從項(xiàng)目簽約到正式投運(yùn),，歷時(shí)近四年。

2024年3月31日,，全球儲(chǔ)能配置規(guī)模最大的單體新能源場站,、全球規(guī)模最大的“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”一體化示范項(xiàng)目——三峽烏蘭察布新一代電網(wǎng)友好綠色電站示范項(xiàng)目通過永久送出工程正式投運(yùn)。

（來源：微信公眾號(hào)“IESPlaza綜合能源服務(wù)網(wǎng)”作者：IESPlaza）

項(xiàng)目介紹

該項(xiàng)目位于全國I級(jí)風(fēng)能資源核心區(qū)內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市四子王旗，該地區(qū)風(fēng)能資源儲(chǔ)量4650萬千瓦,，技術(shù)開發(fā)量3650萬千瓦,，年平均日照時(shí)間3200小時(shí)，屬日照高值區(qū),，現(xiàn)已規(guī)劃風(fēng)光電裝機(jī)容量3600萬千瓦，是發(fā)展風(fēng),、光電產(chǎn)業(yè)的理想之地,。

項(xiàng)目總裝機(jī)200萬千瓦，其中風(fēng)電170萬千瓦,、光伏30萬千瓦,，配套儲(chǔ)能55萬千瓦2小時(shí)，能夠儲(chǔ)存110臺(tái)5兆瓦風(fēng)機(jī)滿發(fā)2小時(shí)產(chǎn)生的能量,，是國內(nèi)首個(gè)儲(chǔ)能配置規(guī)模達(dá)到千兆瓦時(shí)的新能源場站,。

示范項(xiàng)目充分發(fā)揮“源、網(wǎng),、儲(chǔ)”整體聯(lián)動(dòng)示范作用,，通過風(fēng)光儲(chǔ)一體化建設(shè)、運(yùn)行,，自主研發(fā)和應(yīng)用智慧聯(lián)合集控中心,，創(chuàng)新性開展電網(wǎng)友好“網(wǎng)-源”協(xié)調(diào)關(guān)鍵機(jī)制，最大程度緩解了電網(wǎng)系統(tǒng)的靈活性調(diào)節(jié)壓力,，有效提升了地區(qū)清潔能源消納水平,。

同時(shí)，該項(xiàng)目大規(guī)模投入使用新型電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng),，通過數(shù)字儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)重構(gòu)電池網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),，克服傳統(tǒng)BMS儲(chǔ)能方案的短板效應(yīng)，大幅提升了儲(chǔ)能系統(tǒng)的有效容量和壽命,；STATCOM儲(chǔ)能系統(tǒng)基于新型自主化IGCT功率器件和鏈?zhǔn)蕉嚯娖綋Q流技術(shù),，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的有功無功支撐和系統(tǒng)高級(jí)服務(wù)，是國內(nèi)單機(jī)容量最大的直掛式儲(chǔ)能裝置,。

技術(shù)應(yīng)用

2020年12月,，三峽集團(tuán)在烏蘭察布市投資6億元，建設(shè)集研發(fā),、實(shí)證,、應(yīng)用為一體，產(chǎn),、學(xué),、研、用深度融合的源網(wǎng)荷儲(chǔ)技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)基地。瞄準(zhǔn)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)亟需研究的規(guī)?；瘍?chǔ)能技術(shù),、并網(wǎng)技術(shù)、一體化調(diào)度技術(shù),、商業(yè)模式等問題,，聯(lián)合清華大學(xué)、華北電力大學(xué),、中國科學(xué)院,、天津大學(xué)等20余所國內(nèi)頂尖科研機(jī)構(gòu)的專家團(tuán)隊(duì)開展攻關(guān)研究，已取得諸多技術(shù)成果,。

▌百萬千瓦級(jí)電網(wǎng)友好型風(fēng)光儲(chǔ)場站群智慧聯(lián)合集控關(guān)鍵技術(shù)

