中國儲能網訊：9月7—9日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司、國家能源局能源節(jié)約和科技裝備司、浙江省能源局聯(lián)合指導，中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會聯(lián)合232余家機構共同支持的第十二屆中國國際儲能大會在杭州洲際酒店召開。本次大會由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會、中國科學院電工研究所儲能技術組和中國儲能網聯(lián)合承辦。
大會以"共創(chuàng)儲能新價值，共建市場新格局"為主題，聚焦新型儲能安全持續(xù)發(fā)展，針對儲能產業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)等重點、熱點、難點問題展開充分探討，分享可持續(xù)政策機制、資本市場、新型儲能系統(tǒng)集成技術、供應鏈體系、商業(yè)模式、標準、示范項目應用案例、新產品以及解決方案的普及和深化應用。
來自行業(yè)主管機構、國內外駐華機構、科研單位、電網企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構等不同領域的913家產業(yè)鏈企業(yè)，3317位嘉賓參加了本屆大會，其中154家企業(yè)展示了儲能產品，可謂盛裝出席，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測認證等新型儲能全產業(yè)鏈。
大會組委會邀請國網冀北風光儲輸新能源有限公司副總經理兼總工程師劉漢民做《儲能電站安全性評價及測試的若干探索》主題報告。以下是發(fā)言主要內容：
劉漢民：非常高興跟各位分享一下我們國網風光儲輸電站這些年來取得的成果，包括我們最近做的一些創(chuàng)新探索。風光儲輸電站算是電力儲能應用的鼻祖，也見證了這些年儲能行業(yè)發(fā)展歷程，下面分享一下我們所做的一些工作。
介紹分三部分，第一部分整體介紹一下國家風光儲輸示范工程。第二部分是有關儲能應用技術的創(chuàng)新實驗，第三部分是在儲能安全技術的研究。
第一部分示范工程建設背景
新能源基地和大規(guī)模送出加劇了系統(tǒng)穩(wěn)定性問題，導資源特性導致儲備容量不足。前邊的專家也介紹了這是容量型問題，但是從電力系統(tǒng)的角度來講，更加關心的是將來大型新能源基地，千萬千瓦級的風光基地送出的穩(wěn)定性，這是整個行業(yè)的關注點，也是我們現(xiàn)在探索的方向。
未來“雙高”形態(tài)電力系統(tǒng)的需求，或者未來電網對新能源的需求，就是要大量的快速響應資源。就目前新能源場站和儲能系統(tǒng)來說，能起到一定作用但是規(guī)模還遠遠不夠。一方面新能源機組要提供一些穩(wěn)定支撐需求和具備高抗擾性能力，另一方面在場站層面，要提供調峰、調頻、調壓能力。
儲能本身具有靈活、快速的調節(jié)特性，是構建新型電力系統(tǒng)的重要組成部分。同時作為電力系統(tǒng)中一個新興產物，經歷了原材料、電池儲能產業(yè)、政策等因素帶來的波動。拋開安全性和經濟性來談儲能，在電源側、發(fā)電側，電網側、用戶側都是一個非常優(yōu)質的調節(jié)資源，無論國內外，裝機規(guī)模在逐年增加。
國家風光儲輸示范工程是2011年投運，采用當時最先進大容量國產風電機組，共建成10個風電場，總裝機規(guī)模500MW，光伏裝機規(guī)模100MW,儲能是70MW。國家風光儲輸示范工程是儲能在新能源應用領域第一個項目，也是當時規(guī)模最大的風光儲聯(lián)合發(fā)電項目，是國網公司在新能源應用大規(guī)模開發(fā)利用一個重要試驗、示范基地。
儲能電池的選型是示范工程的重點，我們采用了中航鋰電、比亞迪、ATL、萬向等知名企業(yè)的儲能系統(tǒng)。也率先應用了儲能虛擬同步技術、退役動力電池梯次利用技術?？側萘窟_到了33MW/95.8MWh。目前，國內運行10年以上的項目并不多，在電力儲能應用領域具有一定的代表性。
作為國家級示范工程，我們也聚焦未來電力系統(tǒng)的發(fā)展新形態(tài)，逐步在構建“雙高”實驗電網環(huán)境，通過儲能、風機、光伏，旋轉電源、可調節(jié)負載系統(tǒng)以及待測的設備的進行組網運行試驗。我們對未來電網形態(tài)做了一個“中試”。起步是在35kV和220kV等級上，立足于新技術試驗驗證、電網穩(wěn)定性研究，開展新能源裝備的輸入特性調整對電網穩(wěn)定性影響的關聯(lián)試驗研究。
第二部分介紹風光儲在儲能應用技術與試驗實證所做的工作
國家風光儲輸示范工程的儲能系統(tǒng)是通過多類型、大容量、集成并聯(lián)技術，在十年前實現(xiàn)33MW這一規(guī)模。隨著電子技術的快速發(fā)展，在儲能集成應用上面已經非?？茖W和先進了，各方面指標都有質的提升。
