傳統電站的主要功能兼容在城市能源綜合體中，與之配套的還有一座新能源汽車(chē)充換電站。建成后，電站附近的新能源汽車(chē)用戶(hù)可以隨意進(jìn)入園區對汽車(chē)進(jìn)行充換電。
吳鳴認為，多站融合作為新興模式，其中的電池成組系統、電池并網(wǎng)模式、控制方式、測控保護、能量管理系統等有很多技術(shù)細節和質(zhì)量有待進(jìn)一步優(yōu)化提升。據了解，該城市能源綜合體新的理念和模式將有望逐步推廣到全國的中心城市。屆時(shí)，更多的風(fēng)電、光伏等清潔能源可以存起來(lái)，供城市隨時(shí)取用；每一臺電動(dòng)汽車(chē)，都可以成為城市移動(dòng)的“充電寶”；每一個(gè)用電戶(hù)都可以變成一個(gè)虛擬電廠(chǎng)，能量實(shí)現雙向流動(dòng)。
分布式電源+儲能，實(shí)現多種能源調配與優(yōu)化
智慧能源互聯(lián)網(wǎng)作為智慧城市建設的一個(gè)重要方面，得到了越來(lái)越多的關(guān)注。儲能系統作為重大基礎設施，在智慧城市建設中將擔當“重要角色”，在用戶(hù)側包括削峰填谷、需量調節和售電等其他領(lǐng)域的延伸等多個(gè)應用場(chǎng)景。
北控智慧能源有限公司技術(shù)總監唐煥集認為，當前能源發(fā)展面臨三個(gè)方面的主要問(wèn)題，一是隨著(zhù)可再生能源發(fā)電占比增加，電網(wǎng)安全和穩定性受到威脅；二是供電模式向分散式、靠近用戶(hù)側的供電模式發(fā)展，供電可靠性要求更高，控制策略更加復雜；三是電力負荷高速增長(cháng)帶來(lái)的電網(wǎng)快速擴容的需求。儲能作為一種柔性工具，成為解決上述問(wèn)題的支撐技術(shù)，是能源發(fā)展過(guò)程中的剛需。
微電網(wǎng)是目前儲能最主要的應用領(lǐng)域。唐煥集介紹說(shuō)，當多個(gè)“分布式電源+儲能”組合時(shí)，就實(shí)現多種能源的調配與優(yōu)化，即微電網(wǎng)。作為微電網(wǎng)中必不可少的部分，儲能在微電網(wǎng)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。在微電網(wǎng)運行中，有兩種運行模式：并網(wǎng)運行模式和孤島運行模式。在微電網(wǎng)孤島運行模式時(shí)，能量來(lái)源于分布式能源和儲能電池，當分布式能源的出力小于負荷需求時(shí)，就會(huì )存在一定的功率缺額，解決功率缺額的方法就是在微網(wǎng)系統中配備一定容量的儲能設備。
“比如，在江蘇的一個(gè)容量為8MW的光伏電站，其電池儲能系統為10MW/40MWh，具有10套充電樁系統。其運營(yíng)模式為整套系統所產(chǎn)的電能先給工廠(chǎng)供電，如果多于工廠(chǎng)的用電需求則把多余的電量并到大電網(wǎng)上。該項目通過(guò)能源管理系統的智能控制，有效地降低工廠(chǎng)的基本電費，為工廠(chǎng)每年節約15%的電費支出。”唐煥集表示，與此同時(shí)，項目能源管理系統利用人工智能算法，還可為電網(wǎng)提供調壓和調頻服務(wù)。
鉛炭電池循環(huán)壽命長(cháng)且安全性好
儲能技術(shù)多應用于經(jīng)濟發(fā)展快速、用電量巨大的地區，希望通過(guò)新的調峰手段緩解峰谷用電需求。在當前投入應用的儲能技術(shù)中，電化學(xué)儲能(電池儲能)具有響應速度快，負荷控制精準等優(yōu)勢，且建設不受地域限制，建設周期短，成本相對較低，不消耗化石燃料，不產(chǎn)生污染排放，因而應用面相對較廣，也比較適合現在智能微電網(wǎng)發(fā)展的需求。與此同時(shí)，電池儲能可貫穿于電力發(fā)、輸、配、用各個(gè)環(huán)節，使得實(shí)時(shí)平衡的剛性電力系統變得更加柔性，最終改變電力系統的基本形態(tài)和功能。
而在電池儲能組成當中，常見(jiàn)的載體主要有鉛酸電池、鉛炭電池、鋰離子電池、液流電池、鈉硫電池，不同的電池具有不同的性能特點(diǎn)。國內儲能項目投運規模較大的浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司，在用戶(hù)側儲能領(lǐng)域主要采用的是鉛炭電池，該公司相關(guān)負責人解釋稱(chēng)，鉛炭電池是一種將具有電容特性或高導電特性的炭材料加入到負極的升級版的鉛酸電池。“既保持了電池高能量密度，又具有超級電容器高功率、快速充放電、循環(huán)壽命長(cháng)的特點(diǎn)，同時(shí)具有較高的成本優(yōu)勢，安全性較好。公司投資建設的全球目前規模最大的商業(yè)化儲能電站——江蘇無(wú)錫新加坡工業(yè)園智能配網(wǎng)儲能電站使用的就是鉛炭?jì)δ芗夹g(shù)。”
該電站在配電端為園區提供的儲能服務(wù)，與產(chǎn)業(yè)園共同為園區企業(yè)提供綜合能源服務(wù)，結合分布式可再生能源與智能微電網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現了傳統能源與新能源多能互補和協(xié)同供應。上述負責人補充說(shuō)道，這個(gè)項目以削峰填谷為主，附帶需求側響應、應急供電，改善電能質(zhì)量等功能，也是江蘇省網(wǎng)第一個(gè)安裝計量電表的項目，同步接入了江蘇省的互動(dòng)調度平臺，參與江蘇省網(wǎng)的需求側響應，開(kāi)創(chuàng )了“投資+運營(yíng)”的新的模式。
浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司總工程師吳賢章表示，公司基于先進(jìn)的鉛炭電池技術(shù)和成熟的儲能技術(shù)，提出了園區級“增量配網(wǎng)+”儲能服務(wù)。利用儲能系統所具備的“虛擬電廠(chǎng)”優(yōu)勢，實(shí)現園區用電精準化管理及智能化運營(yíng)，優(yōu)化園區配網(wǎng)側的電費管理。同時(shí)，調節園區的負荷峰值平衡，提供智慧節能用電與應急供電，實(shí)現電力需求側響應。
