中國儲能網(wǎng)訊：7月9-10日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會聯(lián)合江蘇省電機(jī)工程學(xué)會、國網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院、國網(wǎng)四川綜合能源服務(wù)有限公司、國網(wǎng)浙江綜合能源服務(wù)有限公司、中國能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計院有限公司、中國科學(xué)院電工研究所儲能技術(shù)組等單位共同主辦的“第五屆全國電網(wǎng)側(cè)暨用戶側(cè)儲能技術(shù)應(yīng)用高層研討會”在江蘇南通文峰酒店召開。
在本次會議上，廣州智光儲能科技有限公司建設(shè)運(yùn)維部經(jīng)理唐雙喜分享了主題報告《高壓級型儲能電站的安全與運(yùn)維技術(shù)》?，F(xiàn)在，小編經(jīng)過授權(quán)，將演講內(nèi)容整理如下：
唐雙喜：各位嘉賓、同行，早上好！我是來自廣州智光儲能科技有限公司，今天在這里非常榮幸和各位一起探討和學(xué)習(xí)。
我今天介紹的是高壓級聯(lián)型儲能電站安全與運(yùn)維技術(shù)，所以我們會講到的是一些實(shí)際的東西。主要分為四個方面介紹，一個是儲能發(fā)展背景，第二是儲能電站風(fēng)險點(diǎn)，第三是儲能電站的安全，第四是儲能電站的運(yùn)維技術(shù)。
儲能電站發(fā)展背景，這幾天專家講的非常多，儲能電站目前的大背景就是雙碳目標(biāo)，“碳中和，碳達(dá)峰”，這個是在習(xí)大大的倡導(dǎo)之下的雙碳目標(biāo)，故新能源的發(fā)展迎來更大機(jī)遇。而新能源的消納和可調(diào)控也是目前要解決的問題，這樣，我們的儲能就站在風(fēng)口之上了。而儲能系統(tǒng)里面最高效、最便捷的也正是電化學(xué)儲能系統(tǒng)。其實(shí)我在這里插一句，剛才趙總也介紹了，最早大型的儲能系統(tǒng)是國網(wǎng)張北風(fēng)光儲項(xiàng)目，這是國內(nèi)最早的，應(yīng)該是2012年。其次是2014年南方電網(wǎng)深圳寶清儲能電站項(xiàng)目，該項(xiàng)目也是國家863儲能科研項(xiàng)目，廣州智光有幸參與其中高壓級聯(lián)型儲能系統(tǒng)的研發(fā)與供貨，那一年我們正式跨入儲能行業(yè)，從2014年到今年，我們在這個行業(yè)深耕了將近6個年頭，積累了很多經(jīng)驗(yàn)。
自2014年開始之后，2017年~2020年，山西省和廣東省開始了儲能系統(tǒng)在火電廠AGC輔助調(diào)頻中應(yīng)用，廣州智光都參與了。廣州智光目前在火電廠AGC輔助調(diào)頻應(yīng)用中有6個項(xiàng)目的業(yè)績。
昨天新風(fēng)光的任總也介紹了高壓級聯(lián)型儲能技術(shù)。一直以來，廣州智光在高壓級聯(lián)型儲能技術(shù)方向上孤軍奮戰(zhàn)，昨天任總的介紹，讓我們看到了高壓儲電技術(shù)路線上的同行者，也希望以后有更多的同行在這條儲能技術(shù)路線上出現(xiàn)，我們把高壓級聯(lián)儲能技術(shù)做的更加完美，產(chǎn)品更加經(jīng)濟(jì)，讓高壓級聯(lián)型儲能技術(shù)更上一層樓。
第二，我講一下儲能電站的風(fēng)險點(diǎn)。主要是四個方面：設(shè)計，人員、管理和設(shè)備。
