三月初,國內容量最大的電化學儲能電站在南京江北新區開工建設。作為國內首個城市能源綜合體,它包含了變電站、儲能電站、電動汽車充電站、分布式光伏電站和數據中心。儲能電站為何落戶江北新區?據了解,南京江北新區是江蘇省唯一的國家級新區,也是南京重點打造的能源互聯網示范區,新引進臺積電、紫光半導體等若干供電可靠性要求較高的公司,要可靠的儲能電氣設備。而且新區政府對節能降耗非常關注,已興建多條智能配電線路和工業樓宇綜合能源供應系統。

這套城市智慧能源綜合生態系統今年年底建成后,將徹底顛覆我們傳統的城市電力能源生產消費模式。記者專訪了這座"城市綠色蓄電池"的技術專家,請他們講述未來更智慧、更環保、更高效的電力生活。

超大"充電寶",讓廢舊電池"上崗"

翻開國內首個城市能源綜合體的設計藍圖,數量占據最多的是一排連著一排的"格子間",這些"格子間"可不普通,它們是"新一代"電網設備,內部蘊含著滿滿的"綠色能量"。

"最大充放電功率達13.088萬千瓦,總存儲容量26.86萬千瓦時,儲存的電能,相當于一座裝機容量為25萬千瓦的中型發電廠約1個小時的發電量,夠130個家庭用上一年。"國網南京供電公司發展策劃部副主任、經濟研究院黨支部書記肖晶指著藍圖中的"格子間"告訴記者,這些"格子間"組成了一個超大容量的"充電寶",在用電低谷時當用途電負荷充滿電力,在用電高峰時當作發電電源釋放電力,能有效填補電力缺口,最大限度保障生出現活用電。

"在傳統變電站,供配電設備需滿足如夏季、傍晚尖峰時期的用電需求,因此,所有設備都按照尖峰的要求來配備;但并不是所有時間范圍內用電需求量都那么大,當用電低峰時期設備利用率就非常低了。"肖晶說,如使用儲能電站,在夜間用電低谷時段將一部分電能儲存起來,然后在用電高峰再釋放,可有效提升設備運行效率,節省設備資源。

除在建容量為國內之最外,該儲能電站還有一個亮點:國內首個梯次利用。梯次利用是指將新能源汽車等淘汰下來的"退役電池"返廠維修,達到可利用標準后,進行循環使用的方法。這種方法有助于大幅度提升儲能電池的經濟性,具有良好的應用前景。

"新能源汽車電池將迎來大規模報廢,預計到2020年,全國會出現20萬的退役電池,而這些電池的處理是個大難題。"肖晶表示,這個大難題在儲能電站建成后將迎刃而解。她說,儲能電站工程利用"舊電池"總容量為7.5萬千瓦時,其中包含磷酸鐵鋰電池4.5萬千瓦時、鉛酸電池3萬千瓦時。不過"舊電池"的利用并不是全部,該工程還建設了集中式儲能電站,容量達19.36萬千瓦時。

據介紹,整體工程還應用了物聯網等前沿技術,對梯次利用的電池健康狀態大數據分析,能夠及早發現儲能電池壽命狀態和潛在缺陷,通過優化電池能量轉換拓撲結構,最大限度發揮每一個電池的存儲能力。

目前,我國用于"梯次利用"的舊電池還僅限于電動汽車退役下來的電池,家用電動自行車等電池容量太小,還不能滿足供電的需求。肖晶表示,"隨著科技的發展,家用電池或許也可以投入到‘梯次利用’中。"

多站合一,思路創新打造智慧能源綜合體

"儲能是堅強智能電網、‘互聯網+’智慧能源的重要組成部分,有關推動主體能源由化石能源向清潔能源更替、增強能源安全保障能力具有重要意義。"國網江蘇省電力有限公司發展部主任許海清介紹,儲能只是城市智慧能源綜合生態系統中的一部分,在這個生態系統里,還包含了變電站、電動汽車充電站、分布式光伏電站和數據中心。

"多站合一的新模式是指利用傳統儲能電站土地、設備、人力資源,建設充換電站和數據中心站,探索傳統電網和新型泛在電力物聯網設備的深度融合。"國網南京供電公司發展部主任劉曉東介紹說,后續,該電站將規劃探索采用變電站+儲能站+光伏充電站+數據中心的方式建設運營,以實現能源、數據的融合共享。

在儲能站開工建設的同時,220千伏的城市樞紐變電站和新能源汽車充換電站也開始施工。變電站作為傳統電站的重要功能兼容在城市能源綜合體中,和之配套的還有一座新能源汽車充換電站。建成后,電站附近的新能源汽車用戶可以隨意進入園區對汽車進行充換電,享受環保、便捷的服務。

"多站合一的城市能源綜合體不僅在國內是首個,在全世界也是首次提出,歐美等發達國家都沒有嘗試過。"肖晶自豪地說。當被問及在探索初期,是否遇到什么技術瓶頸時,肖晶表示,"技術上沒有遇到什么困難,重要是思路上的創新。"肖晶說,一方面,國家電網公司響應政府號召,節能減排,降低煤耗;另一方面,隨著物聯網等技術的發展,國家電網公司也在思考如何讓用電更便捷,給用戶供應更多的增值服務。于是,在探索中,他們就想到了"多站合一"的運行模式。

電網遇上"大數據",為用戶構建節能用電方法

"傳統的城市電網,是從大電網取電、降壓,把電送到千家萬戶,是單向傳輸,我們打造的這個新的城市智慧能源生態系統卻變成了交互式的——它既可以生產量源,比如光伏發電,又可以儲存、供應能源,還可以通過大數據分析,更高效、更經濟地調配和使用能源。"國網南京供電公司發展部高級工程師周恒俊說。

"大數據是今后很重要的資源,有了用戶大數據,可以建立數軸進行分析。"肖晶認為,從政府層面來看,可為政府供應一個經濟發展的"晴雨表",一個行業的發展狀況如何,可以通過其用電數據反映出來;有關公司和老百姓而言,可以通過分析其用電數據,為用戶推薦最經濟節能的用電方法;從內部管理角度,大數據中心建立可提高供電局的管理和服務水平。采集了公司和用戶的大數據會不會涉嫌隱私?肖晶說,大數據的獲取和使用都在法律規定的框架內,國家電網公司不會越界,公司和用戶大可放心。

光伏發電也是"多站合一"的亮點。"光伏發電是建立在現有的建筑屋頂上的,這也是一種新能源的利用。"肖晶說,雖然現在只有2-3棟樓的樓頂用來光伏發電,電量也不是很大,但電站會把能用的空間都變得更環保、更整合。

肖晶透露,這個城市能源綜合體將在今年年底建成投運,新的理念和模式將逐步推廣到全國的中心城市。

屆時,更多的風電、光伏等清潔能源可以存起來,供城市隨時取用;每一臺電動汽車,都可以成為城市移動的"充電寶";每一個用電戶都可以變成一個虛擬電廠,能量實現雙向流動;未來,我們的城市能源生態將會變得更加經濟、高效、綠色、安全。