安科瑞 陳聰

摘要：介紹了某油田群電網(wǎng)儲能電站示范項目建設情況，作為國內*個(gè)海上油氣田電網(wǎng)分布式儲能電站，建設過(guò)程不僅實(shí)現多項技術(shù)創(chuàng )新，同時(shí)具有良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益，有助于中海油響應*家的雙碳發(fā)展目標，加快能源轉型步伐，踐行綠色低碳戰略。

關(guān)鍵詞：儲能電站 電網(wǎng) 安裝 調試

0引言

當前中海油積*響應*家的雙碳發(fā)展目標，加快能源轉型步伐，踐行綠色低碳戰略。正在大力推進(jìn)清潔能源與傳統油氣業(yè)務(wù)的協(xié)同發(fā)展，推動(dòng)燃氣發(fā)電和風(fēng)電、光伏等可再生電力一體化發(fā)展，探索發(fā)展海上風(fēng)電為海上油氣生產(chǎn)供電的開(kāi)發(fā)模式，打造多能互補的綜合能源體系。

中海油積*貫徹集團公司的發(fā)展要求，計劃在某油田群打造國內*個(gè)集風(fēng)光儲一體綜合能源示范海上油田，到2025年實(shí)現“海上風(fēng)場(chǎng)+光伏+儲能+岸電”的全新供電模式，建成國內外*個(gè)海上“零碳”供電示范油田，同時(shí)使油氣田細致用上綠色清潔電力[1]。2022年該油田陸地終端廠(chǎng)建設4.5MW光伏發(fā)電系統并網(wǎng)投用，邁出了綠色低碳發(fā)展的*一步，并且計劃2025年在油田新建2臺10MW分散式風(fēng)機。由于風(fēng)光發(fā)電具有波動(dòng)性，間歇性和隨機性的特點(diǎn)，對電網(wǎng)穩定性產(chǎn)生較大影響，因此考慮通過(guò)配套儲能系統，平抑風(fēng)光發(fā)電出力，調節用電峰谷差，提高電網(wǎng)的穩定性。

1分布式儲能電站介紹

該油田群電網(wǎng)屬于孤立微電網(wǎng)系統，通過(guò)對油氣田用電負荷、光伏發(fā)電容量及未來(lái)接入的分散式風(fēng)機容量進(jìn)行校核分析，儲能電站容量建議采用5MW/10MWh，儲能電站作為一個(gè)獨立電站，由電網(wǎng)EMS系統統一協(xié)調控制。電網(wǎng)儲能電站的作用應*先滿(mǎn)足終端光伏消納，同時(shí)兼做電網(wǎng)調頻電源，在事故狀態(tài)為電網(wǎng)提供電源支撐，在電網(wǎng)全黑工況時(shí)為電網(wǎng)提供黑啟動(dòng)電源。

儲能電站容量采用5MW/10MWh，根據目前PCS設備技術(shù)發(fā)展水平，采用兩套2.5MW/5MWh功率單元并聯(lián)組合成5MW/10MW.h，功率單元升壓后并聯(lián)接入油氣田電網(wǎng)，儲能單元拓撲示意圖如圖1所示。采用功率單元并聯(lián)也有利于未來(lái)隨著(zhù)油田電網(wǎng)的發(fā)展，裝機容量提高，系統熱備容量要求提高后，通過(guò)進(jìn)一步并聯(lián)功率單元，實(shí)現儲能電站的擴容。

電網(wǎng)儲能電站*薦采用磷酸鐵鋰電池，充放電倍率0.5C。電池單體采用寧德時(shí)代3.2V280Ah磷酸鐵鋰電芯，每個(gè)電池艙共有5600個(gè)電芯。每16個(gè)電芯串聯(lián)組成一個(gè)電池模組（PACK），每個(gè)電池模組容量為14.3kWh，25個(gè)電池模組（PACK）串聯(lián)組成1個(gè)電池簇（RACK），每個(gè)電池簇容量為358.4kWh，電池艙內共14個(gè)電池簇，每7個(gè)電池簇組串1個(gè)電池組（BMS），這7個(gè)電池簇（RACK）并聯(lián)后接入對應逆變升壓艙的一臺1375kW儲能變流器（PCS）直流輸入端。

