中电建江西电力吴昌垣：液流电池储能系统规划设计与案例分析

5月24日，由中国化学与物理电源行业协会主办，200余家机构共同支持的第十一届中国国际储能大会在杭州洲际酒店召开。此次大会主题是“坚守储能安全底线，推动产业创新发展”。来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的718家产业链企业，1952位嘉宾参加了本届大会，其中88家企业展示了储能产品。

在5月25日下午的“储能电站规划与设计”专场，中国电建集团江西省电力建设有限公司首席工程师兼新能源设计研究院总工吴昌垣分享了主题报告《液流电池储能系统规划设计与案例分析》。经演讲人本人授权同意，小编整理了演讲速记，并将速记内容分享如下：

吴昌垣：各位大家好！很高兴有这个机会和大家一起来分享我们这几年做的一些工作。今天分享的内容一共三方面，第一方面是想和大家一起探讨目前大规模储能系统以及液流电池研发现状和未来的发展情况。

2021年2月25日，发改能源规〔2021〕280号《关于推进电力网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》指出，源网荷储一体化和多能互补：提升可再生能源开发消纳水平和非化石能源消费比重的必然选择。

2021年4月25日，为了落实发改能源规〔2021〕280号文，国家能源局在《关于报送“十四五”电力源网荷储一体化和多能互补工作方案的通知》提出了工作要求：1、落实可再生能源消纳能力；2、充分发挥跨省跨区输电通道作用；3、统筹各类电力要素资源；4、稳妥实施“风光火（储）一体化”从严控制新增煤电需求；5、鼓励“风光水（储）一体化”和“风光储一体化”。

鼓励一体化，怎么做呢？风光水还是比较成熟的，做的也比较多，储在这里应该说是一个新的东西。应该说，未来我们国家倡导的基于新能源这么一个框架下的电力系统的发展，是离不开风光储一体化，或者说风光水储一体化。

这几年，我们企业有两个比较典型的项目，一是国家能源互联网示范项目，目前推进的比较顺利。储能在能源互联网这个项目里，是非常重要的一个环节。

风光储一体化是今后新能源发展的一个方向，其中最重要的就是储能怎么做，储能做多大，容量配多大，因为容量配多大就决定了我们这个项目有没有经济性。大家也知道，目前储能的投资应该说还是比较大的，投资收益率还是比较小，所以造成目前储能发展遇到了一些问题。一方面在制造的环节把成本降下来，另外怎么在规划设计把成本降下来，这也是我们今天参会的业内各位同行今后共同要面对的问题。

大规模储能系统，它的作用也好，或者说我们应该肩负的使命，主要是三方面：第一，未来能力发展的重点方向之一，能够解决清洁能源的接入、消纳问题。第二，对于构建新能源为主体的新型电力系统和基于“双碳”目标的智慧能源体系都有促进作用。第三，储能是“风光水火储一体化和源网荷储一体化”项目的基础。

现在国家在提倡一体化项目，说到底就是要解决新能源就地消纳的问题，对大规模储能电池的技术有哪些要求呢？我们总结了一下，一共有三个要求：第一个要求，安全性好。第二个要求，生命周期的性价比高。第三个要求，生命周期的环境负荷小。以上应该是我们做规划设计或者研发电池应该考虑的三方面问题。

我们企业最近几年在做液流电池。液流电池最初是由美国一位科学家在1974年提出来的，这几十年的不断更新迭代，目前逐步走向成熟。

液流电池从分类上来说有两大类：一类是水系的液流电池，另外一类是非水系的液流电池。水系的液流电池安全性是比较高的，因为电解液是水系，不存在电池的过热引发火灾的问题。目前液流电池比较成熟的有钒液流电池、锌基液流电池以及铁铬液流电池等。

我介绍一下目前我们产品的情况。这种电池分为两种布置，一种是在建筑物内的布置，一种是集装箱内的布置。

目前液流电池的安装还是比较简单的，小规模的液流电池系统基本上是集装箱化，大规模的能源基地的液流电池系统建议做成建筑物化。

第二部分，多场景下的储能解决方案。

我归纳总结了一下，液流电池储能系统的工程设计共有7个原则，除了应满足电化学储能系统通用的电力系统要求，如电池的容量要满足负荷或消峰填谷的要求，还应考虑以下液流电池储能系统特殊的要求:

（1）液流循环泵的起动电源及可靠性；

（2）电解液加热/保温电气控制电源；

（3）兆瓦级液流电池储能系统的总平面布置及电解液的现场调制场地规划；

（4）兆瓦级液流电池储能系统间均压及电缆连接；

（5）DC/DC升压与PCS匹配；

（6）集装箱式与大楼式布置的设计原则；

（7）水系液流电池储能系统不存在电池过热引起火灾的风险，但是要考虑电气设备安全运行所需的通用消防技术要求。

火电厂侧的解决方案：储能系统输出直流接至PCS，经DC/AC双向变流、交流升压，接入6kV/10kV高压厂用母线。可根据需要，从110kV或220kV高压母线并入电网。储能系统接入发电机组DCS，参加辅助调频和调峰。也可提高保安电源可靠性。

新能源发电侧的解决方案，流电池系统能够安全地做成足够大的旋转备用和黑启动的容量，使得新能源的大规模接入变得更加可行。

第三部分，案例分析。

我们企业在液流电池储能系统方面做了一项示范项目，我们采取了集装箱方案。在一次和二次设备方面，设计了专门的集装箱，升压变压器和DC/DC布置在此。双向DC/AC用了两组单元，主要是因为电流比较大，所以我们用两组双向电流并联。

一次和二次设备舱（集装箱）的布置：左侧是一次设备，右边是二次。PCS规格和主要参数：工作范围是80-350V，交流是315V。

还有一点在这里要特别说一下，作为用液流电池，现场电解液的调制工作非常重要，怎么样有序地、安全可靠地做好电解液的调制应当考虑：场地布置，作业的布置和方法。

以上是我的一些分享，谢谢大家！也欢迎大家今后多交流，谢谢！