設(shè)計是指設(shè)計上存在缺陷，或者設(shè)計不合理，或者產(chǎn)品選型不規(guī)范，都可能有這樣的問題存在。人員主要是指后期的安裝調(diào)試及其運(yùn)維人員，安裝調(diào)試和運(yùn)維工程師，素質(zhì)參差不齊。管理主要是電站的運(yùn)維管理，存在制度缺失，管理不規(guī)范等。還有就是設(shè)備，整個儲能電站有很多高低壓電氣設(shè)備，而最關(guān)鍵的設(shè)備就是電池系統(tǒng)，昨天有很多專家介紹了電池系統(tǒng)：電池系統(tǒng)存在燃燒爆炸的風(fēng)險。
本頁是電池的風(fēng)險簡單介紹。電池系統(tǒng)安全事故的誘發(fā)因素主要有四個方面，分別是電池的本體，外部激源，運(yùn)行環(huán)境及管理系統(tǒng)。所以為了提高在儲能運(yùn)行過程中電池系統(tǒng)的安全性，我們要針對這些因素來設(shè)計和避免。過往，還是現(xiàn)在，全國及全世界儲能電站曾出現(xiàn)過一些大的事故，解決儲能電站的安全問題有賴于各位同行一起努力。
接下來，介紹儲能電站的安全設(shè)計。今天主要介紹的是高壓級聯(lián)型儲能電站的安全設(shè)計。首先向大家做一個高壓級聯(lián)型儲能系統(tǒng)的技術(shù)鋪墊介紹。這個跟昨天任總介紹的差不多，原理圖是一樣，就是采用H橋級聯(lián)型電力電子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每相由多個PCS功率單元串聯(lián)在一起，每一個PCS功率單元對應(yīng)一個電池簇，這綠顏色的就是電池簇，中間有4個IGBT圖標(biāo)的就是PCS功率單元。這種高壓級聯(lián)型電力電子技術(shù)其實(shí)已經(jīng)非常成熟了，上個世紀(jì)末的90年代，最早是應(yīng)用在國內(nèi)的高壓變頻器產(chǎn)品上，國內(nèi)很多做電力電子技術(shù)研究與應(yīng)用的同行把這種技術(shù)在高壓變頻器行業(yè)成熟應(yīng)用，后來又成熟應(yīng)用在SVG行業(yè)，如今又走進(jìn)了儲能行業(yè)。
這張儲能系統(tǒng)一次原理圖與高壓SVG一次原理圖有99%的相似性。簡單說一下核心：高壓級聯(lián)型儲能技術(shù)最優(yōu)的特點(diǎn)就是沒有電池簇的并聯(lián)，及優(yōu)良的電池均衡特性，后面會介紹。我們廣州智光也一直在大容量的儲能項(xiàng)目，倡導(dǎo)使用高壓級聯(lián)型儲能技術(shù)。在高壓級聯(lián)型儲能技術(shù)安全方面我們主要做了如下工作。
一個是規(guī)范設(shè)計：所有的設(shè)計必須參考國家標(biāo)準(zhǔn)，按照規(guī)范執(zhí)行，這是最起碼的。無論是電氣規(guī)范還是儲能行業(yè)及國家標(biāo)準(zhǔn)，一定要嚴(yán)格執(zhí)行。我們建議在大型的儲能電站有一套成熟的設(shè)計程序，有可研，有風(fēng)險評估，最后還有安評。
二是產(chǎn)品選型方面。我們要求所有儲能系統(tǒng)內(nèi)的產(chǎn)品一定有型式試驗(yàn)報告和認(rèn)證的，特別是PCS，電芯，及電池管理系統(tǒng)。
三是大家最關(guān)注的電池消防設(shè)計。目前儲能電站消防設(shè)計的國家標(biāo)準(zhǔn)沒有頒布，都是參考建筑行業(yè)的消防設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。消防設(shè)計的原則一定做到：提前預(yù)警與聯(lián)動，有效消防，防止復(fù)燃。目前了解到，行業(yè)內(nèi)很多消防系統(tǒng)，投運(yùn)后沒有經(jīng)過第三方的測試，消防系統(tǒng)是否能正常動作，打一個問號。我們要求所有的儲能電站在正式投運(yùn)之前進(jìn)行消防系統(tǒng)的第三方測試驗(yàn)收，這是比較安全和規(guī)范的做法。
四是要專業(yè)的技術(shù)隊伍。無論是儲能電站的工程設(shè)計，產(chǎn)品設(shè)計，還是安裝調(diào)試及運(yùn)維，都要求有專業(yè)、技術(shù)過硬的隊伍。