百萬千瓦級(jí)電網(wǎng)友好型風(fēng)光儲(chǔ)場站群智慧聯(lián)合集控關(guān)鍵技術(shù),，由中國長江三峽集團(tuán)有限公司科學(xué)技術(shù)研究院和華北電力大學(xué)共同組建團(tuán)隊(duì)完成聯(lián)合攻關(guān)，創(chuàng)新性地開展了“大規(guī)模區(qū)域的風(fēng)光功率聯(lián)合預(yù)測”“面向風(fēng)光儲(chǔ)場站協(xié)同優(yōu)化控制與保護(hù)”“電網(wǎng)友好型新能源電站‘網(wǎng)-源’協(xié)調(diào)關(guān)鍵機(jī)制”“新能源快速一次調(diào)頻和虛擬慣量支撐”等技術(shù)研究,，針對“規(guī)?；瘍?chǔ)能+新能源”開發(fā)了多種調(diào)控模式及電網(wǎng)友好功能，實(shí)現(xiàn)了“場站層”和“站群層”的有機(jī)協(xié)調(diào),。

智慧聯(lián)合集控系統(tǒng)作為示范項(xiàng)目的“中樞大腦”,，承擔(dān)著新一代電網(wǎng)友好綠色電站與蒙西電網(wǎng)調(diào)度交易中心“智能化自主化交互通訊、主動(dòng)感知和決策分析”等重要功能,。通過全場景的運(yùn)行考驗(yàn),，系統(tǒng)具備的“頂峰供電、功率平滑,、一次調(diào)頻,、虛擬慣量”等電網(wǎng)友好功能得到了驗(yàn)證，新能源場站群“集中功率預(yù)測,、風(fēng)光儲(chǔ)協(xié)同調(diào)控策略”等關(guān)鍵技術(shù)問題均得到了解決,，示范電站具備了“一體化智慧控制、電網(wǎng)友好接入及風(fēng)光儲(chǔ)穩(wěn)定”的運(yùn)行要求,。

“儲(chǔ)能規(guī)模配置”是電站并網(wǎng)友好的物理基礎(chǔ),，“數(shù)字化管理”則是解決高配比儲(chǔ)能與風(fēng)光新能源智慧協(xié)調(diào)運(yùn)行的手段。項(xiàng)目創(chuàng)新研發(fā)的“智慧聯(lián)合集控系統(tǒng)”主要通過風(fēng)光儲(chǔ)場站群的“智慧控制”和“智能運(yùn)維”兩條途徑進(jìn)行數(shù)字化管理創(chuàng)新,，實(shí)現(xiàn)示范項(xiàng)目電站的“全面可觀,、精確可測、高度可控”,，實(shí)現(xiàn)了能源安全可靠供給的“電網(wǎng)友好”目標(biāo),、從思維、技術(shù),、人才,、管理,、運(yùn)營等方面走出創(chuàng)新之路。

▌大規(guī)模新能源及儲(chǔ)能綜合仿真與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

該平臺(tái)包括基于RT-LAB,、RTDS,、RT-MEET（國產(chǎn)化動(dòng)矩實(shí)時(shí)仿真器）的數(shù)字仿真系統(tǒng)和場站的控制保護(hù)物理設(shè)備屏柜；以功率放大器為核心的動(dòng)模平臺(tái),，將不同類型儲(chǔ)能和PCS組成的儲(chǔ)能系統(tǒng)與數(shù)字平臺(tái)進(jìn)行連接,；最后，在數(shù)字平臺(tái)和動(dòng)模平臺(tái)上建立一套實(shí)驗(yàn)室管控平臺(tái),，實(shí)現(xiàn)數(shù)字平臺(tái)之間互聯(lián),，數(shù)模平臺(tái)之間互聯(lián)，可模擬調(diào)度中心或大數(shù)據(jù)中心的調(diào)控功能和仿真數(shù)據(jù)的展示功能,。

該平臺(tái)具備百萬千瓦級(jí)新能源及儲(chǔ)能裝備全電磁暫態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)字仿真和半實(shí)物仿真能力，首次突破RTDS,、RT-LAB,、RT-MEET、動(dòng)態(tài)模擬的高速實(shí)時(shí)通信和接口設(shè)計(jì)技術(shù),，可實(shí)現(xiàn)電磁暫態(tài)數(shù)字模型,、實(shí)際控制保護(hù)裝置和儲(chǔ)能系統(tǒng)的跨平臺(tái)聯(lián)合仿真。國內(nèi)規(guī)模最大,、類型最豐富的儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬平臺(tái),，涉及飛輪、全釩液流,、超級(jí)電容,、磷酸鐵鋰電池、固態(tài)鋰離子電池,、鈉離子電池,、水系鈉離子電池等七種儲(chǔ)能形式，可開展多類型控制保護(hù)裝置和儲(chǔ)能系統(tǒng)的硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)開發(fā)了國內(nèi)首個(gè)新能源并網(wǎng)仿真數(shù)字孿生系統(tǒng),，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模新能源及儲(chǔ)能系統(tǒng)綜合仿真與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)全景可觀可測可控的管控新模式,。

