該項(xiàng)目建成后將提高遼寧電網(wǎng)尤其是大連電網(wǎng)調(diào)峰能力，并將驗(yàn)證液流電池儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用的有效性，探索儲(chǔ)能電站的應(yīng)用條件，為我國儲(chǔ)能電站的發(fā)展和國家相關(guān)政策措施的制定提供依據(jù)，同時(shí)也將大大推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

 

 

大連液流電池儲(chǔ)能電站項(xiàng)目位于遼寧省大連市，建設(shè)規(guī)模為200MW/800MWh。按照“統(tǒng)一規(guī)劃、分期建設(shè)、逐步接入、整體調(diào)度”的原則組織實(shí)施，一期建設(shè)100MW/400MWh，待建成穩(wěn)定運(yùn)行后，再連續(xù)建設(shè)二期100MW/400MWh。

 

在電站儲(chǔ)能介質(zhì)的選擇上，東北院經(jīng)過多方比較和深入研究，最終選擇全釩液流電池作為儲(chǔ)能介質(zhì)。和其他電池技術(shù)相比，全釩液流電池具有安全環(huán)保、循環(huán)壽命長、性價(jià)比高、充放電相應(yīng)時(shí)間快等多種優(yōu)點(diǎn)，而且目前國內(nèi)已經(jīng)有成熟項(xiàng)目。

 

全釩液流儲(chǔ)能電池的充放電循環(huán)壽命可達(dá)10000次以上，日歷壽命超過15年。由于全釩液流儲(chǔ)能電池的活性物質(zhì)—釩離子存在于液態(tài)的電解液中，在電池反應(yīng)過程中，釩離子僅發(fā)生價(jià)態(tài)變化，而無相變，且電極材料本身不參與反應(yīng)，因此電池壽命較長。

 

另外，釩離子的電化學(xué)可逆性高，電化學(xué)極化小，因而非常適合大電流快速充放電。與傳統(tǒng)電池相比，全釩液流電池更加適應(yīng)在過充、欠充、局部SOC區(qū)間等電網(wǎng)實(shí)際工況條件下運(yùn)行的要求。

 

相比于其他類型的儲(chǔ)能系統(tǒng)，全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)是在常溫、常壓條件下工作，這不但延長了電池部件的使用壽命，并且表現(xiàn)出非常好的安全性能。另外電解質(zhì)溶液可循環(huán)使用和再生利用，環(huán)境友好，節(jié)約資源。電池部件多為廉價(jià)的碳材料、工程塑料，使用壽命長，材料來源豐富，加工技術(shù)成熟，易于回收。

 

近年來，隨著全釩液流電池性價(jià)比的不斷提高，其受到的關(guān)注越來越多，更多的能源企業(yè)和研究單位致力于全釩液流電池的開發(fā)。該項(xiàng)目項(xiàng)目經(jīng)理李巖山介紹說：“全釩液流電池目前在國內(nèi)已累計(jì)實(shí)現(xiàn)裝機(jī)35兆瓦，已有項(xiàng)目驗(yàn)證了全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)的成熟性，證明了液流電池儲(chǔ)能的應(yīng)用能夠給電力系統(tǒng)帶來包括經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益等多重價(jià)值。”

 

 

通俗來講，儲(chǔ)能電站的作用就是在用電低谷期，把富裕的電能儲(chǔ)存起來，在用電高峰的時(shí)候，再將儲(chǔ)存的電能輸出使用，減少電能的浪費(fèi)。

 

儲(chǔ)能電站由儲(chǔ)能電池、儲(chǔ)能逆變器（PCS）、電池管理系統(tǒng)（BMS）、匯流變壓器、升壓(主)變壓器、高壓配電裝置等設(shè)備組成。充電時(shí)，系統(tǒng)將電能通過主變壓器，匯流變壓器，儲(chǔ)能變流器將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，通過儲(chǔ)能電池的充電過程，將電能儲(chǔ)存在電解液內(nèi)。放電時(shí)，通過儲(chǔ)能電池的放電過程，將直流電經(jīng)過儲(chǔ)能變流器轉(zhuǎn)化為交流電，再經(jīng)過匯流變壓器，主變壓器通過配電裝置將電能輸送到電網(wǎng)。

 

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，東北院深入研究，成功掌握了液流電池儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)技術(shù)。液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)由電堆、電解質(zhì)溶液、電解質(zhì)溶液儲(chǔ)液罐、磁力泵、制冷機(jī)、過濾器、蝶閥及相關(guān)的管路等組成。

 

電堆是由多個(gè)單體電池以疊加形式緊固的、具有多個(gè)管道和統(tǒng)一電流輸出的組合體，是構(gòu)成電池系統(tǒng)的核心單元。大容量儲(chǔ)能電站的電堆由若干電池陣列組成，電池陣列又由若干單體電池經(jīng)過串并聯(lián)組成。

