2018年4月，山西省右玉縣老千山風(fēng)電場內(nèi)兩個12米長、2.3米寬、2.4米高的集裝箱儲能系統(tǒng)正準(zhǔn)備就緒，即將接受工程師調(diào)試安裝，接入風(fēng)電場35kV母線。區(qū)別于傳統(tǒng)儲能電站需要建設(shè)專用廠房、施工周期長且固定無法移動，移動式儲能系統(tǒng)可進行工廠化生產(chǎn)，具備環(huán)境適應(yīng)性強、安裝簡便、可擴展性高的特點。

目前老千山風(fēng)電場內(nèi)正準(zhǔn)備接受調(diào)式的1MW/1MWh移動式儲能系統(tǒng)只是中國電科院主要參與的山西省重點研發(fā)計劃“10MW級鋰電池儲能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及工程示范”項目一期工程的掠影，預(yù)計至2018年底，將有共計10MW/9MWh的移動式儲能系統(tǒng)接入老千山50MW風(fēng)電場內(nèi)，并接入D5000系統(tǒng)與山西省地調(diào)進行通信，參與電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻應(yīng)用。現(xiàn)場安裝調(diào)試照片如下所示：

隨著電化學(xué)儲能在電力系統(tǒng)內(nèi)不斷推廣應(yīng)用，越來越多這樣的移動式儲能跋山涉水，被運往祖國各地。中國電力科學(xué)研究院有限公司長期從事儲能系統(tǒng)集成技術(shù)，與國網(wǎng)甘肅電力公司、國網(wǎng)吉林電力公司、國網(wǎng)福建電力公司、國網(wǎng)江蘇電力公司、欣旺達(dá)電子股份有限公司深度合作，先后在甘肅酒泉瓜州干河口風(fēng)電場、吉林白城、欣旺達(dá)園區(qū)、安溪等地部署了1MW/1MWh移動式儲能系統(tǒng)、1MW/500kWh移動式儲能系統(tǒng)、250KW/500KWh移動式儲能系統(tǒng)、125kW/250kWh移動式儲能系統(tǒng)等。這種結(jié)構(gòu)緊湊、工程建設(shè)周期短，能夠快速響應(yīng)客戶需求的移動式儲能系統(tǒng)已成為電化學(xué)儲能未來主流的成組方式。而這種整齊劃一的集裝箱儲能內(nèi)部結(jié)構(gòu)又是怎樣的呢?今天我們就來一探究竟。

系統(tǒng)典型設(shè)計

以1MW/1MWh集裝箱儲能系統(tǒng)為例，系統(tǒng)一般由儲能電池系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、電池管理單元、專用消防系統(tǒng)、專用空調(diào)、儲能變流器及隔離變壓器組成，并最終集成在一個40英尺集裝箱內(nèi)，單個箱體的布局效果圖如下所示：

其中電池系統(tǒng)主要由電芯串并聯(lián)構(gòu)成：首先十幾組電芯通過串并聯(lián)組成電池箱，然后電池箱通過串聯(lián)組成電池組串并提升系統(tǒng)電壓，最終將電池組串進行并聯(lián)提升系統(tǒng)容量，并集成安裝在電池柜內(nèi)。

監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對外通訊、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集、分析和處理的功能，保證數(shù)據(jù)監(jiān)控準(zhǔn)確、電壓電流采樣精度高、數(shù)據(jù)同步率及遙控命令執(zhí)行速度快;電池管理單元擁有高精度的單體電壓檢測與電流檢測功能，保證電芯模塊的電壓均衡，避免電池模塊間產(chǎn)生環(huán)流，影響系統(tǒng)運行效率。

為了保證系統(tǒng)的安全，集裝箱內(nèi)配置了專用的消防及空調(diào)系統(tǒng)，其中消防系統(tǒng)通過煙霧傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、應(yīng)急燈等安全設(shè)備感知火警，并自動滅火;專用空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)外部環(huán)境溫度，通過熱管理策略控制空調(diào)冷熱系統(tǒng)，保證集裝箱內(nèi)溫度處于合適區(qū)間，延長電池使用壽命。

儲能變流器是將電池直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電的能量轉(zhuǎn)換單元，其可運行于并網(wǎng)及離網(wǎng)模式。并網(wǎng)模式下變流器按照上層調(diào)度下發(fā)的功率指令與電網(wǎng)進行能量交互;離網(wǎng)模式下儲能變流器可為廠區(qū)負(fù)荷提供電壓頻率支撐，并為部分可再生能源提供黑啟動電源。儲能變流器出口與隔離變壓器連接，使一次側(cè)與二次側(cè)的電氣完全絕緣，最大程度保證集裝箱系統(tǒng)的安全。