2儲能電站建設過(guò)程

2.1土建工程建設

本項目土建結構的主要設計內容為兩個(gè)儲能電池集裝箱基礎和兩個(gè)儲能變流升壓一體機基礎及一個(gè)鋼結構罩棚，罩棚結構形式為輕型門(mén)式剛架。

罩棚基礎、儲能電池集裝箱基礎、儲能變流升壓一體機基礎單位面積荷載較小擬采用淺基礎，基礎埋深2m，基礎高出現有地坪面200mm，持力層為棕褐粉質(zhì)黏土，承載力特征值按190kPa考慮。集裝箱基礎采用C30混凝土，HRB400級鋼筋現澆；素混凝土設備基礎采用C40混凝土現澆；設備基礎外露部分抹20mm厚水泥砂漿面層；墊層采用100mm厚C15混凝土；土建工程結構施工流程圖如圖2所示，現場(chǎng)施工圖片如圖3所示。

2.2儲能設備安裝及調試

2.2.1儲能設備運輸及吊裝

使用運輸車(chē)對需要安裝的儲能變流升壓模塊、箱式儲能電池模塊設備進(jìn)行拖運；廠(chǎng)區內速度不得超過(guò)20km/h；拖運的設備需固定牢靠。

儲能變流升壓模塊、箱式儲能電池模塊等設備拖運到安裝位置后；將吊車(chē)開(kāi)往既定地點(diǎn)，從水泥路往草地途中需要鋪上16mm厚的鋼板防止地基下沉；吊車(chē)就位后需要在4個(gè)支腿位置處墊上木方，避免起吊時(shí)過(guò)重導致支腿下沉；因箱式儲能電池模塊*重，達到56t，需要1臺200t吊車(chē)，作業(yè)半徑需要至少15m，可滿(mǎn)足要求，見(jiàn)圖4。

2.2.2儲能設備現場(chǎng)安裝及連接

提前清理基座及螺栓孔，按基礎上的安裝基準線(xiàn)（*心標記、水平標記）對應設備上的基準測點(diǎn)進(jìn)行調整和測量及找正與找平，安裝前需確認好安裝設備的方向，確保安裝方向正確。

儲能變流升壓模塊和箱式儲能電池模塊之間通過(guò)240V直流電纜進(jìn)行連接，儲能電站通過(guò)35kV高壓電纜連接到終端35kV系統開(kāi)關(guān)柜并入潿洲電網(wǎng)，提前預鋪35kV主電纜并完成電纜打壓及絕緣測試，然后連接至儲能集裝箱設備。

2.2.3調試及試運行

配合廠(chǎng)家完成儲能電池集裝箱及變流升壓模塊單機調試，連接完成后，進(jìn)行儲能電站整體調試及驗收。

調試驗收標準：儲能電站以額定功率進(jìn)行三次充放電，連續并網(wǎng)試運行72小時(shí)[2]。

2.3配套工程

2.3.1安防監控

在儲能電站罩棚周?chē)O置兩個(gè)*用監控攝像頭，監控信號接入終端廠(chǎng)區安防系統，將儲能電站納入廠(chǎng)區集中監控系統。監控系統在現場(chǎng)設置有匯集箱，監控視頻探頭均接入現場(chǎng)匯集箱。新增攝像頭電纜通過(guò)埋地方式走線(xiàn)，穿過(guò)路段使用Φ50mm的鍍鋅鋼管保護。

2.3.2消防工程

儲能電站集裝箱設置獨立的火災探測控制器，箱體內安裝煙熱探測器，與氣體滅火系統聯(lián)動(dòng)。箱體外設手動(dòng)火災報警按鈕和手動(dòng)氣體釋放按鈕。

每個(gè)鋰電池集裝箱外放置一個(gè)1m3的消防砂池，按照嚴重危險等級還配置4具M(jìn)FT/ABC50（推車(chē)式磷酸銨鹽干粉滅火器）和4具M(jìn)F/ABC8（手提式磷酸銨鹽干粉滅火器）進(jìn)行消防保護。

2.3.3照明

儲能電站用電負荷包括集裝箱內負荷和場(chǎng)地負荷。場(chǎng)地負荷包括場(chǎng)地上的照明負荷。儲能電站罩棚內擬采用LED工作燈吊裝方式。燈具采用時(shí)鐘、光控等自動(dòng)控制方式。儲能電站輔助用電總

