走近大年夜国工程｜充电几分钟 供电上千户探访全国容量最大年夜“聪慧超级充电宝”

事情职员在超级电容掌握室对设备运行情形进行监测。
艾传辉 摄

超级电容储能示意图。
资料图片

超级电容稠浊储能调频项今朝景。
林妍 摄

华能罗源电厂全景。
艾传辉 摄

在位于福建省罗源县的华能罗源电厂，全国容量最大、反应最快的“聪慧超级充电宝”——“5MW超级电容+15MW锂电池稠浊储能调频系统”近日经由调试，进入成熟稳定运营阶段。
标志着我国超级电容的技能研发、集成及运用水平跻出生界前列，为电力系统调频开辟出新路径。

充电宝是生活中随处可见的日常用品。
一样平常情形下，普通的充电宝容量为1万毫安。
但华能罗源电厂的这台“聪慧超级充电宝”总容量却相称于21万多个1万毫安普通充电宝的总和，充满后可同时知足近千户居民家庭一天的可靠用电。
更难能名贵的是，这样的超级充电宝从充满到完备放电仅须要几分钟。

“聪慧超级充电宝”是如何运行的，是不是与手机充电宝很相似？这样一台巨型充电宝建造过程中占领了哪些技能难题？对付电网的安全稳定运行有哪些浸染？让我们去一探究竟。

超大容量，储存电量相称于21万多个1万毫安充电宝的总和

走进华能罗源电厂，只见传说中的“聪慧超级充电宝”——十余个巨大的白色盒子一字排开。
储能电站掌握室的屏幕上，显示着目前超级电容稠浊储能调频系统的运行状态。

“5、4、3、2、1，开始！
”4月初，同样是在这间掌握室，华能罗源电厂运行部值长庄淑熙，与十多位技能职员在大屏前，共同见证这个“聪慧超级充电宝”开始事情。
现场，伴随储能投入指示灯的亮起，只见显示在大屏上的电能存储百分比开始跳动，几分钟后“小电池”图标显示充电已从下限到达满格。

储能，顾名思义便是存储能量，是指通过一种介质或设备，把一种能量形式存储起来。
在电力系统，常日把大规模的电化学储能电站比喻为“超级大电池”。

据理解，储能系统充电时，由厂用电系统经干式变压器将电压降至0.4kV，经换流装置整流成直流对储能电池充电；放电时，储能电池直流电经换流装置转换成互换50Hz电源，经干式变压器升压至6kV注入厂用电系统。
随着储能系统的充放电，改变了厂用电功率，从而间接地调度了发电机组的功率。

庄淑熙以“充电宝”来阐明储能系统事情的事理，“就像我们常用的充电宝一样，将电能储存起来，在电力供应颠簸时迅速作出反应，快速充电坚持电网发、用两侧平衡。
”

近年来，中国加快推进可再生能源开拓利用，绿色低碳理念深入民气。
不过光伏、风力发电有着“看天用饭”的特性，当涌现“极热无风”“极寒无光”的环境，就随意马虎导致电力供应涌现变动，要坚持频率和电压的稳定，就要系统调度储能资源来平衡新能源发电的颠簸性。

“未来我国大规模的新能源并网消纳须要大电网的支撑，尤其是随着新型电力系统培植不断推进，培植大型储能电站是发展的实际需求和一定选择。
”华能罗源电厂党委布告、副总经理刘铭说。

《“十四五”新型储能发展履行方案》明确提出，到2025年，新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段，具备大规模商业化运用条件；到2030年，新型储能全面市场化发展。

在此大背景下，“聪慧超级充电宝”的研发方——华能集团把握能源技能革命趋势，通过优化公司科技创新布局和资源配置，带动家当优化升级，于2022年3月16日立项开展“超级电容稠浊储能赞助火电机组AGC调频技能研究及示范运用”科技项目研究。

据先容，该项目总规模达到20MW，采取复合储能技能，包括5MW超级电容储能系统，以及15MW/7.5MWh锂电池储能系统。
储存的电量相称于21.17万个1万毫安的普通充电宝的容量总和，可同时知足超过1119户居民家庭1天的可靠用电，系首次将龟龄命、高安全性的超级电容储能技能运用在火电调频领域，有效办理了大容量超级电容储能技能集成与调频运用难题。
项目投用后，对付提升电网安全稳定运行，促进可再生能源消纳和能源转型具有主要意义。

取长补短，补充了我国超级电容储能领域的技能空缺

姜滨，华能罗源电厂检修部电气专工，也是超级电容稠浊储能调频系统主要的培植者和见证者。

虽然有着30年的火电培植事情履历、曾参与多个火电站培植，但谈及“聪慧超级充电宝”的培植之路，他依旧难掩自满与激动。
“从研发、设计到施工，每一个环节都碰着了许多难题。
”

首先，摆在姜滨他们面前的问题便是利用什么办法储能。

在采访中，理解到，储能有多种形式，每种形式都有自己的优缺陷。
目前，电储能中比较适宜大倍率运用且运用范围最广的是锂电池，但根据实际运行情形来看，锂电池存在寿命短、安全性低、经济性不敷等问题。