這是虛擬同步發(fā)電機工程，主要是在新能源大量輸出的時候，為應對系統(tǒng)慣量和能源缺失，做到了改善新能源場站的出力特性。風機單機、光伏單機、儲能的整站調節(jié)，是我們研究的重點的研究方向。我們搭建完成了10MW*0.33h的儲能系統(tǒng)開展相應的研究。
這是兩臺5MW*20分鐘電壓源型儲能虛擬同步發(fā)電機的曲線，當電網頻率變化、電壓變化的時候，通過動態(tài)調節(jié)輸出，給電網一個比較靈活的支撐，通過有功控制、無功控制、電流內環(huán)控制調節(jié)，從性能和響應效果來講遠遠優(yōu)于常規(guī)的火電和水電。從性能的角度來講，儲能是一個非常優(yōu)質的可調節(jié)能源。
風光儲輸電站也開展了退役動力電池梯次利用技術研究和示范運行。北京“4.16”儲能電站火災事故后，政策上從最開始的禁止梯次利用儲能電站到不宜建設梯次利用儲能系統(tǒng)，目前，整個行業(yè)表現(xiàn)出比較強的擔憂。自2017年、2018年我們就開始做這方面的實驗，總體上來講，結論上是梯次利用可以做，而且相應的安全性也不是我們想象的那么差，但是前期投資和運行成本高，壽命周期內經濟性未必就比新電池要好。站在社會效益的角度來講。隨著將來電動汽車或者大量的電池，包括儲能電站本身也會退役大量電池，這部分電池還是有價值的，怎么用還需要我們進一步研究。
這是我們做的幾套梯次利用動力電池儲能系統(tǒng)，用下來還可以的，但是也有一些問題，總體來說，目前梯次利用還是發(fā)展的比較慢。
在我們通過儲能構建的真實電網環(huán)境，逐步構建到了220kV，2018年也做到了500kV級，成功實現(xiàn)了電壓穿越和頻率試驗，在應對電網的暫態(tài)的電壓、頻率事件測試中，儲能的響應是非常好的。
這是新能源+儲能+調相機測試試驗，這是我們現(xiàn)在做的新一代儲能系統(tǒng)的試驗示范，有移動電源儲能車，第三代全釩液流。目前我們在做測試的第三代全釩液流，效率還是可以的，可以達到70%或者往上。
第三部分是儲能安全技術研究
我們從運行角度做的儲能安全性試驗，風光儲的儲能電站歷經10年運行，很多電池實際上已經進入了電池壽命的末端，在安全上面臨非常大的考驗。去年“4.16”火災事故后，我也面臨著一個能安全的評價問題，就是我們電池，不管是新的還是舊的，有多大風險，這個熱失控的過程是怎樣的，我們怎樣防護，帶著這些問題開展了安全試驗。
通過和應急部包括中電聯(lián)做了反復論證，共同搭建了一個鋰電池安全試驗平臺，這是我們做的電池熱失控試驗，從電池簇、儲能系統(tǒng)的角度上，探索安全的管控的底線。很多研究機構聚焦于預防技術研究，但是在電池簇或者電池系統(tǒng)發(fā)生熱失控后，我們對其產生什么樣的后果要有清楚的認識，站在安全的角度開展此次試驗。
這是我們做的實驗裝置，下面是集裝箱，里面整個結構，有紅外的、電壓的、溫度的，包括探視窗、線纜孔等等東西，這個電池是我們實際運行的，有一大堆電池箱，這一塊也是做的接近實際的實驗。
這是搭建的集裝箱實驗的內部照片，試驗對象有磷酸鐵鋰電池也有三元的，做了大概四五十次實驗，記錄了電池的電壓變化、氣體含量的變化、氣體含量示意圖，產生的氣體是氫氣、一氧化碳、乙醇、二氧化碳，里面一般氫氣和一氧化碳比較多，而且整個過程中，如果集裝箱密封性比較好，它是陰燃的過程。如果密封性不是很強或者是開放性的，是像點鞭炮一樣，一個一個點的過程。
這是我們截取了一段試驗視頻。4.16完了以后，大家認為是外部出了問題之后，可燃氣體或者是可燃物質在爆炸的房間里面做了積累，遇火花發(fā)生爆燃。這是我們的模塊試驗場景，這里面實際上只有兩節(jié)電池發(fā)生了熱失控。這個東西我們也計算過，一節(jié)電池如果過充，它的能量是巨大的。
這是三元電池熱失控試驗，三元電池的熱失控過程溫度是比較高的，一般在1000度左右，磷酸鐵鋰在四五百度。三元電池的危險性還是比較強的。逐步從一節(jié)電芯擴散至整個系統(tǒng)。對于三元電池發(fā)生熱失控后，即使有一節(jié)發(fā)生問題，運行人員是必須要撤離的。即便消防介質接入，如果不降溫是沒有效果的。（視頻）
對于系統(tǒng)級或者單個集裝箱熱失控我們也開展了模擬試驗，預制了四個水冷、防爆攝像頭。通過模擬過充的方式觸發(fā)單個模組的熱失控，逐步擴散到整個系統(tǒng)，從最開始的單個系統(tǒng)噴閥到整個集裝箱內布滿噴閥氣體，過程是迅速的，在電火花的加持下，很快會有一個爆轟的過程，且威力巨大。（視頻）
磷酸鐵鋰的溫度變化和三元的溫度變化是不一樣的，三元電池只要熱失控開始就是一千度，磷酸鐵鋰早起是四五百度，熱蔓延的速率也是不一樣的。
結論，運行安全角度來說，電池產熱率是指數(shù)變化，散熱率是線性變化。并聯(lián)結構會加劇劇烈程度，三元會更猛一點。儲能系統(tǒng)的過充更加危險，作用對象可能是一個串或者一個簇。如果磷酸鐵鋰單體熱失控，其危害程度要小很多。從運行來講，電池儲能系統(tǒng)熱失控發(fā)展和蔓延過程是有一定時間的，這個過程一定要加強監(jiān)測和保護。電壓保護、溫度保護、氣體保護，但是每一項都有它的缺陷。把每一項加在一起，可能對我們將來的安全運行更有幫助一些。
我的分享完畢，謝謝大家！
