引言

近年來隨著鉛碳蓄電池成本降低,基于鉛碳蓄電池的儲(chǔ)能電站已具有商業(yè)開發(fā)價(jià)值,在峰谷電價(jià)差大的地方已大規(guī)模建設(shè)、投運(yùn)。儲(chǔ)能作為一種新型的能源利用方式,各投資主體對(duì)其掌握不夠,極易造成其理論收益與實(shí)際收益的巨大差異。如何提高電站的收益成為各個(gè)電站研究的重點(diǎn)。本文介紹了影響儲(chǔ)能電站收益的一些現(xiàn)象,通過分析提出了解決方案,以達(dá)到提高收益的目的。

1電池一致性差對(duì)儲(chǔ)能電站收益的影響

電池組容量符合"木桶原理",最差的那塊電池的容量決定整個(gè)電池組的能量。為防止電池過充過放,放電時(shí),當(dāng)最低單體電壓達(dá)到放電截止電壓時(shí),電池管理系統(tǒng)將使整個(gè)電池組停止放電:充電時(shí),當(dāng)最高單體電壓觸及充電截止電壓時(shí),電池管理系統(tǒng)將使整個(gè)電池組停止充電。當(dāng)大量電池串聯(lián),以相同的電流充放電使用時(shí),容量小的電池始終在滿充滿放,容量大的電池卻一直使用部分容量,整個(gè)電池組的容量總有一部分處于閑置狀態(tài),資源不能充分利用。

以某儲(chǔ)能電站250kw儲(chǔ)能變流器(PCs)為例,其直流母線并聯(lián)接入四組電池,每組電池組由312塊2V、1000Ah鉛碳蓄電池串聯(lián)組成,其中任一蓄電池異?；蚬收隙紝?dǎo)致整臺(tái)PCs的限功率或停機(jī)。如PCs提前1h結(jié)束放電,將損失250×0.7=175元收益(0.7為峰谷差價(jià),這里的峰谷差價(jià)并非電網(wǎng)峰谷差價(jià),而是儲(chǔ)能電站投資方與用戶之間簽訂的峰谷差價(jià),一般低于電網(wǎng)峰谷差價(jià),相當(dāng)于將一部分收益分享給用戶,各個(gè)儲(chǔ)能電站的峰谷差價(jià)存在一定的差異)。當(dāng)有一塊蓄電池有問題時(shí)也將使蓄電池充電提前結(jié)束,蓄電池充電不足會(huì)導(dǎo)致放電時(shí)長達(dá)不到理想放電時(shí)間8h。一塊蓄電池的問題將影響整個(gè)電站的收益,降低儲(chǔ)能電站的效率,大幅減少儲(chǔ)能電站的收益,增加運(yùn)維、財(cái)務(wù)、管理等成本,使電站的回收期延長。同時(shí),性能差的蓄電池劣化速度會(huì)加快,進(jìn)而加速整組蓄電池的劣化,形成惡性循環(huán)。

現(xiàn)階段主要的解決方法:(1)提高蓄電池生產(chǎn)工藝水平,保證同一批次產(chǎn)品的一致性:(2)在鉛碳蓄電池出廠時(shí)對(duì)蓄電池做一致性試驗(yàn),篩選一致性好的蓄電池編組并做好記錄:(3)現(xiàn)場安裝時(shí)按照蓄電池出廠時(shí)的一致性編號(hào)進(jìn)行安裝驗(yàn)收,杜絕將一致性不好的電池編為一組:(4)在電站運(yùn)維期間及時(shí)更換性能差的電池:(5)檢查BMS系統(tǒng)的均衡功能是否正常投入:(6)嚴(yán)格按照蓄電池保養(yǎng)手冊(cè)對(duì)蓄電池進(jìn)行定期保養(yǎng):(7)及時(shí)更換漏液、鼓包等異常蓄電池。

2電池管理系統(tǒng)(BMM)異常對(duì)儲(chǔ)能電站收益的影響

由于BMS可以直接控制PCS,所以當(dāng)BMS異常或故障時(shí)將直接導(dǎo)致PCS限功率或停機(jī)?，F(xiàn)場BMS的主要問題是蓄電池測溫探頭損壞、電壓測試線損壞、蓄電池信息采集單元故障、BMS保護(hù)定值整定錯(cuò)誤、直流斷路器性能不可靠導(dǎo)致誤跳閘、蓄電池連接條設(shè)計(jì)選型不合理導(dǎo)致蓄電池溫度高、直流電纜絕緣損壞導(dǎo)致絕緣下降甚至短路的嚴(yán)重事件等,這些故障都將導(dǎo)致BMS向PCS發(fā)限功率或停機(jī)指令。