“虽然锂电池具有储能密度高、充放电效率高、相应速率快等优点，但是，锂电池受制于充放电次数限定，导致储能系统寿命大大低于预期。
”姜滨说。

安全问题更不容忽略。
一个大规模储能电站，电池数量可高达几十乃至数百万只，个中任何一个电池涌现问题，都可能引起全体电池组爆炸。

在综合考虑当地电网实际调频动作频率和各种储能的特性后，设计团队筛选出了海内领先的电芯比能量大于81Wh/kg的锂离子稠浊型超级电容电芯，完成了超级电容/锂电池的选型研究、集成方案设计和热工况性能研究，探索出“5MW超级电容+15MW锂电池”的稠浊储能模式，实现了适宜电力系统调频场景的大容量超级电容储能系统集成。

姜滨表示，一个有效的充放电掌握策略便是能够最大限度地发挥不同类型储能设备的优点，实现“1+1>2”的效果。

超级电容器是一种新型高性能储能器件，介于传统电容器和二次电池之间，利用寿命为锂电池的100多倍，业内认为其寿命可达10年，非常适宜短韶光、大功率充放电，相应韶光达到毫秒级。

“5MW超级电容+15MW锂电池”的稠浊储能模式，既发挥了超级电容储能快的上风，又拥有了锂电池储能久的特点，实现性能互补。
系统参与调频时，以超级电容为主，锂电池为辅，详细表现为以秒为计时单位的小指令全部由超级电容参与，分钟级的大指令则由超级电容全功率相应，锂电池作为补充相应，显著提升了现有储能调频系统综合性能。

除此以外，“1+1>2”的效果还表示在火电机组和储能系统的组合上。

“储能系统具有快速精确的功率相应能力，能够提高火电厂的调频能力，担保电网频率的稳定，提高电力系统运行的安全性。
”姜滨说，在发电侧配置储能，对付传统发电领域而言，紧张意义在于赞助动态运行、提升调节品质。

据先容，“5MW超级电容+15MW锂电池”的稠浊储能调频系统共由2个储能子系统组成，两个储能子系统分别接入电厂1号、2号机6kV母线。
利用储能系统快速调节输出功率的能力，以火电机组作为相应自动发电掌握系统（AGC）指令的根本单元，辅以储能系统作为补充快速相应单元，将机组着力与储能系统着力进行合并后作为系统总着力送至电网，能够达到改进机组AGC性能的目的。

“这就好比，我们以前开手动挡汽车，要想从起步挡挂到5挡，不能直接跳挂5挡，必须转速和车速达到一定值了，一挡接一挡地往上挂，才能防止排挡破坏和担保行驶的平稳顺畅。
有了超级电容稠浊储能系统的助力，火电机组调频效果就像汽车由手动挡换成了自动挡。
”姜滨以开车为例，形象地阐明了超级电容稠浊储能赞助火电机组AGC调频技能的浸染。

《中国新型储能发展报告2023》指出，目前新型储能仍处于发展初期，在核心材料、系统集成、调度利用、安全防护等方面还有大量技能难题有待办理。
这次，华能罗源电厂超级电容稠浊储能工程的成功投运，充分验证了大容量超级电容储能技能的安全性、可靠性、经济性，大幅提升了机组的相应速率和灵巧性，补充了我国超级电容储能领域的技能空缺。

“充放”自若，知足电网多元化调节需求

电网为什么要调频？调频到底是什么？

电网系统连接着发电侧与用电侧，当供需不匹配时，电网频率就会涌现颠簸，最常见的表现是家中电灯忽明忽暗。
要想电网保持稳定，发电和用电要相对（动态）平衡。
而调频便是调度电力系统的频率，使其变革不超过规定的许可范围，以担保电能质量。

华能罗源电厂2台660MW超超临界火电机组与超级电容稠浊储能系统“强强联手”，实现了机组调频性能的飞跃式提升，犹如为提高电能质量供应了稳定器。

华能罗源电厂运行部主值班员张海萍，在电厂集控室向我们详细先容了超级电容稠浊储能系统如何合营发电机组进行调频。

据她先容，当发电机组单独调频时，着力与目标指令功率存在很大偏差；当发电机组与超级电容稠浊储能系统共同调频时，着力与目标指令功率偏差很小。
超级电容稠浊储能系统AGC跟踪曲线，险些与AGC指令曲线重合，即相应韶光、调节速率、调节精度等问题得到完美办理。

稠浊储能系统参与调频后，在小指令区间，可以在2秒内完成功率目标的跟踪；在大指令区间，机组与储能联合着力相应迅速，机组具有较好的负荷相应性能，稳定负荷工况和变负荷工况均基本知足《电网自动发电掌握（AGC）运行管理规定》及《火力发电厂自动发电掌握性能测试验收规程》等规定的哀求，机组在仿照掌握办法下运行稳定，各掌握子系统自动调节效果良好。

据福建省电力现货市场交易平台公布数据显示，系统投入运行后，华能罗源电厂机组的调频相应韶光指标可提高14倍以上，调节速率可提升4倍以上，调节精度可提升3倍以上，机组整体调节性能全省第一，实现跃升！

加快构建新型电力系统，离不开储能这个“聪慧超级充电宝”，未来，新型储能的发展空间还很广阔。
但在业内看来，新型储能要实现规模化、家当化、市场化发展，至少还要跨过安全和本钱“两道坎”。

安全是新型储能系统坚守的底线。
为此，华能罗源电厂不断强化安全风险戒备，超级电容舱、电池舱安装快速反应气体消防系统，舱内设置消防气体监测装置，实时监测舱内各气体浓度情形。
针对电芯温度高、温差大、电压高、电流大均设置了逻辑保护，实现隔离掌握功能。