一线|湖南长沙电池储能电站的技术创新

核心提示 2018年10月18日，湖南首个电池储能电站——长沙电池储能电站一期示范工程项目开工建设。今年年初，一期工程10千伏榔梨储能电站正式并网。该电站在建设过程中有哪些技术创新，又解决了哪些难题?

峰谷矛盾凸显 储能电站发挥调峰填谷作用

3月7日，国网湖南电力工作人员正在长沙电池储能电站一期示范工程的10千伏榔梨储能电站进行设备巡视，精心维护着湖南首个储能电站。

2018年，湖南省用电呈高速增长态势。据悉，国网湖南电力全年完成售电量1369.37亿千瓦时，同比增长13.52%。其中，大工业电量528.74亿千瓦时，同比增长13.63%;居民生活电量477.21亿千瓦时，同比增长13.66%。湖南成为售电增长速度最快的中东部省份。随着经济高速发展和人民生活水平的提升，对于极端天气较为频繁的湖南来说，电池储能电站建设成为解决负荷高峰期峰谷差矛盾、平抑负荷尖峰、保障电网安全、提高局部地区电能质量的有效措施。

在此背景下，长沙电池储能电站一期示范工程项目于2018年10月开始建设。该项目共包含芙蓉、榔梨、延农3个锂电池储能电站，总功率达6万千瓦，总容量12万千瓦时。其中，芙蓉储能电站功率2.6万千瓦，容量5.2万千瓦时，为全国单体容量最大并首次采用全室内设计的电池储能电站。

“电池储能电站就像一个超大容量的‘充电宝’，能够实现电能的大规模存储和快速释放，能填补电网常规控制方法的盲区，实现电能灵活调节和精确控制，有效保障电网安全、提高局部地区电能质量。这是支撑湖南省清洁能源发展战略的关键技术。”项目负责人郭思源说。

大胆开拓创新 提出电站整套系统调试方案

“功率指令响应正确!”1月27日，长沙储能电站一期示范工程10千伏榔梨储能电站正式并网。在毫无经验可循的情况下，国网湖南电力的技术团队攻坚克难，敢于创新，对项目建设层层把关，确保了建设任务顺利进行。

长沙储能电站是湖南首个电池储能电站，工程建设时间紧、任务重，而且无历史经验可循。技术团队只能“摸着石头过河”。

“现在我们的工作进度不错，整个项目已经进入三大系统对拖调试阶段。”郭思源自豪地告诉记者。他们创新性地制定了储能电池、储能逆变器(PCS)、电池管理系统(BMS)的对拖及轮拖调试方案，对于首次开展储能电站调试工作起到了良好的指导作用。

2018年9月，郭思源和团队成员前往江苏考察，了解到江苏储能电站在调试时，采用的是单仓直接并入电网进行充放电来验证系统控制性能的方法。团队成员决定在此方法基础上再进行优化改进。

为了找寻合适的办法，团队成员查阅了300多万字的材料，推翻了十多种方案。就在他们一筹莫展之时，团队的严亚兵博士提出了“微型电网模拟”的设想，让大家脑洞大开——既然单仓直接并入电网容易损害设备，那为什么不把这个验证区域缩小，放入一个“微网”中来进行试验呢?于是，一个通过控制储能逆变器(PCS)系统，利用电池剩余电量对其他电池进行充放电，两两对拖，两个电池堆之间相互传输能量，从而检验各单体系统及整体系统性能的方法就此诞生。此方案也为长沙储能电站快速启动整套系统调试奠定了坚实的基础。

细致调试诊断 消除电站噪声异常隐患

2018年入冬后，寒潮席卷三湘大地，榔梨储能电站施工现场的温度时常低至零下。项目团队经受住了多重考验，攻克了一个又一个技术难题。

1月30日，临近年关，寒风中的储能电力站施工现场，工程人员依旧在马不停蹄地进行调试作业。“嗡……”电池舱中的一丝杂音引起了大家的注意。“这是哪里发出的声音?”大家经过一番大致排查，发现原来是电池存在噪声异常。考虑到异常噪声反映出设备可能存在故障或者故障隐患，团队迅速组织多专业技术专家“会诊”消缺。

“现场噪声和振动测试发现，电池舱内的两组电池组在一组充放电另一组热备用时，会产生约4800赫兹左右的噪声和振动信号，其他工况均正常。”当时在现场参与排查的卢铃博士回忆道。面对如此棘手的问题，团队中电气、噪声、振动、继保等专业技术人员聚集在一起，详细分析了储能电站电气系统连接、设备原理、控制策略等，终于找出了问题根源。他们认为，噪声异常可能来自于储能逆变器电气系统控制策略。为了彻底解决问题，他们又联合调试项目部、厂家进行了深入分析。厂家在收到反馈信息后，修改了电流环控制参数，最终噪声异常状况消失。

“这虽然是一个‘小插曲’，但是为我们下阶段储能电站建设的全面展开积累了宝贵经验。”看着运转正常的白色电池舱，卢铃与其他团队成员终于松了一口气。

严控电池质量 确保电站安全投产

电池是储能电站的核心单元，其质量好坏直接关系到储能电站的安全运行。为此，技术团队从电池生产环节就开始进行全过程技术监督。

去年12月底，技术团队在对现场组装的电池组进行内阻试验时，发现电池包内阻偏差大，运行时易导致电池温度不均匀，不仅严重影响电池循环寿命，还存在引发电池火灾的安全隐患。为此，团队决定要求生产厂家整改。

起初，厂家辩解说问题不大，为了推翻厂家的错误结论，整个团队反复试验论证，在调试过程中比对各电池温度变化。最终，面对“低负荷充放电试验时即存在内阻大的电池温度普遍高3～5摄氏度，如果满充满放，温度会成倍增加”的详实试验结果，厂家同意整改，更换了20个电池包，涉及720个电芯。经过复测，各项指标合格。团队的徐松博士说：“为了保证工程质量，我们细致地比对和调试，和厂家据理力争。”

截至目前，该项目技术团队已完成约45.5万个电芯的监造，出具检查型式报告126项、出厂试验数据200万余条，现场见证强制性试验24项，发现不合格电芯4153支、不合格报告12份。在电芯出厂前，团队已要求厂家剔除不合格电芯，并现场见证，尽最大努力将设备缺陷消除在制造和基建阶段，为储能电站安全稳定投产保驾护航。

长沙榔梨储能电站的正式并网，为湖南下阶段的储能电站建设积累了宝贵经验。据悉，3月底，芙蓉和延农两个储能电站也将投运，长沙电池储能电站将全面建成。

据测算，该电站建成后，可在每天用电高峰期间提供电量12万千瓦时，满足30万户居民生活用电需求。届时，电池储能的大规模发展，可以形成集群效应，有效优化湖南电网网架结构，助力解决长沙地区电源远端用电高峰能力短缺问题，大大提升湖南电网电力供应可靠水平。此外，该电站还将发挥削峰填谷、负荷响应、“黑启动”服务等功能，为缓解电力供需矛盾提供新手段，提高祁韶特高压直流输送能力，缓解湖南用电高峰电力不足问题。