“輸入功率為491千瓦，電流為746安……”4月15日，中國電力科學(xué)研究院有限公司新能源研究中心儲能應(yīng)用技術(shù)研究團隊成員朱帥，記錄下500千瓦/500千瓦時移動儲能電源車充電數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以幫助儲能應(yīng)用技術(shù)研究團隊研判儲能系統(tǒng)效率，對于評估移動儲能的經(jīng)濟性和安全性具有參考價值。
中國電科院新能源研究中心儲能應(yīng)用技術(shù)研究團隊堅持以應(yīng)用為導(dǎo)向開展科技研發(fā)，自2012年開始，先后研制了一系列移動儲能電源車，功率覆蓋30千瓦～500千瓦，容量覆蓋50千瓦時～1000千瓦時。這些移動儲能電源車能夠在保證安全穩(wěn)定的前提下，配合完成配網(wǎng)不停電作業(yè)，為配網(wǎng)安全穩(wěn)定運行貢獻“儲能智慧”。
打造模塊化平臺研制移動儲能電源車
3月5日，在江蘇常州采菱家園小區(qū)一處配網(wǎng)不停電作業(yè)現(xiàn)場，兩輛500千瓦/500千瓦時移動儲能電源車平穩(wěn)地為居民交替供電。國家電網(wǎng)江蘇電力(常州蘇華)共產(chǎn)黨員服務(wù)隊隊長蘇華介紹，此次不停電作業(yè)需要10小時，兩輛移動儲能電源車一輛作為恒定電源為臨時母線供電，另一輛作為移動電源，來往于小區(qū)低壓電纜分支箱，配合帶電作業(yè)，將居民負荷“搬運”至臨時母線。
以前，開展不停電作業(yè)時，供電企業(yè)主要通過柴油發(fā)電車提供臨時供電，但柴油發(fā)電車存在噪聲大、尾氣排放污染等問題。新能源研究中心儲能應(yīng)用技術(shù)研究團隊在前期研究時發(fā)現(xiàn)，儲能適用于臨時供電和配網(wǎng)不停電作業(yè)應(yīng)用場景。2012年，研究團隊啟動了移動儲能電源車的研發(fā)工作。
“臨時供電和配網(wǎng)不停電作業(yè)應(yīng)用場景需要儲能靈活移動，這就要借助一個載體。我們當時考慮將儲能和車輛結(jié)合作為攻關(guān)方向，推動移動儲能盡快落地應(yīng)用。”新能源研究中心儲能應(yīng)用技術(shù)研究室主任陶以彬介紹。
針對市場空白和應(yīng)用需求，2013年，研究團隊開始攻關(guān)儲能系統(tǒng)與車輛底盤一體化設(shè)計，集成開發(fā)了模塊化高性能整車平臺。2014年5月，第一代移動儲能電源車研發(fā)成功。此后，研究團隊專注于系統(tǒng)的并離網(wǎng)無縫切換、高效模塊化集成等技術(shù)攻關(guān)，明確輕量化、高功率密度和模塊化研究方向，不斷升級移動儲能電源車。
2021年年底，移動儲能電源車已升級為第三代。第一代移動儲能電源車采用車載集裝箱形式，集成度較低且性能較差。第二代移動儲能電源車增強了并離網(wǎng)切換技術(shù)，縮短了并離網(wǎng)切換時間。第三代移動儲能電源車已升級為高集成化且應(yīng)用功能多樣的移動儲能系統(tǒng)。系統(tǒng)可實現(xiàn)長途運輸，且具有抗震性等優(yōu)越性能，能應(yīng)對運輸途中的不同路況。
開發(fā)智能控制單元助力新能源高效利用
新能源發(fā)電具有間歇性和波動性。隨著電網(wǎng)接入新能源發(fā)電的占比不斷提升，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性面臨挑戰(zhàn)。為了進一步提升配網(wǎng)靈活性調(diào)節(jié)能力，豐富移動儲能電源車的應(yīng)用場景，提升運行效力，研究團隊開展了移動儲能電源車的智能控制單元調(diào)試，將電力生產(chǎn)和消費在時間上進行解耦，使傳統(tǒng)實時平衡的“剛性”電力系統(tǒng)變得“柔性”，從而解決新能源發(fā)電和負荷用電時空不匹配的問題，助力新能源消納。