▌國內(nèi)容量最大功率路由器示范工程

中國三峽集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院聯(lián)合清華大學(xué)、西安西電電力系統(tǒng)有限公司,、山東泰開直流技術(shù)有限公司,，成功研制了國內(nèi)容量最大的功率路由器設(shè)備。功率路由器共3個(gè)功率端口：10kV/6MVA交流端口,、10kV/3MVA交流端口,、750V/3MW直流端口；主要有兩個(gè)功能：一是具備豐富的不同電壓等級(jí)的交直流端口,，適用于風(fēng),、光,、儲(chǔ)等不同元素的統(tǒng)一、靈活接入,，減少電能變換環(huán)節(jié),，提升系統(tǒng)運(yùn)行效率；二是主動(dòng)控制各端口的功率潮流,，通過不同供電區(qū)域功率優(yōu)化協(xié)調(diào)控制,，實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電的高比例消納。

作為國內(nèi)容量最大的功率路由器示范工程,，本項(xiàng)目研制的功率路由器各端口容量合計(jì)12MW,，該設(shè)備所采用的所有IGBT和IGCT功率器件均實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化替代，打破了國外在大功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)壁壘,。在直流變壓技術(shù)方面,，本項(xiàng)目研制的IGCT直流變壓器中單個(gè)DAB功率模塊容量達(dá)1MW，相比于IGBT/SiC直流變壓器DAB模塊,，容量提升10倍以上,，成本和體積減少1/3以上；在直流故障保護(hù)方面,，本項(xiàng)目基于國產(chǎn)逆阻型IGCT器件研制了新一代全固態(tài)故障電流控制器,，實(shí)現(xiàn)百微秒開斷10kA短路電流、額定2kA電流工況下1.3V超低通態(tài)壓降,，并配備了超快速過流自保護(hù)控制系統(tǒng),。

該工程可應(yīng)用于雙碳背景下廣泛存在的“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”工業(yè)園區(qū)或配網(wǎng)，解決分布式新能源,、儲(chǔ)能,、各種類型負(fù)荷的統(tǒng)一、高效,、靈活的接入,，實(shí)現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”柔性接入和靈活互動(dòng)，提高能源利用效率并減少占地,。

▌高速磁懸浮飛輪儲(chǔ)能調(diào)頻系統(tǒng)

高速磁懸浮飛輪儲(chǔ)能調(diào)頻系統(tǒng)針對電力系統(tǒng)慣量響應(yīng),、一次調(diào)頻應(yīng)用特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，由高速磁懸浮飛輪單元,、一體化變流器,、飛輪管理系統(tǒng)、飛輪集裝箱等構(gòu)成,，以高速磁懸浮飛輪儲(chǔ)能特性為手段,，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電網(wǎng)頻率，保障電力系統(tǒng)頻率安全的目的,。

由中國長江三峽集團(tuán)有限公司聯(lián)合沈陽微控新能源技術(shù)有限公司依托三峽新能源烏蘭察布新型儲(chǔ)能驗(yàn)證平臺(tái)工程研制的“適用于新能源電站慣量和調(diào)頻支撐的兆瓦級(jí)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)”是慣量響應(yīng)及調(diào)頻領(lǐng)域唯一一項(xiàng)入選的重大技術(shù),。

在2021年12月底,，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)抵烏蘭察布項(xiàng)目現(xiàn)場，并于2022年3月通過動(dòng)模仿真平臺(tái)試驗(yàn)測試,。應(yīng)用于新型儲(chǔ)能技術(shù)驗(yàn)證平臺(tái)的5臺(tái)200kW高速磁懸浮儲(chǔ)能飛輪及配套PCS等設(shè)備,，構(gòu)成1MW/15MJ集裝箱式飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)。其中4臺(tái)200kW高速磁懸浮儲(chǔ)能飛輪及配套PCS等設(shè)備組成的0.8MW/12MJ集裝箱式飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng),，主要由飛輪儲(chǔ)能陣列,、飛輪管理系統(tǒng)(FMS)、儲(chǔ)能變流器(PCS)組成,，應(yīng)用于新型儲(chǔ)能技術(shù)驗(yàn)證平臺(tái),；另外1臺(tái)0.2MW/3MJ飛輪儲(chǔ)能單體應(yīng)用于動(dòng)模仿真平臺(tái)，其PCS由動(dòng)模平臺(tái)側(cè)統(tǒng)一配置,。