 

儲(chǔ)能電站的電池管理系統(tǒng)需要對電池單體電壓、溫度、告警等信號進(jìn)線監(jiān)測，另一方面，儲(chǔ)能電站還需要利用這些監(jiān)測數(shù)據(jù)對PCS實(shí)施閉環(huán)控制，因此，對電池管理系統(tǒng)要求較高，數(shù)據(jù)量較大。

　

在本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，單體蓄電池容量為33千瓦，采用8串2并和8串3并的接線方案組成500千瓦和800千瓦兩種規(guī)格的儲(chǔ)能電池組。每個(gè)500千瓦或800千瓦儲(chǔ)能電池組配置一個(gè)500千瓦或800千瓦PCS。四臺(tái)500千瓦或800千瓦PCS接入1臺(tái)2500千伏安或4000千伏安低壓側(cè)四分裂的儲(chǔ)能變壓器，每12臺(tái)或9臺(tái)儲(chǔ)能變壓器串聯(lián)組成24兆瓦或28兆瓦儲(chǔ)能單元，每個(gè)24兆瓦或28兆瓦儲(chǔ)能單元經(jīng)1條集電線路接入變電站。

 

 

目前，遼寧電網(wǎng)以火電為主，水電比重嚴(yán)重偏低，電源結(jié)構(gòu)不合理；隨著核電、風(fēng)電等資源的開發(fā)利用，電網(wǎng)調(diào)峰越來越困難。大連電網(wǎng)以熱電和核電為主，調(diào)峰矛盾更為突出。

 

池儲(chǔ)能電站具有削峰填谷的雙重功效，是不可多得的調(diào)峰電源。大連液流電池儲(chǔ)能電站項(xiàng)目規(guī)模大，建成后可以從根本上解決遼寧尤其是大連電網(wǎng)調(diào)峰缺額問題，提高遼寧尤其是大連電網(wǎng)調(diào)峰能力、改善電網(wǎng)調(diào)峰狀況。

 

此外，目前遼寧省火電占總裝機(jī)的73.6%，水電、抽蓄等調(diào)峰電源僅占7.0%，調(diào)峰電源比重較低。大連電網(wǎng)中水電等調(diào)峰電源比重更是僅占0.1%。遼寧省地處高寒地區(qū)，調(diào)峰能力差的集中供熱機(jī)組比例呈逐年增加趨勢，受冬季供熱和廠房保溫等因素影響，電網(wǎng)調(diào)峰問題越來越突出。

 

“大連液流電池儲(chǔ)能電站項(xiàng)目可以有效調(diào)整遼寧尤其是大連電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)，緩解調(diào)峰壓力。因此，開發(fā)建設(shè)調(diào)峰電源是十分必要的。”李巖山介紹說。

 

隨著核電機(jī)組的陸續(xù)投運(yùn)，加上供熱機(jī)組調(diào)峰能力的匱乏，以及風(fēng)電出力的不確定和反調(diào)峰性，使遼寧尤其是大連電網(wǎng)調(diào)峰壓力不斷加大，電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻和電源安排日益困難。

 

特別是由于風(fēng)能的隨機(jī)性和不均勻性，風(fēng)電出力具有不連續(xù)性和間歇性的特點(diǎn)，無法為電網(wǎng)提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)，將增加電網(wǎng)的調(diào)峰需求。電池儲(chǔ)能電站的快速響應(yīng)和靈活性能夠彌補(bǔ)風(fēng)電的不連續(xù)性和間歇性，可以大幅提升電網(wǎng)對風(fēng)電的接納能力，為大力發(fā)展風(fēng)電，提高清潔能源利用水平創(chuàng)造有利條件。

 

不僅如此，電池儲(chǔ)能站可為重要負(fù)荷提供不間斷供電，并作為地區(qū)火電機(jī)組黑啟動(dòng)的輔助電源，對于提高大連市區(qū)南部電網(wǎng)的供電可靠性具有重要意義。

 

同時(shí)，由于電池儲(chǔ)能電站跟蹤負(fù)荷變化的能力強(qiáng)，可充分發(fā)揮調(diào)峰填谷雙倍解決系統(tǒng)峰谷差的運(yùn)行特性，降低火電調(diào)峰率，有效改善火電機(jī)組的運(yùn)行條件，延長火電機(jī)組的使用壽命，減少火電廠的燃料消耗。

 

大連液流電池儲(chǔ)能電站項(xiàng)目建成后，將有效改善遼寧尤其是大連電網(wǎng)運(yùn)行條件，避免棄風(fēng)現(xiàn)象，降低火電廠燃料消耗，減少污染物排放。也將為我國未來提高清潔能源利用比重，加快能源結(jié)構(gòu)調(diào)整探索出一條新路。