2018年，研究團隊研發(fā)了移動儲能電源車智能控制單元。“智能控制單元可針對新能源發(fā)電波動性較大的特點，在新能源發(fā)電容量和邊界條件下，通過為移動儲能電源車充電，分擔新能源波動電量，保障新能源發(fā)電機組安全穩(wěn)定運行。”新能源研究中心儲能應(yīng)用技術(shù)研究室副主任王德順介紹。
研究團隊開發(fā)的移動儲能電源車通信單元能實現(xiàn)配網(wǎng)對移動儲能電源車的快速準確感知，形成信息透明的交互模式，對移動儲能電源車提出運行控制策略，包括運行模式和功率指令等，形成靈活高效的源網(wǎng)荷儲互動模式。移動儲能電源車可在10毫秒內(nèi)完成并離網(wǎng)無縫切換，實現(xiàn)供電“零閃動”。
移動儲能電源車已先后應(yīng)用在福建龍巖體育館、古田山莊和江蘇鎮(zhèn)江高考等保電現(xiàn)場，以及江蘇揚州、興化和江陰等地的配網(wǎng)變壓器臨時增容、配網(wǎng)不停電作業(yè)現(xiàn)場，積累了應(yīng)用經(jīng)驗。
搭載消防預(yù)警系統(tǒng)實現(xiàn)智能探測預(yù)警
4月13日，王德順與研究團隊在250千瓦/500千瓦時移動儲能電源車上模擬環(huán)境溫度，開展車載消防預(yù)警系統(tǒng)調(diào)試。在實驗中，系統(tǒng)快速檢測到車載儲能電池溫度超出安全溫度范圍，發(fā)出警報。
電池的熱失控預(yù)警和消防安全是儲能安全應(yīng)用的關(guān)鍵。“移動儲能電源車是基于電池技術(shù)研發(fā)的。提早發(fā)現(xiàn)隱患并預(yù)警，及時降低電池溫度是防范火災(zāi)的有效方法。”王德順介紹。
研究團隊結(jié)合車載空間分區(qū)設(shè)置了兩個探測器，組成消防預(yù)警系統(tǒng)。探測器可以同時感知異常溫度及可燃氣體，實現(xiàn)電池智能探測和預(yù)警。
“探測器有四種判斷方式：氣體濃度趨勢判斷、定溫判斷、溫升判斷以及氣體煙霧溫度復(fù)合判斷，采用固定閾值及傳感器趨勢判斷等多種手段檢測火災(zāi)風險。”新能源研究中心副主任楊波介紹。四種判斷方式聯(lián)合發(fā)揮作用，消防預(yù)警系統(tǒng)經(jīng)過綜合處理輸出1～4級報警信號，確保預(yù)警的準確性和及時性。
研究團隊還為移動儲能電源車配備了專用七氟丙烷滅火器。七氟丙烷(HFC-227)是一種以化學(xué)滅火為主，兼有物理滅火作用的潔凈氣體化學(xué)滅火劑，具有無色、無味、不導(dǎo)電、無污染、低密度、儲存空間小的特點，可以以較低的滅火濃度撲滅電氣火災(zāi)，且不會造成精密設(shè)施損壞。
研究團隊依托移動儲能電源車研究基礎(chǔ)，牽頭編制配網(wǎng)優(yōu)化運行行業(yè)標準2項，以及國家標準《GB/T 36545-2018移動式電化學(xué)儲能系統(tǒng)技術(shù)要求》和團體標準《T/CEC 168-2018移動式電化學(xué)儲能系統(tǒng)測試規(guī)程》，通過構(gòu)建并夯實標準體系，提出移動儲能電源車的設(shè)計、運行和測試意見，推動移動儲能電源車推廣應(yīng)用。（楊亞迪 莊俊）
作者：楊亞迪? 莊俊
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