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报告摘要

风光储输示范工程在新型储能领域的若干实践总结

核心内容概述

国网冀北张家口风光储输新能源有限公司的风光储输示范工程是新型储能技术的重要实践，旨在解决新能源发展带来的系统稳定性问题，提升新能源场站的灵活性和调节能力。该工程通过多种储能技术的集成应用，构建了具备多时间尺度调节能力的储能系统，为新型电力系统提供了关键支撑。

主要观点与关键信息

新能源发展面临的问题

新能源中心与负荷中心逆向分布，导致电网就地消纳不足，送出通道资源有限。
集中式新能源基地和直流送出加剧系统稳定性问题，资源特性导致储备容量不足。
新能源占比提高后，电力系统调节能力下降，新能源消纳受限和安全运行风险增加。
风光发电具有波动性和随机性，对系统稳定性构成挑战。

电网“双高”形态下的需求

系统层面：需要快速响应资源，新型储能可提升系统稳定性。
场站层面：提升新能源场站的调峰、调频、调压能力，改善出力特性。
机组层面：增强机组的稳定性和抗扰性。

储能功能与应用

储能具备跟踪计划、削峰填谷、平滑出力、系统调频四大功能。
风光储多时间尺度出力互补，提高新能源发电的可预测、可控制和可调度性，使其达到或接近常规电源水平。

储能技术应用

多类型电池动态成组级联集成技术：实现储能电站整体能量转换效率>90%，响应时间<900毫秒，出力偏差<1.5%。
储能虚拟同步机：具备一次调频、调压、黑启动、次同步振荡抑制等功能，性能指标满足设计要求。
梯次利用动力电池储能：采用退役大巴磷酸铁锂电池，建立从性能评估、分选重组到系统集成的全套技术。

新能源+储能+调相机测试试验

测试调相机组在电网故障时的响应特性及对新能源设备的支撑能力。
试验内容包括建立“新能源+储能+调相机”系统、测试变速调相机在不同转速下的高、低穿特性，以及监控风机、光伏运行数据变化。

新一代储能系统的试验示范与实证运行

试验实证了第三代全钒液流储能系统，提升了单位电流密度和转化效率。
建立了移动式储能保电车与方舱，实现零闪动保电功能。

储能系统并离网特性检测平台

可满足500kW及以下储能接入系统的并离网特性检测。
检测内容包括储能变流器、电源性能、并/离网特性等。

锂电池热失控试验

试验对象：磷酸铁锂电池模组、电池簇及三元锂电池。
试验方法：通过外部加热、过充等方式模拟热失控，采用集装箱模拟爆燃场景，布置热电偶、气体传感器、声压级传感器等设备进行实时监测。
试验结果：
- 磷酸铁锂电池热失控温度约为200°C，最高可达400°C。
- 三元锂电池热失控温度更高，可达1000°C。
- 热失控过程中会产生氢气、一氧化碳、乙醇、VOC等可燃气体，可能引发爆燃。
- 并联结构会加剧热失控的剧烈程度。
- 单体电池温升导致热失控，热量积累至一定程度引发化学副反应，导致温度急剧上升。

建设规模与技术类型

风光储输联合发电技术：示范应用8种型号的风电共496MW，多种光伏组件和跟踪方式的光伏发电共100MW，多种储能电池共33MW/95.8MWh。
储能类型与容量：
- 磷酸铁锂：中航锂电（3MW/3h）、万向（1MW/2h）、ATL（4MW/4h）、比亚迪（6MW/6h）
- 全钒液流：普能（2MW/4h）
- 胶体铅酸：南都（1MW/6h）、双登（1MW/6h）
- 钛酸锂：奥钛（1MW/0.5h）
- 梯次利用：3MW/9MWh
- 虚拟同步机：10MW/3.3MWh

储能安全技术研究

储能安全检测与评价中心：由国家应急管理部、中国电力企业联合会、国网冀北电力共建，开展新型储能性能检测和安全评价工作。
储能系统并离网特性检测平台：具备储能变流器与电源性能检测、并/离网特性检测等功能。
安全防护措施：通过热失控试验，研究电池爆燃后的安全防护措施，包括气体监测、温度控制等。

试验实证情况

磷酸铁锂电池簇热失控试验：
- 试验过程中，单个模组发生喷阀，随后发生爆燃。
- 热失控过程通过热电偶采集温度变化，分析失控模组单体顺序及温度范围。
- 电池温度变化由产热和散热关系决定，当产热率高于散热率时，电池温度持续上升，最终引发热失控。
三元锂电池簇热失控试验：
- 热失控更加剧烈，最高温度可达1000°C。
- 爆燃后烟气混合物中含有大量可燃气体，扩散至整个系统。

结论

风光储输示范工程通过多种储能技术的集成应用，有效提升了新能源系统的稳定性和调节能力，为新型电力系统的构建提供了关键支持。试验实证表明，储能技术在应对新能源波动性和随机性方面具有重要作用，同时，锂电池热失控试验为储能系统安全运行提供了重要数据支撑。未来，随着新能源装机容量的持续增长，储能技术将在保障电网安全、提升系统灵活性方面发挥更大作用。

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