鄭建斌:儲能調頻技術在火力發電廠應用技術中的注意事項
3月21日,“2018首屆全國儲能技術在電力調頻輔助服務市場中應用高層研討會”在太原理工大學成功召開。
本次研討會由中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會、太原理工大學、深圳市科陸電子科技股份有限公司、廣東猛獅新能源科技股份有限公司、浙江南都電源動力股份有限公司、惠州億緯鋰能股份有限公司、浙江超威電力有限公司、成都特隆美儲能技術有限公司、山東圣陽電源股份有限公司、陽光電源股份有限公司主辦,中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司、北控智慧能源投資有限公司、中天儲能科技有限公司、深圳市雄韜電源科技股份有限公司、北京睿能世紀科技有限公司、北京國能伏安節能科技有限公司、烯晶碳能電子科技無錫有限公司、萬匯通能源科技有限公司、美國麥克斯威科技有限公司支持,中國儲能網承辦。
在會議上,中國能建院山西省電力勘測設計院有限公司高級工程師鄭建斌發表了題為《儲能調頻技術在火力發電廠應用技術中的注意事項》的主題演講,全文內容如下:
鄭建斌:各位專家大家下午好,我是山西省電力勘測設計院的鄭建斌,我匯報的題目是《儲能調頻技術在火力發電廠應用中的注意事項》。
設計院做設計主要是依據規范來的,但是目前的儲能系統,雖然集成系統沒有現行的規范,但是對于儲能系統內部的蓄電池系統、BMS、PCS等等都是有相關的規程規范的。
儲能系統在設計工程的過程中,除了關心儲能系統本身的安全以外,還要關心儲能系統是否能夠接入到電廠里面,而且接入到電廠以后,對電廠的影響有哪些。
這是一個火力發電廠中比較常見的儲能性的拓撲圖。實現這些也是需要一套控制系統來實現的。目前,山西市場范圍內的儲能系統主要是依托于30萬和60萬的火電機組,容量是9MW和15MW,在材料選擇上也是磷酸鐵鋰和鋰電池,這是主流。
目前,山西市場按3%規劃的話,儲能調頻的容量應該在300MW左右,但是目前山西市場上,前期已經投入開始的應該有10家左右,應該在100MW左右,應該還有一些容量。
火電廠的選址(儲能系統的選址),選擇合適的儲能系統的布置,是儲能系統接入火電廠的必要條件之一。根據火電廠的特性,特殊環境,如果是前期選址不好的話,對后期工程的設計、施工、消防驗收以及運維都會受到影響。不過目前山西市場的在消防這塊管得也是比較緊的。選址的時候一定要注意周邊建筑物的安全防火距離。由于儲能系統是接在高廠變的低壓側,這個時候就要參照《防火設計規范》,要考慮變壓器、空冷柱等的安全防火距離。選址的時候一定要注意地下管網,因為火電系統的特殊性地下管網非常復雜,再加上火電廠的時間年限比較久,加上改造等,都要注意。在整個安全圍欄的設置也可以參照規程規范,包括對圍欄的高度等都有要求。集裝箱之間的間距目前是比較緊張的,可能會考慮到集裝箱如果發生火災的話,會互相影響,但是目前間距放到多少合適,還在探討中。場地的選擇要考慮排水,整個層面的布置和選址的時候要根據當地的水資源、排水坡度等等。還有一個重要的是消防要求,我們建議可以參考相關的設計,做四周的環形消防通道,并與全城的消防通道連接。
目前的30萬或者60萬儲能系統的功率是9MW或者19MW,它就要求變壓器有這么大的余量,但是實際工程設計過程中,高廠變肯定沒有這么大的設計余量,不然前期的驗收也過不去。這樣就會出現兩個誤區:1.以變壓器的實際運行負荷來驗算變壓器的容量,混淆統計負荷和實際運行負荷的概念,可能會造成因變壓器過載引發事故;2.調整運行方式,減少其中一個母線段的負荷,不考慮母線實際需求負荷與儲能系統的放電負荷,存在安全隱患,可能會出現高廠變有功功率倒送現象。這種情況一般在30萬機組里很少,因為30萬機組充電最大是9MW,高廠變低壓側的容量基本可以抵消掉儲能系統的輸出容量,但是有時候機組出力小的話,還要進行調頻,也可能出現這種情況。現在60萬機的情況就比較多了,包括我們現在在做的方案里,因為60萬機的容量應該在1.5萬左右,通常的高廠變的容量肯定是滿足不了需求,這時候他就要進行一些電源改造。
對于儲能系統廠家來說,我肯定是希望他能夠進行深度調節、成本回收。對電廠,或者從我們設計角度來考慮,我們就要考慮變壓器本身是否能夠滿足,而且前期的配置保護是否能滿足。目前,我們和三大變壓器廠都進行了聯系討論,應該是沒有什么影響。一個是布置,一個是容量是兩個需要注意的地方。儲能系統既然作為電廠的一部分,肯定是跟火電廠用電規范要求來校驗變壓器的容量。
儲能系統接入以后對電廠的影響:
1.儲能系統對高廠變的影響;
2.儲能系統對電廠高壓母線及設備短路水平的校驗;
3.儲能系統的啟動/放電對母線電壓的沖擊;
如果儲能系統的接入使得高廠變的母線短路不能滿足,那成本就要加大了,整個母線段,包括高壓配電柜都要換。
儲能系統內部的消防及安全設計,國家已經出了一些國標,還在試運行階段。儲能系統電池組、配電系統、消防系統等復數系統應采用具有相關資料的設備廠家產品。同一集中箱的電池系統、控制系統等進行防火隔離。
除了蓄電池本身以外,我們在設計過程中也會考慮整個儲能系統對電廠周邊的影響,剛才提到環形消防通道,也提到,如果整個儲能系統發生火災,要怎么處理?我們現在設計過程中也有這個疑問。儲能系統的消防監控要納入全廠的消防監控系統,進行全廠聯防。要制定完善的儲能系統管理制度、操作運行規程及消防應急預案。有資質的設計單位進行消防專篇的設計,并進行報審。
目前的儲能商業運行模式大部分都是合同能源管理的方式。在做可研預算的時候有自己的規則,對于電廠來說,他做可研預算的時候也有一定的規程規范要求,包括編制依據、深度、編制原則都是有規范要求的。
責任編輯:繼電保護
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