上述問題主要解決方案:(1)嚴(yán)把設(shè)備選型關(guān),一定要在價(jià)格合理的前提下選擇質(zhì)量好、工藝優(yōu)異的廠家,不能因一味追求降建設(shè)成本而增加運(yùn)維成本,要全生命周期考慮電站的成本與收益。(2)要嚴(yán)把安裝關(guān),測溫探頭、電壓測試線、電纜以及其他一些電子設(shè)備等極易損壞的物品在現(xiàn)場安裝時(shí)一定要做好保護(hù),規(guī)范安裝。(3)蓄電池連接條要按規(guī)定力矩安裝,力矩過大容易損壞蓄電池極柱,力矩過小容易使蓄電池極柱與連接條的接觸電阻增大導(dǎo)致發(fā)熱甚至蓄電池起火。在投產(chǎn)后要定期對(duì)蓄電池連接條溫度進(jìn)行測試并與蓄電池采集溫度對(duì)比,此方法既可用來判斷連接條是否連接緊密,也可用來判斷蓄電池溫度采集是否正常。(4)加強(qiáng)調(diào)試、試運(yùn)期的設(shè)備管理,設(shè)備試驗(yàn)、試運(yùn)按規(guī)程嚴(yán)格執(zhí)行,試驗(yàn)數(shù)據(jù)要及時(shí)記錄、保存,發(fā)現(xiàn)異常要分析原因并及時(shí)處理。

3能量管理系統(tǒng)(EMM)異常對(duì)儲(chǔ)能電站收益的影響

EMS是針對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)研發(fā)的軟件平臺(tái),可對(duì)廠站的一次設(shè)備、二次設(shè)備、數(shù)據(jù)通信設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)管理、維護(hù)和監(jiān)控,是整個(gè)電站的神經(jīng)中樞。其強(qiáng)大的分析功能、完善的故障報(bào)警,可有效解決廠站通信中存在的各廠家通信規(guī)約不同并使用各自的監(jiān)控管理程序等導(dǎo)致的管理混亂問題,從而實(shí)現(xiàn)合理、規(guī)整的統(tǒng)一監(jiān)視和管理,達(dá)到提高廠站自動(dòng)化管理水平、保障電站安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的目的。現(xiàn)階段EMS主要問題是系統(tǒng)死機(jī),導(dǎo)致死機(jī)的具體原因主要包括:系統(tǒng)軟件不穩(wěn)定:一些EMS安裝在集裝箱內(nèi),通風(fēng)散熱條件不好,導(dǎo)致設(shè)備溫度高:PCS工作時(shí)諧波大,電站抗干擾能力不足等。EMS運(yùn)行不穩(wěn)定將導(dǎo)致PCS停機(jī),影響PCS充放電策略的執(zhí)行。

上述問題的主要解決方案:(1)繼續(xù)完善軟件的開發(fā),提高軟件的可靠性:(2)集裝箱內(nèi)的EMS系統(tǒng)要考慮散熱問題,必要時(shí)要增加空調(diào)制冷:(3)電站的抗干擾措施要完善,使用帶屏蔽層抗干擾通信線,在干擾嚴(yán)重的情況下可以增加磁環(huán)或改用光纖通信。

4空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行不正常對(duì)儲(chǔ)能電站收益的影響

蓄電池正常運(yùn)行需在一定的溫度內(nèi),溫度太低和太高均會(huì)影響其工作效率甚至導(dǎo)致安全事件(例如著火、爆炸等)。采用智能溫度控制系統(tǒng),既可以減少站用電,又可以保證系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行?？照{(diào)的啟停不光要參考環(huán)境溫度,還要根據(jù)蓄電池的特性、溫度、季節(jié)、安裝位置等綜合考慮。空調(diào)的定期維護(hù)、保養(yǎng)可大幅提高其可靠性。

5前期調(diào)研不充分對(duì)儲(chǔ)能電站收益的影響

鉛碳儲(chǔ)能電站的主要收益來自于削峰填谷,如果前期對(duì)用戶的用電情況調(diào)研不充分,盲目擴(kuò)大電站容量,會(huì)導(dǎo)致設(shè)備利用率低:而電站容量小則會(huì)導(dǎo)致單位成本高的問題。江蘇某鉛碳儲(chǔ)能電站由于容量超過用戶需求,在充電時(shí)受限于變壓器容量不能充滿,造成設(shè)備效率低,資產(chǎn)閑置。由于用戶的用電變化受市場變化影響較大,只調(diào)研一年的數(shù)據(jù)并不充分,畢竟儲(chǔ)能電站的設(shè)計(jì)壽命是10年,所以在考慮電站容量時(shí)最好結(jié)合用戶之前三年的數(shù)據(jù)和以后的市場預(yù)測情況綜合分析。

6取得的成果

通過對(duì)新建電站從前期可研、設(shè)備選型、設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、試運(yùn)行等各環(huán)節(jié)加強(qiáng)管理,加上管理、技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)的積累,儲(chǔ)能電站的運(yùn)行可靠性大幅提高,收益得到保證,運(yùn)行收益幾乎接近設(shè)計(jì)收益,電站收益較先期投產(chǎn)電站提高10%:對(duì)已投產(chǎn)電站的改造也使電站收益大幅提高,大約為5%。