負荷預估為50kW，采用380/220V，供電系統的接地型式采用TN-C-S系統。

2.3.4防雷接地及絕緣配合

對所有要求接地部分（如交流升壓模塊箱、電池集裝箱、35kV開(kāi)關(guān)柜及其他電氣設備）均應可靠地接地，電池集裝箱及變流升壓模塊箱均為金屬外殼，利用其金屬殼體作為防雷接閃器并將其外殼與接地網(wǎng)可靠焊接，形成直擊雷保護。本次在儲能站區域建設以水平接地體為主，輔以垂直接地體的人工復合接地網(wǎng)，埋深為0.8m。新建接地網(wǎng)與汽輪機廠(chǎng)區設備房接地網(wǎng)相連，保證本站地網(wǎng)接地電阻小于4歐。

3儲能電站運行效果評估

潿洲電網(wǎng)儲能電站建設成功后，在擺脫光伏“靠天吃飯”，為電網(wǎng)削峰填谷、度夏保供的同時(shí)，電網(wǎng)可以減少1~2臺在線(xiàn)透平發(fā)電機組數量，通過(guò)“削峰填谷”實(shí)現在網(wǎng)燃氣輪機發(fā)電機帶載率提高5%至10%，每年將節省9200噸標準煤能耗，減少二氧化碳排放18400噸。儲能電站的投用可有效平抑潿洲終端分布式光伏電站波動(dòng)，提升電網(wǎng)調峰能力和新能源消納能力，是構建以新能源為主體的新型電力系統的重要支撐，也是該油田群電網(wǎng)構建綠色多能互補電網(wǎng)、智慧電網(wǎng)的重要組成部分。

3.1海上油田群微電網(wǎng)儲能控制及應用關(guān)鍵技術(shù)

儲能電站根據運行實(shí)時(shí)工況，全自動(dòng)化進(jìn)行響應，當電網(wǎng)觸發(fā)機組故障跳機時(shí)滿(mǎn)功率釋放電網(wǎng)，避免設備脫扣停電，同時(shí)能夠根據電網(wǎng)熱備情況進(jìn)行有功、無(wú)功、頻率等控制，提升海上油田群微電網(wǎng)運行的可靠性。

3.2 儲能電站海上微電網(wǎng)黑啟動(dòng)控制技術(shù)

配置了虛擬同步機技術(shù)，具備獨立建網(wǎng)功能，實(shí)現零壓構網(wǎng)，能通過(guò)儲能實(shí)現潿洲電網(wǎng)的黑啟動(dòng)功能。

該電站取代了傳統柴油發(fā)電機，可配合燃氣輪機發(fā)電機實(shí)現黑啟動(dòng)，有效避免柴油發(fā)電機組工作時(shí)產(chǎn)生的溫室氣體排放，實(shí)現綠色供電。

4安科瑞微電網(wǎng)能量管理系統

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統能夠對微電網(wǎng)的源、網(wǎng)、荷、儲能系統、充電負荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監控、診斷告警、全景分析、有序管理和*級控制，滿(mǎn)足微電網(wǎng)運行監視細致化、安全分析智能化、調整控制前瞻化、全景分析動(dòng)態(tài)化的需求，完成不同目標下光儲充資源之間的靈活互動(dòng)與經(jīng)濟優(yōu)化運行，實(shí)現能源效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益*大化。

4.1主要功能

實(shí)時(shí)監測；

能耗分析；

智能預測；

協(xié)調控制；

經(jīng)濟調度；

需求響應。

4.2系統特點(diǎn)

平滑功率輸出，提升綠電使用率；

削峰填谷、谷電利用，提高經(jīng)濟性；

降低充電設備對局部電網(wǎng)的沖擊；

降低站內配電變壓器容量；

實(shí)現源荷*高匹配效能。

4.3相關(guān)控制策略

1）削峰填谷：配合儲能設備、低充高放

2）需量控制：能量?jì)Υ?、充放電功率跟?/span>

3）備用電源

4）柔性擴容：短期用電功率大于變壓器容量時(shí)，儲能快速放電，滿(mǎn)足負載用能要求

4.4核心功能

1）多種協(xié)議

支持多種規約協(xié)議，包括：ModbusTCP/RTU、DL/T645-07/97、IEC60870-5-101/103/104、MQTT、CDT、*三方協(xié)議定制等。

2）多種通訊方式

支持多種通信方式：串口、網(wǎng)口、WIFI、4G。

3）通信管理

提供通信通道配置、通信參數設定、通信運行監視和管理等。提供規約調試的工具，可監視收發(fā)原碼、報文解析、通道狀態(tài)等。

4）智能策略

系統支持自定義控制策略，如削峰填谷、需量控制、動(dòng)態(tài)擴容、后備電源、平抑波動(dòng)、有序充電、逆功率保護等策略，保障用戶(hù)的經(jīng)濟性與安全性。

