电化学储能行业创新与应用典型案例：华能乌什175MW/700MWh储能示范项目

　　储能中国网获悉，近日，中国电力企业联合会发布了24个电化学储能行业创新与应用典型案例，旨在进一步推动行业安全高质量发展，发掘总结并交流推广成功经验和有益做法，发挥典型引领作用。典型案例——“华能乌什175MW/700MWh储能示范项目”。

　　华能乌什175MW/700MWh储能示范项目

　　乌什县华能新能源有限责任公司

　　一、项目简介

　　太阳能和风能等新能源受天气、季节、地理条件等多种因素影响，发电效果具有较大的波动性和不确定性。新能源配储可以有效解决新能源发电不稳定的问题，提高电力系统的可靠性和稳定性，提高能源利用效率。

　　分散式储能和集中式储能是两种重要的储能方式。集中式储能方案拓扑结构简单，采用一级AC/DC，直流侧电池直接并联。但这种拓扑结构达到百兆瓦规模时，会出现一些问题，例如直流拉弧、直流侧的并联容量损失、并联环流等。

　　为解决上述问题，华能乌什700MW光伏系统配置175MW/700MWh分散式磷酸铁锂电池电化学储能系统。储能系统投运后主要参与新疆维吾尔自治区电力辅助、电网调峰等服务，年消纳新能源电量约25200万kWh，压减煤炭消纳约10.8万t，有效提升新疆电网调节能力、增强电网稳定性。

　　二、解决方案

　　华能乌什700MW光伏储能电站总规模175MW/700MWh(分散式)，采用户外集装箱布置方案，共建设2座独立储能电站，1号储能电站建设规模为100MW/400MWh，2号储能电站建设规模为75MW/300MWh，1号储能电站接入原有220kV果鲁克光伏汇集站的35kV扩建间隔，2号储能电站接入新建华能阿热勒220kV汇集站的35kV间隔。储能单元之间采用环网接线，逆变器升压后，分单元经35kV集电线路接至升压站35kV配电装置。

　　1号储能电站共包含17套5.76MW升压舱、1套2.88MW升压舱和70套5.734MWh电池舱。4套电池舱对应1套PCS系统，共18个储能单元(17个5.76MW/22.936MWh单元和1个2.88MW/11.468MWh单元)。储能系统功率为5.76MW(或2.88MW)、充放电倍率为0.25C，采用高安全性、高可靠性磷酸铁锂电芯进行系统设计。每套电池舱标称容量为5.734MWh，配置控制柜、开关柜、热管理系统、消防系统，并集成安装在标准的预制舱中。每个电池柜由20个磷酸铁锂电池箱串联而成，由1套电池管理系统管理。每个电池箱由20个280Ah LFP电芯通过1P20S方式进行成组，由1个电池监测单元管理。该项目具有建设周期短、占地面积小、运维成本低、安全性高等特点。

　　图1 华能乌什储能1号电站(100MW/400MWh)

　　2号储能电站共包含22套3.35MW升压舱、1套1.52MW升压舱和44套6.709MWh液冷电池舱、1套5.963MWh液冷电池舱，2套6.709MWh电池舱对应1套3.35MW PCS系统。储能系统功率为3.35MW(或1.52MW)、充放电倍率为0.25C，采用高安全性、高可靠性磷酸铁锂电芯进行系统设计。每套电池舱标称容量为6.709MWh(5.963MWh)，配置控制柜、开关柜、热管理系统、消防系统，并集成安装在标准的预制舱中。每个电池柜由8个磷酸铁锂液冷电池箱串联而成，由1套电池管理系统管理。每个电池箱由52个280Ah LFP电芯通过1P52S方式进行成组，由1个电池监测单元来管理。该项目具有建设周期短、占地面积小、运维成本低、安全性高等特点。

　　图2 华能乌什储能2号电站(75MW/300MWh)