針對儲能電站的設(shè)計講一下我的觀點(diǎn)。儲能電站的設(shè)計包括很多點(diǎn)，我列出了其中幾個典型。
一個是PCS、BMS和EMS之間的保護(hù)聯(lián)動。目前行業(yè)內(nèi)，有的做PCS，有的只做電池管理系統(tǒng)。大家知道，一個儲能電站是一個集成的系統(tǒng)，包括的東西很多，不能自家只管自家的產(chǎn)品，一定要把各家的產(chǎn)品密切聯(lián)合起來，配合好，這是很關(guān)鍵的。
提前預(yù)警。提前預(yù)警有很多的方面，主要是通過BMS做到提前的預(yù)警，還有就是消防的提前預(yù)警。根據(jù)最新還沒有頒布的儲能系統(tǒng)消防國家標(biāo)準(zhǔn)要求，以后我們的儲能系統(tǒng)都要裝設(shè)可燃?xì)怏w探測器。估計之前投運(yùn)的儲能電站將面臨消防改造，但我覺得這還是非常有必要的。
溫度控制及散熱系統(tǒng)設(shè)計。目前儲能的溫度控制及散熱系統(tǒng)，專業(yè)名詞叫儲能電站熱管理系統(tǒng)。儲能電站熱管理系統(tǒng)和BMS電池管理系統(tǒng)都會把溫度相關(guān)檢測信號傳輸給EMS系統(tǒng)，但同時也要求熱管理系統(tǒng)與BMS電池管理系統(tǒng)之間的有信息交換。通過控制電芯的溫度來調(diào)整熱管理系統(tǒng)控制策略，做到電芯溫度的良好均衡性。電芯溫度的良好均衡特性，對延長電芯使用壽命，提高電芯的安全性非常重要。
還有就是大家比較關(guān)心的高壓級聯(lián)型技術(shù)的電池簇的絕緣與安全性。剛才大家看了這個圖，也知道整個電池簇是在高電壓的環(huán)境下運(yùn)行的，而電芯額定電壓只有3.2伏，怎么在高電壓的環(huán)境下安全運(yùn)行？所以大家對電池簇的絕緣和安全性很關(guān)注，我們也做了很多研究，目前已經(jīng)非常成熟和安全。
首先電池簇框架絕緣性一定非常好，還有就是：萬一電池簇發(fā)生絕緣擊穿或者高壓接地現(xiàn)象，不能對電池造成任何的電氣損害，比如說漏液，冒煙，起火，爆炸。我們廣州智光在這么多年研發(fā)設(shè)計及實(shí)施過程中，所有的電池簇框架絕緣要滿足35000V耐壓要求。這是我們試驗(yàn)站做的一個實(shí)驗(yàn)，包括了電池簇框架耐壓試驗(yàn)，及電池簇接地放電試驗(yàn)。電池簇在不同的電壓等級，對電池簇不同的位置點(diǎn)進(jìn)行放電。
大家看圖片上，試驗(yàn)人員通過高壓放電槍對電池簇其中一個點(diǎn)在靠近做接地放電試驗(yàn)，放電點(diǎn)產(chǎn)生放電弧光，持續(xù)過程中，電池沒有發(fā)生漏液，冒煙，起火，爆炸等任何現(xiàn)象。
電池簇溫度均衡性設(shè)計，大家也知道電芯的使用壽命和安全對溫度的要求是非常嚴(yán)格的。廣州智光從2014年開始儲能系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計，這么多年一直在不斷優(yōu)化，不斷的進(jìn)步，這個圖是我早幾天在現(xiàn)場提取的某一個電池簇24小時的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析后的曲線圖，這個圖是幾個曲線的集合，橫坐標(biāo)是時間軸，縱坐標(biāo)有溫度和電流及溫差值。
最上面的曲線，是整簇所有溫度測點(diǎn)的曲線疊加，中間藍(lán)顏色的是當(dāng)前電池簇運(yùn)行的直流電流，電流大的時候溫度往上走，沒有電流的時候溫度往下走。最下面的紅色曲線是本簇電芯溫度的最高溫度與最低溫度的差值曲線，溫度差最高值控制在2.97℃。也就是說：本簇所有電芯溫度，電芯之間最大溫差在3℃范圍內(nèi)。
這可以說是一個比較優(yōu)秀的電芯溫度均衡性控制。只有良好的電芯溫度的一致性，我們電芯的使命壽命和安全性才會得到保證。
