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国网湖南电科院:严控关键设备质量 筑牢储能安全屏障

北极星智能电网在线  来源:国家电网报  作者:贺蓓  2021/12/21 15:50:56  我要投稿  

北极星智能电网在线讯:12月17日20时,在湖南郴州韭菜坪储能电站内,现场工作负责人熊尚峰正在指导运维人员断开试验电源开关。他们刚刚完成了郴州韭菜坪储能电站并网测试中的低电压穿越能力测试项目。

在碳达峰、碳中和目标背景下,为提高电网消纳新能源的能力,电化学储能电站得到大力推广。它如同超大容量的“充电宝”,可以有效调节电网的昼夜峰谷差,提高电网运行稳定性。

目前,并入湖南电网的储能电站有7座,总容量为24万千瓦时。湖南电力科学研究院“电博士”储能柔性攻关团队于2020年12月份成立。团队以设备和电网安全为出发点,围绕储能电站关键设备的制造工艺、不同设备之间的协同关系、设备对电网安全稳定的影响等方面深入研究,先后开展了储能电站设备抽检、系统调试、并网测试和参数建模等工作,建立健全储能电站评估标准体系,支撑储能电站健康有序发展。

强化储能电站设备质量管控

电池和电池管理系统(BMS)是储能电站的核心设备。目前主流的电池为锂电池,能量密度大,一旦发生故障,可能产生可燃气体甚至起火爆炸。BMS可监控电池组中各单体电池的状态,避免电池状态差异造成电池组性能衰减或出现其他问题。今年6月份,针对储能电站核心设备的质量工艺和安全性能,“电博士”储能柔性攻关团队依托湖南电科院的储能电池性能检测实验室和半实物仿真平台开展储能电站关键设备质量管控研究。

“我们不仅开展了针对电池容量、效率、一致性的常规测试项目,还着重进行了电池在高温、短路、过充过放电等极端情况下是否会发生膨胀、冒烟甚至起火爆炸的安全性能评估测试。”团队电池检测负责人徐松博士介绍。

半实物仿真平台可以模拟储能电站电池所处的各种运行工况和外部运行环境。“我们将半实物仿真平台与BMS连接,利用半实物仿真平台模拟电池极端运行工况,从而判断BMS在电池管理和电池保护方面是否存在逻辑漏洞和安全隐患。”BMS检测员龚禹生补充道。

目前,“电博士”储能柔性攻关团队已经完成湖南电网储能一期工程的延农、芙蓉和二期工程的九仑、磨石、韭菜坪储能电站的设备抽检工作。在几个月的设备检测中,团队发现部分电池在短路试验时出现鼓包现象,部分BMS出现采样模块异常、保护控制逻辑不符合标准、硬件结构存在安全隐患等问题。根据测试结果,团队对不同厂商的BMS控制逻辑、保护功能等提出了针对性的整改优化意见,并督促厂商整改。

确保储能设备稳定联动

储能电站的核心设备质量过关了,保证它们联动起来稳定动作也至关重要。“电博士”储能柔性攻关团队为此开展了储能电站系统调试、并网测试和参数建模工作,全面量化分析在运设备及其系统,提升各储能电站的实际运行水平。

据团队现场试验负责人肖俊先介绍,储能电站系统调试中的对拖联调试验是湖南电科院首创的一种方法,利用电池出厂后的剩余电量模拟储能电站不同运行工况,在储能电站并网前检验各控制系统指令及逻辑。联调试验还可以检验不同储能单元之间是否存在相互干扰、特殊工况下告警报文及保护动作是否正常等,提前发现储能电站设备问题,防止储能设备故障、隐患进入电网。

在系统调试的基础上,为进一步提升储能电站并网运行性能,“电博士”储能柔性攻关团队设计了一套电网模拟装置。装置能够在不影响实际电网正常运行的前提下模拟储能电站的极端电网运行情况,检验储能电站的设备性能及在极端运行情况下对电网的支撑能力。

“电博士”储能柔性攻关团队根据现场测试数据构建储能电站参数模型,开展储能变流器及厂站级功率调节性能测试,一次调频测试以及高、低压穿越测试等,满足电网对规模化储能的调控需求。由此建立的储能电站参数模型可以供调度部门开展电网运行分析计算和方式制订等工作。

目前,“电博士”储能柔性攻关团队已经完成湖南省7座储能电站的前期调试工作及蚂蟥塘储能电站的并网测试、参数建模工作。在调试及并网测试过程中,团队发现了许多共性问题。为解决这些问题,团队联动生产厂家一起分析程序代码及波形,反复验证、细致求证,杜绝将问题带入电网。

为储能电站建设积累经验

“电博士”储能柔性攻关团队经过数月的努力,发现了湖南电网储能一期及二期工程储能电站的设备质量、设备性能、控制逻辑、保护功能以及通信等方面存在的问题,并跟踪设备厂家整改情况,为后续储能电站的建设积累经验。

下半年,“电博士”储能柔性攻关团队结合现场实战经验,组织开展了储能电站调试及并网试验技术的研究,形成了电化学储能电站调试技术规范、电化学储能电站调度控制系统技术要求、电化学储能电站控制模型参数实测技术要求、电化学储能电站自动发电控制与自动电压控制系统测试技术规范等26项标准及规范。这些标准及规范可指导湖南电网储能二期工程的现场调试、并网测试及参数模型测试工作。团队编制的《电化学储能电站储能设备技术监督规程》于11月30日成为中国电工技术学会标准。

目前,“电博士”储能柔性攻关团队已发表论文6篇,申报专利32项。另外,团队还在组织开发基于统一控制策略的4S架构储能系统,进一步提升储能电站的暂态快速响应能力和灵活调控能力,更好地支撑新型电力系统构建。

目前,湖南电科院已具备设备入网检测、储能电站调试、并网测试、参数实测建模、标准制订、产品研发等能力,形成了较为完善的技术监督体系,将为更科学、更规范地建设储能电站贡献力量。


原标题:严控关键设备质量 筑牢储能安全屏障

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