“智慧能源综合体” 引领城市绿色生活
发布日期：2019/3/27
3月初,国内容量最大的电化学储能电站在南京江北新区开工建设。作为国内首个城市能源综合体,它包含了变电站、储能电站、电动汽车充电站、分布式光伏电站和数据中心。储能电站为何落户江北新区?据了解,南京江北新区是江苏省唯一的国家级新区,也是南京重点打造的能源互联网示范区,新引进台积电、紫光半导体等若干供电可靠性要求较高的企业,需要可靠的储能电气设备。而且新区政府对节能降耗非常关注,已兴建多条智能配电线路和工业楼宇综合能源供应系统。
这套城市智慧能源综合生态系统今年年底建成后,将彻底颠覆我们传统的城市电力能源生产消费模式。记者专访了这座“城市绿色蓄电池”的技术专家,请他们讲述未来更智慧、更环保、更高效的电力生活。
超大“充电宝”, 让废旧电池“上岗”
翻开国内首个城市能源综合体的设计蓝图,数量占据最多的是一排连着一排的“格子间”,这些“格子间”可不普通,它们是“新一代”电网设备,内部蕴含着满满的“绿色能量”。
“最大充放电功率达13.088万千瓦,总存储容量26.86万千瓦时,储存的电能,相当于一座装机容量为25万千瓦的中型发电厂约1个小时的发电量,够130个家庭用上一年。”国网南京供电公司发展策划部副主任、经济研究院党支部书记肖晶指着蓝图中的“格子间”告诉记者,这些“格子间”组成了一个超大容量的“充电宝”,在用电低谷时当作用电负荷充满电力,在用电高峰时当作发电电源释放电力,能有效填补电力缺口,最大限度保障生产生活用电。
“在传统变电站,供配电设备需满足如夏季、傍晚尖峰时期的用电需求,因此,所有设备都按照尖峰的要求来配备;但并不是所有时间范围内用电需求量都那么大,当用电低峰时期设备利用率就非常低了。”肖晶说,如使用储能电站,在夜间用电低谷时段将一部分电能储存起来,然后在用电高峰再释放,可有效提升设备运行效率,节省设备资源。
除在建容量为国内之最外,该储能电站还有一个亮点:国内首个梯次利用。梯次利用是指将新能源汽车等淘汰下来的“退役电池”返厂维修,达到可利用标准后,进行循环使用的方法。这种方法有助于大幅度提升储能电池的经济性,具有良好的应用前景。
“新能源汽车电池将迎来大规模报废,预计到2020年,全国会产生20万的退役电池,而这些电池的处理是个大难题。”肖晶表示,这个大难题在储能电站建成后将迎刃而解。她说,储能电站工程利用“旧电池”总容量为7.5万千瓦时,其中包含磷酸铁锂电池4.5万千瓦时、铅酸电池3万千瓦时。不过“旧电池”的利用并不是全部,该工程还建设了集中式储能电站,容量达19.36万千瓦时。
据介绍,整体工程还应用了物联网等前沿技术,对梯次利用的电池健康状态大数据分析,能够及早发现储能电池寿命状态和潜在缺陷,通过优化电池能量转换拓扑结构,最大限度发挥每一个电池的存储能力。
目前,我国用于“梯次利用”的旧电池还仅限于电动汽车退役下来的电池,家用电动自行车等电池容量太小,还不能满足供电的需求。肖晶表示,“随着科技的发展,家用电池或许也可以投入到‘梯次利用’中。”
多站合一,思路创新打造智慧能源综合体
“储能是坚强智能电网、‘互联网+’智慧能源的重要组成部分,对于推动主体能源由化石能源向清洁能源更替、增强能源安全保障能力具有重要意义。”国网江苏省电力有限公司发展部主任许海清介绍,储能只是城市智慧能源综合生态系统中的一部分,在这个生态系统里,还包含了变电站、电动汽车充电站、分布式光伏电站和数据中心。
“多站合一的新模式是指利用传统储能电站土地、设备、人力资源,建设充换电站和数据中心站,探索传统电网与新型泛在电力物联网设备的深度融合。”国网南京供电公司发展部主任刘晓东介绍说,后续,该电站将规划探索采用变电站+储能站+光伏充电站+数据中心的方式建设运营,以实现能源、数据的融合共享。
在储能站开工建设的同时,220千伏的城市枢纽变电站和新能源汽车充换电站也开始施工。变电站作为传统电站的主要功能兼容在城市能源综合体中,与之配套的还有一座新能源汽车充换电站。建成后,电站附近的新能源汽车用户可以随意进入园区对汽车进行充换电,享受环保、便捷的服务。
“多站合一的城市能源综合体不仅在国内是首个,在全世界也是首次提出,欧美等发达国家都没有尝试过。”肖晶自豪地说。当被问及在探索初期,是否遇到什么技术瓶颈时,肖晶表示,“技术上没有遇到什么困难,主要是思路上的创新。”肖晶说,一方面,国家电网公司响应政府号召,节能减排,降低煤耗;另一方面,随着物联网等技术的发展,国家电网公司也在思考如何让用电更便捷,给用户提供更多的增值服务。于是,在探索中,他们就想到了“多站合一”的运行模式。
电网遇上“大数据”,为用户构建节能用电方案
“传统的城市电网,是从大电网取电、降压,把电送到千家万户,是单向传输,我们打造的这个新的城市智慧能源生态系统却变成了交互式的——它既可以生产能源,比如光伏发电,又可以储存、供应能源,还可以通过大数据分析,更高效、更经济地调配和使用能源。”国网南京供电公司发展部高级工程师周恒俊说。
“大数据是今后很重要的资源,有了用户大数据,可以建立数轴进行分析。”肖晶认为,从政府层面来看,可为政府提供一个经济发展的“晴雨表”,一个行业的发展状况如何,可以通过其用电数据反映出来;对于企业和老百姓而言,可以通过分析其用电数据,为用户推荐最经济节能的用电方案;从内部管理角度,大数据中心建立可提高供电局的管理和服务水平。采集了企业和用户的大数据会不会涉嫌侵犯隐私?肖晶说,大数据的获取和使用都在法律规定的框架内,国家电网公司不会越界,企业和用户大可放心。
光伏发电也是“多站合一”的亮点。“光伏发电是建立在现有的建筑屋顶上的,这也是一种新能源的利用。”肖晶说,虽然现在只有2-3栋楼的楼顶用来光伏发电,电量也不是很大,但电站会把能用的空间都变得更环保、更整合。
肖晶透露,这个城市能源综合体将在今年年底建成投运,新的理念和模式将逐步推广到全国的中心城市。
届时,更多的风电、光伏等清洁能源可以存起来,供城市随时取用;每一台电动汽车,都可以成为城市移动的“充电宝”;每一个用电户都可以变成一个虚拟电厂,能量实现双向流动;未来,我们的城市能源生态将会变得更加经济、高效、绿色、安全。
来源：中国江苏网 作者：张宣 黄星月
