2018年4月，山西省右玉縣老千山風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)兩個(gè)12米長(zhǎng)、2.3米寬、2.4米高的集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)正準(zhǔn)備就緒，即將接受工程師調(diào)試安裝，接入風(fēng)電場(chǎng)35kV母線。區(qū)別于傳統(tǒng)儲(chǔ)能電站需要建設(shè)專用廠房、施工周期長(zhǎng)且固定無(wú)法移動(dòng)，移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)可進(jìn)行工廠化生產(chǎn)，具備環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、安裝簡(jiǎn)便、可擴(kuò)展性高的特點(diǎn)。

目前老千山風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)正準(zhǔn)備接受調(diào)式的1MW/1MWh移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)只是中國(guó)電科院主要參與的山西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“10MW級(jí)鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及工程示范”項(xiàng)目一期工程的掠影，預(yù)計(jì)至2018年底，將有共計(jì)10MW/9MWh的移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)接入老千山50MW風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)，并接入D5000系統(tǒng)與山西省地調(diào)進(jìn)行通信，參與電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試照片如下所示：

隨著電化學(xué)儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)內(nèi)不斷推廣應(yīng)用，越來(lái)越多這樣的移動(dòng)式儲(chǔ)能跋山涉水，被運(yùn)往祖國(guó)各地。中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司長(zhǎng)期從事儲(chǔ)能系統(tǒng)集成技術(shù)，與國(guó)網(wǎng)甘肅電力公司、國(guó)網(wǎng)吉林電力公司、國(guó)網(wǎng)福建電力公司、國(guó)網(wǎng)江蘇電力公司、欣旺達(dá)電子股份有限公司深度合作，先后在甘肅酒泉瓜州干河口風(fēng)電場(chǎng)、吉林白城、欣旺達(dá)園區(qū)、安溪等地部署了1MW/1MWh移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)、1MW/500kWh移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)、250KW/500KWh移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)、125kW/250kWh移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)等。這種結(jié)構(gòu)緊湊、工程建設(shè)周期短，能夠快速響應(yīng)客戶需求的移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)已成為電化學(xué)儲(chǔ)能未來(lái)主流的成組方式。而這種整齊劃一的集裝箱儲(chǔ)能內(nèi)部結(jié)構(gòu)又是怎樣的呢?今天我們就來(lái)一探究竟。

系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)

以1MW/1MWh集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)為例，系統(tǒng)一般由儲(chǔ)能電池系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、電池管理單元、專用消防系統(tǒng)、專用空調(diào)、儲(chǔ)能變流器及隔離變壓器組成，并最終集成在一個(gè)40英尺集裝箱內(nèi)，單個(gè)箱體的布局效果圖如下所示：

其中電池系統(tǒng)主要由電芯串并聯(lián)構(gòu)成：首先十幾組電芯通過(guò)串并聯(lián)組成電池箱，然后電池箱通過(guò)串聯(lián)組成電池組串并提升系統(tǒng)電壓，最終將電池組串進(jìn)行并聯(lián)提升系統(tǒng)容量，并集成安裝在電池柜內(nèi)。

監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)外通訊、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集、分析和處理的功能，保證數(shù)據(jù)監(jiān)控準(zhǔn)確、電壓電流采樣精度高、數(shù)據(jù)同步率及遙控命令執(zhí)行速度快;電池管理單元擁有高精度的單體電壓檢測(cè)與電流檢測(cè)功能，保證電芯模塊的電壓均衡，避免電池模塊間產(chǎn)生環(huán)流，影響系統(tǒng)運(yùn)行效率。

為了保證系統(tǒng)的安全，集裝箱內(nèi)配置了專用的消防及空調(diào)系統(tǒng)，其中消防系統(tǒng)通過(guò)煙霧傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、應(yīng)急燈等安全設(shè)備感知火警，并自動(dòng)滅火;專用空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)外部環(huán)境溫度，通過(guò)熱管理策略控制空調(diào)冷熱系統(tǒng)，保證集裝箱內(nèi)溫度處于合適區(qū)間，延長(zhǎng)電池使用壽命。

儲(chǔ)能變流器是將電池直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電的能量轉(zhuǎn)換單元，其可運(yùn)行于并網(wǎng)及離網(wǎng)模式。并網(wǎng)模式下變流器按照上層調(diào)度下發(fā)的功率指令與電網(wǎng)進(jìn)行能量交互;離網(wǎng)模式下儲(chǔ)能變流器可為廠區(qū)負(fù)荷提供電壓頻率支撐，并為部分可再生能源提供黑啟動(dòng)電源。儲(chǔ)能變流器出口與隔離變壓器連接，使一次側(cè)與二次側(cè)的電氣完全絕緣，最大程度保證集裝箱系統(tǒng)的安全。