飛輪儲(chǔ)能對解決新能源并網(wǎng)一次調(diào)頻及慣量響應(yīng)具有現(xiàn)實(shí)意義,，也對整個(gè)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)市場的多元化具有創(chuàng)新意義，可改善電網(wǎng)對可再生能源的接納能力,，提升電網(wǎng)對功率突變事件的調(diào)節(jié)能力和抗干擾能力,。未來，隨著電力輔助服務(wù)市場的不斷完善以及儲(chǔ)能技術(shù)的不斷升級(jí),，將為儲(chǔ)能打開更多的應(yīng)用機(jī)會(huì)和價(jià)值收益,，也將開啟飛輪儲(chǔ)能的應(yīng)用新時(shí)代,。

▌?wù)淄呒?jí)直流耦合接入的鋰離子電池/超級(jí)電容器混合儲(chǔ)能系統(tǒng)

該項(xiàng)目中混合儲(chǔ)能系統(tǒng)采用鋰離子電池和超級(jí)電容器以能量型和功率型儲(chǔ)能技術(shù)耦合互補(bǔ)的形式進(jìn)行應(yīng)用,，整套系統(tǒng)由3個(gè)預(yù)制艙體組成，分別為0.5MW/1MWh鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)艙,、1MW/0.1MWh超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)艙,、1.5MW儲(chǔ)能變流器艙。其中鋰離子電池和超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)預(yù)制艙內(nèi)分別配有直流匯流柜,、電池/電容管理系統(tǒng),、本地能量管理系統(tǒng)、自動(dòng)消防系統(tǒng),、空調(diào)等設(shè)備,。各儲(chǔ)能系統(tǒng)通過直流匯流柜接入相應(yīng)的儲(chǔ)能變流器，再分別接入功率路由器750V直流母線,，響應(yīng)園區(qū)能量管理系統(tǒng)下發(fā)的削峰填谷或調(diào)頻調(diào)度指令,。

鋰離子電池具有能量密度高、儲(chǔ)/釋能時(shí)間長等特點(diǎn),，可用于實(shí)現(xiàn)削峰填谷,；超級(jí)電容器具有功率密度高、響應(yīng)速度快,、壽命長等特點(diǎn),，可參與電力系統(tǒng)一次調(diào)頻,，同時(shí)延長電池使用壽命。通過兩種儲(chǔ)能技術(shù)耦合及協(xié)調(diào)控制策略優(yōu)化,，鋰離子電池/超級(jí)電容器混合儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮性能互補(bǔ)優(yōu)勢,，滿足電網(wǎng)不同層次需求，最大限度發(fā)揮儲(chǔ)能的作用,。

針對烏蘭察布源網(wǎng)荷儲(chǔ)試驗(yàn)基地中的交直流混合電網(wǎng)架構(gòu),，該項(xiàng)目首次實(shí)現(xiàn)了將鋰離子電池/超級(jí)電容器混合儲(chǔ)能系統(tǒng)通過DC/DC設(shè)備直接在750V直流母線側(cè)進(jìn)行功率耦合，該接入方式可提高AC/DC并網(wǎng)逆變器的利用率,，此外,，混合儲(chǔ)能系統(tǒng)既可以對交流電網(wǎng)進(jìn)行功率支撐，又可以解決直流電網(wǎng)的功率突變和諧波問題,。

▌?wù)淄邥r(shí)級(jí)固態(tài)鋰離子電池儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用

項(xiàng)目由1MW/2MWh的能量型固態(tài)鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)與一套用于動(dòng)模仿真研究的30kW/56kWh的小型固態(tài)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)組成,，共同集成于1臺(tái)40尺的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱內(nèi)，通過DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出750V直流電壓并網(wǎng),。

項(xiàng)目通過電芯生產(chǎn)工藝創(chuàng)新以及模組和系統(tǒng)集成創(chuàng)新,，對固態(tài)鋰離子電池儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，研發(fā)應(yīng)用于規(guī)模儲(chǔ)能的固態(tài)鋰離子電池,，并通過儲(chǔ)能示范項(xiàng)目,，驗(yàn)證該技術(shù)在“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”場景中運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能型固態(tài)鋰離子電池在全球的首次示范應(yīng)用,。