5）全量監控

覆蓋傳統EMS盲區，可接入多種協(xié)議和不同廠(chǎng)家設備實(shí)現統一監制，實(shí)現環(huán)境、安防、消防、視頻監控、電能質(zhì)量、計量、繼電保護等多系統和設備的全量接入。

4.5系統功能

系統主界面，包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲能、充電樁及總體負荷情況，體現系統主接線(xiàn)圖、光伏信息、風(fēng)電信息、儲能信息、充電樁信息、告警信息、收益、環(huán)境等。

儲能監控

系統綜合數據：電參量數據、充放電量數據、節能減排數據；

運行模式：峰谷模式、計劃曲線(xiàn)、需量控制等；

統計電量、收益等數據；

儲能系統功率曲線(xiàn)、充放電量對比圖，實(shí)時(shí)掌握儲能系統的整體運行水平。

光伏監控

光伏系統總出力情況

逆變器直流側、交流側運行狀態(tài)監測及報警

逆變器及電站發(fā)電量統計及分析

并網(wǎng)柜電力監測及發(fā)電量統計

電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數統計，識別低效發(fā)電電站；

發(fā)電收益統計(補貼收益、并網(wǎng)收益)

輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監測

并網(wǎng)電能質(zhì)量監測及分析

光伏預測

以海量發(fā)電和環(huán)境數據為根源，以高精度數值氣象預報為基礎，采用多維度同構異質(zhì)BP、LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )光功率預測方法。

時(shí)間分辨率：15min

超短期未來(lái)4h預測精度＞90%

短期未來(lái)72h預測精度＞80%

短期光伏功率預測

超短期光伏功率預測

數值天氣預報管理

誤差統計計算

實(shí)時(shí)數據管理

歷史數據管理

光伏功率預測數據人機界面

風(fēng)電監控

風(fēng)力發(fā)電系統總出力情況

逆變器直流側、交流側運行狀態(tài)監測及報警

逆變器及電站發(fā)電量統計及分析

并網(wǎng)柜電力監測及發(fā)電量統計

電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數統計，識別低效發(fā)電電站；

發(fā)電收益統計(補貼收益、并網(wǎng)收益)

風(fēng)力/風(fēng)速/氣壓/環(huán)境溫濕度監測

并網(wǎng)電能質(zhì)量監測及分析

充電樁系統

實(shí)時(shí)監測充電系統的充電電壓、電流、功率及各充電樁運行狀態(tài)；

統計各充電樁充電量、電費等；

針對異常信息進(jìn)行故障告警；

根據用電負荷柔性調節充電功率。

電能質(zhì)量

對整個(gè)系統范圍內的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續性的監測。如電壓諧波、電壓閃變、電壓不平衡等穩態(tài)數據和電壓暫升/暫降、電壓中斷暫態(tài)數據進(jìn)行監測分析及錄波展示，并對電壓、電流瞬變進(jìn)行監測。

4.6設備選型

5結語(yǔ)

光儲充一體化充電站應用綜合能源服務(wù)建設模式意義重大。清潔、*效、可靠的能源服務(wù)可以通過(guò)對電池、管理系統系統的細致優(yōu)化來(lái)實(shí)現。未來(lái),綜合能源服務(wù)將隨著(zhù)清潔能源技術(shù)的不斷創(chuàng )新而進(jìn)一步成熟和普及,為中國提供可行的解決方案,以達到碳中和目標,促進(jìn)新能源運輸的普及。一體化的能源服務(wù)建設模式將成為為建設綠色智能社會(huì )提供堅實(shí)支撐的新能源基礎設施的重要組成部分。

參考文獻：

【1】《“十四五”科技創(chuàng )新與發(fā)展規劃》[R].中國海洋石油集團有限公司，2020.7.

【2】GB/T51048-2014《電化學(xué)儲能電站設計規范》[S].中國計劃出版社，2018.

【3】GB/T42288-2022《電化學(xué)儲能電站安全規程》[S].*家市場(chǎng)監督管理總局.

【4】喻志友、勞景水、葉海賓、楊季平、徐偉.海上油氣田電網(wǎng)分布式儲能電站建設

【6】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022年05版