典型工程介紹

1、甘肅酒泉瓜州干河口風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能示范工程

該工程來(lái)源于國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(863)“電網(wǎng)友好型新能源發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)及示范應(yīng)用”項(xiàng)目，工程地點(diǎn)位于甘肅省瓜州市甘北330kV升壓站內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣風(fēng)沙天氣較多。集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)在進(jìn)、出風(fēng)口處加裝通風(fēng)過(guò)濾網(wǎng)，在大風(fēng)揚(yáng)沙天氣時(shí)可以有效阻止灰塵進(jìn)入集裝箱內(nèi)部。本項(xiàng)目?jī)?chǔ)能系統(tǒng)容量為1MW/1MWh，經(jīng)0.4kV/35kV箱式變電站接入升壓站35kV饋線。作為項(xiàng)目主要參與單位，中國(guó)電科院為移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)制定了平抑風(fēng)電輸出有功功率的波動(dòng)的上層能量管理策略?，F(xiàn)場(chǎng)照片如下圖所示：

2、吉林來(lái)福風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)

該工程來(lái)源于國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目《儲(chǔ)能融合可控負(fù)荷提升供熱地區(qū)風(fēng)電就地消納能力的關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用》，選取來(lái)福風(fēng)電場(chǎng)及大安清潔供暖工程作為本項(xiàng)目的示范地點(diǎn)。由于工程位于東北地區(qū)，冬天極端惡劣天氣條件下室外環(huán)境溫度可達(dá)零下20攝氏度以下，而集裝箱的專用空調(diào)系統(tǒng)保證了電池儲(chǔ)能在低溫環(huán)境下的正常運(yùn)行。該項(xiàng)目移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)容量為1MW/0.5MWh，安裝在蓄熱式電鍋爐側(cè)，中國(guó)電科院作為項(xiàng)目主要參與單位提出了移動(dòng)式儲(chǔ)能電站的選址定容方案，并制定風(fēng)電-蓄熱式電鍋爐-儲(chǔ)能聯(lián)合運(yùn)行控制策略，提升風(fēng)電就地消納能力，同時(shí)提高配電網(wǎng)的電能質(zhì)量。

3、深圳欣旺達(dá)居民園區(qū)光儲(chǔ)微網(wǎng)示范工程

該工程來(lái)源于國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(863)“園區(qū)智能微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究與集成示范”項(xiàng)目，工程地點(diǎn)位于廣東省深圳市光明新區(qū)欣旺達(dá)居民園區(qū)內(nèi)，電池類型為鈦酸鋰，電池容量583kWh，使用一臺(tái)250kW的PCS經(jīng)過(guò)電能變換后接入微網(wǎng)。集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)以其緊湊的工業(yè)化設(shè)計(jì)，大大節(jié)約了園區(qū)內(nèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)的占地面積，在運(yùn)行模式上移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)采用了中國(guó)電科院制定的光儲(chǔ)微網(wǎng)上層能量管理策略，利用峰谷電價(jià)為園區(qū)節(jié)約運(yùn)行成本，同時(shí)還具備并離網(wǎng)無(wú)縫切換功能，保證園區(qū)在系統(tǒng)突然斷電情況下依然安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4、 福建安溪移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)

該儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝于福建省安溪感德鎮(zhèn)，系統(tǒng)容量為125kW/250kWh，由2個(gè)電池柜、1臺(tái)125kW儲(chǔ)能變流器、一套監(jiān)控系統(tǒng)和一套UPS電源組成。由于運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)地處偏遠(yuǎn)地區(qū)、地形險(xiǎn)惡、交通不便，集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)的防震功能保證了運(yùn)輸過(guò)程中集裝箱及其內(nèi)部設(shè)備的機(jī)械強(qiáng)度滿足要求，不出現(xiàn)變形、功能異常等故障。該項(xiàng)目?jī)?chǔ)能系統(tǒng)主要應(yīng)用模式是在用電低谷時(shí)由電網(wǎng)向電池組充電，用電高峰期時(shí)電池組放電回饋電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行局部削峰調(diào)谷，均衡用電負(fù)荷。通過(guò)該工程項(xiàng)目實(shí)施，福建安溪農(nóng)網(wǎng)試點(diǎn)配電臺(tái)區(qū)供電能力提高40%以上，有效提高電能利用效率。


移動(dòng)式儲(chǔ)能未來(lái)展望

移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)以其較為突出的靈活便捷性已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)輸發(fā)配送等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)固定式儲(chǔ)能電站相比，集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的集裝箱尺寸，允許遠(yuǎn)洋和公路運(yùn)輸，可以通過(guò)高架起重機(jī)進(jìn)行吊裝，可移動(dòng)性強(qiáng)，不受地域限制。另外集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)可進(jìn)行工廠化生產(chǎn)，直接在車間進(jìn)行組裝調(diào)試，大大節(jié)約了工程的施工和運(yùn)維成本，并實(shí)現(xiàn)事故隔離。相信隨著電池本體技術(shù)的不斷突破，移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量密度將進(jìn)一步提升，成本也會(huì)大幅度下降，移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)的實(shí)際價(jià)值將不斷體現(xiàn)，應(yīng)用范圍也會(huì)不斷擴(kuò)張，未來(lái)必定會(huì)成為推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命的重要載體，是能源互聯(lián)網(wǎng)中極具發(fā)展前景的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)。