典型工程介紹

1、甘肅酒泉瓜州干河口風(fēng)電場儲能示范工程

該工程來源于國家重點研發(fā)計劃(863)“電網(wǎng)友好型新能源發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)及示范應(yīng)用”項目，工程地點位于甘肅省瓜州市甘北330kV升壓站內(nèi)，現(xiàn)場環(huán)境惡劣風(fēng)沙天氣較多。集裝箱儲能系統(tǒng)通過在進、出風(fēng)口處加裝通風(fēng)過濾網(wǎng)，在大風(fēng)揚沙天氣時可以有效阻止灰塵進入集裝箱內(nèi)部。本項目儲能系統(tǒng)容量為1MW/1MWh，經(jīng)0.4kV/35kV箱式變電站接入升壓站35kV饋線。作為項目主要參與單位，中國電科院為移動式儲能系統(tǒng)制定了平抑風(fēng)電輸出有功功率的波動的上層能量管理策略。現(xiàn)場照片如下圖所示：

2、吉林來福風(fēng)電場儲能系統(tǒng)

該工程來源于國家電網(wǎng)公司科技項目《儲能融合可控負(fù)荷提升供熱地區(qū)風(fēng)電就地消納能力的關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用》，選取來福風(fēng)電場及大安清潔供暖工程作為本項目的示范地點。由于工程位于東北地區(qū)，冬天極端惡劣天氣條件下室外環(huán)境溫度可達(dá)零下20攝氏度以下，而集裝箱的專用空調(diào)系統(tǒng)保證了電池儲能在低溫環(huán)境下的正常運行。該項目移動式儲能系統(tǒng)容量為1MW/0.5MWh，安裝在蓄熱式電鍋爐側(cè)，中國電科院作為項目主要參與單位提出了移動式儲能電站的選址定容方案，并制定風(fēng)電-蓄熱式電鍋爐-儲能聯(lián)合運行控制策略，提升風(fēng)電就地消納能力，同時提高配電網(wǎng)的電能質(zhì)量。

3、深圳欣旺達(dá)居民園區(qū)光儲微網(wǎng)示范工程

該工程來源于國家重點研發(fā)計劃(863)“園區(qū)智能微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究與集成示范”項目，工程地點位于廣東省深圳市光明新區(qū)欣旺達(dá)居民園區(qū)內(nèi)，電池類型為鈦酸鋰，電池容量583kWh，使用一臺250kW的PCS經(jīng)過電能變換后接入微網(wǎng)。集裝箱儲能系統(tǒng)以其緊湊的工業(yè)化設(shè)計，大大節(jié)約了園區(qū)內(nèi)儲能系統(tǒng)的占地面積，在運行模式上移動式儲能系統(tǒng)采用了中國電科院制定的光儲微網(wǎng)上層能量管理策略，利用峰谷電價為園區(qū)節(jié)約運行成本，同時還具備并離網(wǎng)無縫切換功能，保證園區(qū)在系統(tǒng)突然斷電情況下依然安全穩(wěn)定運行。

4、 福建安溪移動式儲能系統(tǒng)

該儲能系統(tǒng)安裝于福建省安溪感德鎮(zhèn)，系統(tǒng)容量為125kW/250kWh，由2個電池柜、1臺125kW儲能變流器、一套監(jiān)控系統(tǒng)和一套UPS電源組成。由于運行現(xiàn)場地處偏遠(yuǎn)地區(qū)、地形險惡、交通不便，集裝箱儲能系統(tǒng)的防震功能保證了運輸過程中集裝箱及其內(nèi)部設(shè)備的機械強度滿足要求，不出現(xiàn)變形、功能異常等故障。該項目儲能系統(tǒng)主要應(yīng)用模式是在用電低谷時由電網(wǎng)向電池組充電，用電高峰期時電池組放電回饋電網(wǎng)，對電網(wǎng)進行局部削峰調(diào)谷，均衡用電負(fù)荷。通過該工程項目實施，福建安溪農(nóng)網(wǎng)試點配電臺區(qū)供電能力提高40%以上，有效提高電能利用效率。


移動式儲能未來展望

移動式儲能系統(tǒng)以其較為突出的靈活便捷性已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)輸發(fā)配送等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)固定式儲能電站相比，集裝箱儲能系統(tǒng)的模塊化設(shè)計采用了國際標(biāo)準(zhǔn)化的集裝箱尺寸，允許遠(yuǎn)洋和公路運輸，可以通過高架起重機進行吊裝，可移動性強，不受地域限制。另外集裝箱儲能系統(tǒng)可進行工廠化生產(chǎn)，直接在車間進行組裝調(diào)試，大大節(jié)約了工程的施工和運維成本，并實現(xiàn)事故隔離。相信隨著電池本體技術(shù)的不斷突破，移動式儲能系統(tǒng)的能量密度將進一步提升，成本也會大幅度下降，移動式儲能系統(tǒng)的實際價值將不斷體現(xiàn)，應(yīng)用范圍也會不斷擴張，未來必定會成為推進能源生產(chǎn)和消費革命的重要載體，是能源互聯(lián)網(wǎng)中極具發(fā)展前景的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)。