　　储能电站采用华能自主研发的1500V电压等级模块化分散式储能变流器，具有系统惯量高、电压与频率支撑能力强等优势，通过对储能系统电池能量的精细化管理和智能化管理，可平抑新能源发电波动，提升电网调节能力，有效应对电网负荷峰谷差大、变化快等问题，为电力系统安全稳定运行提供有力支撑。

　　分散式电池储能系统与传统集中式储能系统相比，在电池簇工作状态一致性、系统容量可用率、效率、循环寿命、故障下系统可用率、故障预警能力、运维难度、安全性等多个方面具有优势，各项技术指标处于国际领先水平。

　　图3 分散式储能的具体拓扑示意图

　　模块化PCS采用一级AC/DC拓扑，将多个PCS模块集中在一套控制器内控制，在交流侧并联，在直流侧可灵活选择独立接入电池。

　　三、关键点与创新点

　　1.分散式储能系统

　　本项目首次采用华能自主研发的1500V电压等级模块化分散式储能变流器，相较于集中式储能系统实现了电池簇的虚拟并联和簇间解耦，实现了电池模块的独立控制。在模组故障时，实现了模组单个切离抽出，消除了安全隐患及对其他电池模组的影响，可将安全风险降到最低，有效解决了电池簇之间的并联失配、并联环流问题。

　　图4 分散式储能与集中式储能拓扑对比

　　针对每个电池簇设计优化的能量分配策略，实现电池簇能量的最大化利用及电池簇之间的主动能量均衡控制，大大延长了电池系统整体循环寿命，并支持新旧电池簇混用。

　　图5 分散式储能系统均衡与寿命

　　2.消防系统

　　本项目2号储能电站采用压缩空气泡沫消防灭火系统和水消防全方面保护储能设备，具有灭火效率高、不复燃、长时间持续提供泡沫、持续降温的特点。

　　压缩空气泡沫由水、泡沫液与空气组成，在一定压力下充分混合产生均质泡沫。泡沫呈微六边形结构，细腻均一，析液时间长，可迅速隔离氧气，扑灭明火，持续降温，防止复燃。压缩空气泡沫灭火方舱在接收到相应的指令时，能够快速响应，启动系统内部各部件，生成压缩空气泡沫，通过管网、喷头、泡沫枪释放到指定区域，提高储能电站安全性。

　　3.国产化能量管理系统

　　站控层主机操作系统设备均采用国产化协调控制器设备及操作系统。支持国产时序数据库，高压缩比，节省空间90%以上。采用全数据秒级存储。历史数据能存储10年以上。

　　设备国产化可以提高国内产业的技术创新和自主研发能力，还可以带动就业、降低环境污染、推动传统产业升级，实现从低端加工制造向高端技术创新方向的转变，提高产业附加值和国际竞争力。

　　图6 能量管理系统

　　四、实际成效

　　华能乌什700MW光伏储能项目的投运，提升了新疆电网调节能力、增强了电网稳定性，改善了电网用电负荷压力峰谷差大、变化快速、新能源消纳等问题，为电力系统稳定运行、提升新能源资源综合利用率、助力构建以新能源为主体的新型电力系统提供强有力支撑，具有良好的示范引导作用，指导储能技术良性发展。

　　五、经济效益及推广前景

　　华能乌什700MW光伏储能项目的建设与运营带动当地加工制造业、运输业、服务业、地方材料供应等多种产业的发展，能够拉动地区经济投资，开辟新的经济增长点。不仅能直接推动乌什县经济的发展，还能带动相关产业的快速发展，具有一次投资、长期受益的综合效应。

　　随着全球能源结构的转型和新能源的快速发展，储能技术将在保障能源稳定供应、提高能源利用效率以及推动能源转型等方面发挥越来越重要的作用。

　　六、团队介绍

　　团队成员共24名，平均年龄36岁，拥有研究生学历人员8人。团队成员专业领域涉及管理、财务、造价、材料、电气、电力电子、大数据等多个学科。