蓬莱电厂用上四种“充电宝”

本刊记者 孙庭阳 | 山东(shāndōng)报道 6月12日(rì)，国家(guójiā)能源集团山东蓬莱公司10.1 万千瓦(wànqiānwǎ)/20.5万千瓦时（功率 10.1 万千瓦，容量20.5 万千瓦时）复合储能电站项目(xiàngmù)（下称“蓬莱复合储能电站”）通过验收。建设者欢呼雀跃。 蓬莱复合储能电站是国内首个(shǒugè)集成(jíchéng)4种(zhǒng)新型储能技术的复合型智慧储能示范项目，要协同发挥4种储能技术最大效力，为储能行业做出示范。 约3个月前(qián)，蓬莱复合储能电站一次并网成功。从那时起，该项目开始试运行，如今终于正式(zhèngshì)商用。 近期，本刊记者一行(yīxíng)走进(zǒujìn)蓬莱复合储能电站，了解这一项目的最新进展。 国能集团蓬莱复合储能电站(diànzhàn) “储能电站立项之初，目的(mùdì)是消纳山东新能源电力波动。现在看来，恰好契合了电力市场发展(fāzhǎn)态势。”国家能源蓬莱发电有限公司（下称“蓬莱发电”）副总经理王军海(wángjūnhǎi)介绍。 作为排名靠前的(de)经济大省，山东省(shāndōngshěng)的电力供应端和用户端有着“甜蜜的烦恼”。2024年10月，山东省新能源(xīnnéngyuán)发电装机规模历史性超过煤电；今年5月，山东省新能源和可再生能源装机占比超过51%。新能源发电有随机性、波动性、间歇性的特点，出力与电网(diànwǎng)负荷(fùhè)需求难以实时匹配。 例如，光伏发电机组在午间阳光充足时，发电量高，此时(cǐshí)恰逢用电低谷。晚间，光伏发电到了低谷，此时到了用电高峰。风力发电机组的发电效率与风速大小(dàxiǎo)和稳定性有直接(zhíjiē)关系。 电网需要(xūyào)实时电量平衡，山东省内现有机组运行调整能力已发挥至极致，但仍有时段性弃电情况发生，迫切需要调节性电源发挥调峰、调频作用，保障电力系统安全(xìtǒngānquán)稳定(wěndìng)运行。 为解决这类问题(wèntí)，国家发展改革委和国家能源局在《“十四五”新型储能发展实施方案》里明确，积极支持各类主体开展共享(gòngxiǎng)储能、云储能等创新商业模式的应用示范(shìfàn)。这些储能设施，被人们形象的称为大型“充电(chōngdiàn)宝”。 结合地区(dìqū)电力系统(diànlìxìtǒng)的调节需求和国家能源集团(jítuán)的发展规划，作为储能应用先行军的山东与国家能源集团协作，蓬莱复合储能电站项目建设启动。 多技术路线(lùxiàn)的产业实践 “与部分电站最多两三种储能方式不同，蓬莱复合(fùhé)储能电站肩负着科研项目产业化落地(luòdì)的重任，创新性(chuàngxīnxìng)融合了飞轮、磷酸铁锂、钠离子(nàlízi)和全钒液流4种储能方式，成为目前业内技术路线最多的储能电站。”蓬莱发电总经理李智华告诉记者。 飞轮调频反应速度快，可(kě)达毫秒级；磷酸铁锂电池技术成熟(chéngshú)、能量密度高；钠离子电池低温性能好、安全性较高；全钒液流电池可深度放电而自身(zìshēn)损害较低，寿命可长达10～20年。 该项目(xiàngmù)是国家能源局及(jújí)国家级新型储能试点示范项目、国家能源集团科技项目，需要国能信控技术股份有限公司（下称“国能信控”）做好协同控制关键技术(guānjiànjìshù)，让各种储能方式都发挥各自优势。 “项目设计实现4种多技术协同作战，目的是能弥补单一储能技术能量密度(mìdù)和寿命的不足，扬长避短，全面覆盖短时调频、中长时调峰等多种需求(xūqiú)场景(chǎngjǐng)。”蓬莱发电副总经理李跃林介绍，“我们这个项目，就是要在实际运转中积累经验，为同行(tóngháng)做出示范。” 试运行两个月，4种储能方式协同的优势得到了充分(chōngfèn)验证。 飞轮调频可以在收到调度(diàodù)指令信号(xìnhào)后100毫秒以内达到满功率充电或放电状态。据蓬莱(pénglái)发电电气专工孔令勃介绍，他们采用了全球单体最大的磁悬浮飞轮装置(zhuāngzhì)，能辅助(fǔzhù)蓬莱电厂燃煤机组快速、准确跟随调频指令，有效提升机组的综合调频性能，释放火电机组自身发电能力，提升设备可靠性。 