該項(xiàng)目基于氧化物固態(tài)電解質(zhì)體系的原位固化固態(tài)電池技術(shù),，結(jié)合原子級(jí)鍵合技術(shù)、離子導(dǎo)電膜技術(shù)并配合新型電池裝備,，提升了界面接觸及穩(wěn)定性,、循環(huán)穩(wěn)定性，有效抑制了循環(huán)過程中電池的體積膨脹及SEI膜熱穩(wěn)定性,。研發(fā)的本質(zhì)安全,、長壽命固態(tài)鋰離子電池，以期從根本上降低電池在失控后發(fā)生的起火,、爆炸風(fēng)險(xiǎn),，同時(shí)將電池的能量密度較傳統(tǒng)鉛酸電池提升4~5倍，電池使用壽命達(dá)到6000次以上,，并通過電安全,、機(jī)械安全、熱安全,、環(huán)境安全等四個(gè)維度的極限測試,，其安全性能遠(yuǎn)高于目前常規(guī)儲(chǔ)能電池。

項(xiàng)目歷程

2020年4月6日,，三峽集團(tuán)與內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,，就烏蘭察布市“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”一體化綜合應(yīng)用示范項(xiàng)目開發(fā)事宜達(dá)成一致意見,。

2020年9月21日，內(nèi)蒙古自治區(qū)能源局對《烏蘭察布源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化綜合應(yīng)用示范基地方案》進(jìn)行復(fù)函,，表示同意方案的執(zhí)行,，并就“示范目標(biāo)”“示范內(nèi)容”等做出了具體指示。

2020年10月28日,，該項(xiàng)目（一,、二、三期）取得烏蘭察布市發(fā)展和改革委會(huì)批復(fù),。

2020年10月31日,，烏蘭察布源網(wǎng)荷儲(chǔ)示范項(xiàng)目暨三峽現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)園在內(nèi)蒙古烏蘭察布市開工建設(shè)。

2021年4月28日,，該項(xiàng)目（一期）現(xiàn)場開工,。

2021年11月30日，該項(xiàng)目（一期）全部風(fēng)機(jī)吊裝完成,。

2021年12月29日,，該項(xiàng)目首批50萬千瓦的機(jī)組成功并入內(nèi)蒙古電網(wǎng)，標(biāo)志著項(xiàng)目邁出了重要的一步,。

2021年12月30日,，該項(xiàng)目（一期）全容量并網(wǎng)發(fā)電。

2021年12月22日,，一期風(fēng)機(jī)吊裝完成,。

2022年7月16日，該項(xiàng)目（二期）開工,。

2022年7月28日,，該項(xiàng)目（三期）開工,。

2022年9月16日,，該項(xiàng)目（一期）順利通過移交生產(chǎn)驗(yàn)收。

2022年12月9日,，該項(xiàng)目（二期,、三期）3座升壓站的7臺(tái)主變壓器全部就位，該項(xiàng)目主要設(shè)備全部就位完成,。

2023年3月31日,，該項(xiàng)目（一期）專項(xiàng)驗(yàn)收全部完成，已初步具備竣工驗(yàn)收條件,。

2023年6月20日,，該項(xiàng)目（二期、三期）風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)全部澆筑完成,，該項(xiàng)目風(fēng)場區(qū)主要基礎(chǔ)施工全部完成,。

2023年9月16日,，隨著最后一臺(tái)6.66兆瓦風(fēng)機(jī)成功吊裝，綠色電站示范項(xiàng)目二,、三期工程198臺(tái)風(fēng)機(jī)全部順利吊裝完成,，標(biāo)志著該項(xiàng)目1700兆瓦278臺(tái)風(fēng)機(jī)全部吊裝完成。

2023年9月27日,，該項(xiàng)目（二期,、三期）儲(chǔ)能設(shè)備首臺(tái)吊裝。

2023年12月23日,，該項(xiàng)目（二期,、三期）150萬千瓦并網(wǎng)，標(biāo)志著全球單體規(guī)模最大的“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”項(xiàng)目建設(shè)任務(wù)圓滿完成,。

2024年3月29日,，該項(xiàng)目在配套500千伏輸變電永久送出工程投運(yùn)后，周密部署并網(wǎng)安全措施,，在兩日內(nèi)完成了170萬千瓦風(fēng)電,、30萬千瓦光伏的全容量并網(wǎng)，且一次成功,。

2024年3月30日,，該項(xiàng)目正式投運(yùn)。