無電池簇并聯(lián)設(shè)計。目前行業(yè)內(nèi)的儲能系統(tǒng)設(shè)計，都有成組的電池簇并聯(lián)，昨天一位嘉賓也介紹了：有電池簇的并聯(lián)勢必有電池簇間的環(huán)流產(chǎn)生，也同樣會產(chǎn)生電池簇間的不均衡性。甚至電池簇的并聯(lián)過多，還會觸發(fā)安全風(fēng)險。
上圖是我7月8號從一個現(xiàn)場截取的圖片，這是其中一個火電廠調(diào)頻項(xiàng)目的電池最后放電截止之后SOC的情況：一共42簇，簇最高SOC是11.4%，最低是9.9%，最大SOC差值在1.5%，這個一個非常優(yōu)秀的電池均衡特性，這也和采用高壓級聯(lián)型儲能技術(shù)分不開的。高壓級聯(lián)型儲能系統(tǒng)設(shè)計，沒有電池簇并聯(lián)，電池簇和電池簇之間是相互獨(dú)立的，可以單獨(dú)進(jìn)行充放電控制。
我們廣州智光也一直倡導(dǎo)無電池簇并聯(lián)的設(shè)計理念。
以上是我介紹的儲能電站安全設(shè)計方面的內(nèi)容，接下來講一下儲能電站的運(yùn)維技術(shù)。廣州智光目前有7個自己獨(dú)立運(yùn)維管理的儲能電站，就此，我們也向大家做一個簡單交流。
運(yùn)維方面從五個方面介紹，一個是人員，二個是制度與管理，三是安全工器具及備件，四是應(yīng)急處理機(jī)制，五是電站經(jīng)濟(jì)性分析。
電站運(yùn)維的人員是最關(guān)鍵的。首先一定有高素質(zhì)專業(yè)的運(yùn)維團(tuán)隊，要求每一個站員持證上崗，至少有高壓電供證，這是最基本的要求。人員一定要經(jīng)過培訓(xùn)和考試上崗，并定期培訓(xùn)和考試，每周要求進(jìn)行班例會和工作總結(jié)，月度也有總結(jié)，反復(fù)強(qiáng)調(diào)安全意識，無論是人身安全還是設(shè)備安全。
電站運(yùn)行，一定有人值班，特別是大的儲能電站一定有人值班，基本上24小時。現(xiàn)在我們運(yùn)維的基本上是調(diào)頻電站，火電廠調(diào)頻電站都是24小時運(yùn)行的。
制度與管理。電站的相關(guān)制度一定要健全，最起碼的是電站的運(yùn)維管理制度，運(yùn)維規(guī)程，上墻制度等等。制度里面的兩票三制，一定要嚴(yán)格執(zhí)行。嚴(yán)禁一個人在電站進(jìn)行作業(yè)與操作，至少有兩個人：一個操作，一個監(jiān)護(hù)。制定自檢和檢修計劃：儲能電站的檢查是非常重要的，一定要制定檢修計劃，一定要做到月度有小有檢，年度有大檢。 建立健全的臺賬：包括設(shè)備臺賬，運(yùn)維臺賬，故障臺賬等等。
安全工器具和備品備件：電站需要配置必備的該安全工器具，安全工器具年度檢驗(yàn)。針對故障率高的、易損的器件，要配置備品備件，建立備件臺賬。
應(yīng)急處理機(jī)制：建立應(yīng)急處理機(jī)制與預(yù)案，特別是火災(zāi)應(yīng)急處理機(jī)制。定期舉辦消防演練，每年至少兩次消防演練，讓參與運(yùn)維的人員親自參加和主導(dǎo)，讓他們非常熟練整個演練過程，如果真的發(fā)生意外情況他們能夠做到鎮(zhèn)靜處理。
最后是電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析：一個電站，安全運(yùn)行是第一位，其次做到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，也就是要賺錢。需要針對電站實(shí)際運(yùn)行情況，設(shè)計電站最優(yōu)的運(yùn)行策略。優(yōu)化電站的運(yùn)行模式，減少電站的日常損耗。調(diào)整電芯的運(yùn)行策略，最大延長電芯的使用壽命?？焖賹?shí)現(xiàn)故障恢復(fù)，提高電站的投用率。
今天的分享就到這里，謝謝大家。