2024年11月，4MW级磁悬浮飞轮(fēilún)入选国家能源局第四批首台（套）重大(zhòngdà)技术装备名录。 国能信控项目工程师翟飞飞介绍，项目使用(shǐyòng)新一代磷酸铁锂电芯，比前一代更节能、装配简化程度更高(gènggāo)、施工量更少。“公司在(zài)江苏(jiāngsū)有专业的储能生产基地，组装集成后运送到这里，接线后就能使用，比在现场集成效率更高、质量更稳定。” “我国全钒液流(yèliú)电池储能技术水平处于国际领先地位，但受到(shòudào)成本(chéngběn)制约(zhìyuē)，目前尚未(shàngwèi)大规模产业化。”据国能信控副总经理张传升介绍，国能信控和北京低碳清洁能源研究院(yánjiūyuàn)合作研发的液流电池系统设备，首次应用了国家能源集团自主研制的大功率电堆，能量效率大幅提升。“相信随着全钒液流电池的广泛应用，成本能更快地降下来，推动全钒液流电池储能技术产业化进程。” 钠离子(nàlízi)因技术壁垒和商业化进程较慢，国内应用并不多。蓬莱复合储能电站的钠离子电池使用(shǐyòng)了一组电池，用于提高储能电站的安全性。 截至目前，蓬莱复合储能项(xiàng)目已经(yǐjīng)获得20项发明专利，实用新型专利受理4项，软件著作权登记3项，论文(lùnwén)发表7篇，其中5篇发表在核心期刊。 本刊记者(jìzhě) 孙庭阳I摄 国能集团蓬莱复合储能电站工作人员(gōngzuòrényuán)监控设备运行 充放电次数越多，电站效益越好(hǎo) 科研项目产业化落地的另一个(yígè)关键是，如何(rúhé)为客户(kèhù)创造价值，使储能项目“建得好、用得好、管得好”。在蓬莱复合储能电站设计之初，这个问题就被充分考虑。 “实现(shíxiàn)电价低谷时充电，电价高峰时放电，为电网‘削峰填谷’稳定运行贡献力量的(de)同时，获得经济效益。”张传升解读储能电站的盈利模式(yínglìmóshì)。 据蓬莱发电设备管理部副(fù)主任李松涛介绍，今年“五一”期间，山东省午间时段(shíduàn)的上网电价(diànjià)是-0.08元/度，晚间用电高峰时电价约0.6元/度，能利用好这个时段才能让储能电站实现效益最大化。 国能信控新能源(xīnnéngyuán)业务中心总经理张毅博告诉本刊记者，作为电厂(diànchǎng)智能化解决方案的提供商，多年的经验让他们对电厂经营模式理解得更深，在搭建涉及交易决策(juécè)的协同调度系统时，作出了合理决策。 据张毅博介绍，调度(dù)系统包含能量调控与交易决策两大模块，以山东电力市场交易规则为前置条件，以复合储能系统的综合能效(néngxiào)最优化以及保障运行安全可靠为目标，综合考虑锂电池、钠电池、液流电池的寿命(shòumìng)、健康度、荷电状态、运行成本等，在各种电池间合理分配功率。当然，还要参考市场预测信息(xìnxī)，以经济效益最优为目标，寻找充放电(chōngfàngdiàn)计划(jìhuà)的最优解，实现多形式复合储能优势互补和高水平运营。 “这样，才能达到既保障电厂收益(shōuyì)又主动支撑(zhīchēng)电网安全稳定运行的效果。”李松涛说。 项目每年充放电次数(cìshù)越多，电站的经济效益会越好。据悉，项目转入商业运营(yùnyíng)后，储能电站可实现每天约9万元的盈利。 为了对储能(chǔnéng)电站多形式储能系统进行全面的、深入的综合管控，蓬莱复合储能电站还配置了一套储能综合运维管控平台，能够从电池运行机理方面对热失控等故障提供及时、准确(zhǔnquè)的早期预警(yùjǐng)信息，以帮助管理人员及时采取措施，预防事故发生。平台预警诊断准确率大于95％，运维成本降低(jiàngdī)20%，真正(zhēnzhèng)实现了降本增效。 有了储能电站，机组响应速度和调节能力都(dōu)会提高。项目(xiàngmù)提升了机组支撑电网安全稳定运行的能力，还能通过现货交易、容量补偿(bǔcháng)和辅助服务等提升相关收益。”李智华说，“健全储能收益机制，是引导产业健康(jiànkāng)发展的必要条件。”