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    儲能設備在沙漠、戈壁、荒漠等地區的環境適應性分析

    作者:禾木 來源:中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會 發布時間:2022-07-18 瀏覽:

    中國儲能網訊:在沙漠、戈壁、荒漠地區建設風光大基地項目是發展集中式新能源的主要方式,同時通過配套建設儲能實現新能源的高效利用,新能源基地的清潔電能可通過特高壓線路送至負荷終端,通過在源端配建儲能可提升新能源發電的電能質量和線路的輸送效率。


    2021年11月,國家能源局、國家發改委印發《第一批以沙漠、戈壁、荒漠地區為重點的大型風電、光伏基地建設項目清單的通知》,涉及19個省份,規??傆?97.05GW;2021年12月,國家能源局再次下發《關于組織擬納入國家第二批以沙漠,戈壁、荒漠地區為重點的大型風電光伏基地項目的通知》,加快風光大基地項目的建設步伐。

    本月,國家發改委公開表示大力推進以沙漠、戈壁、荒漠地區為重點大型風電光伏基地建設,目前第一批項目已開工超過95GW,第一批項目已基本全部開工,第二批基地項目建設也已啟動。

    沙漠、戈壁、荒漠地區作為新能源建設的“主戰場”,其站址以青海、寧夏、內蒙、甘肅、新疆、陜西等西北部地區為主,自然環境相對復雜惡劣,常常面臨著高海拔、低氣溫、強風沙等特殊環境的影響,對儲能設備的環境適應性也提出了特殊的要求。

    高海拔是指海拔1000米以上的地區,例如,青海地區的海拔普遍在3000米左右。隨著海拔高度的增高,空氣稀薄及氣壓下降,電器外絕緣體強度降低,外絕緣表面及不同電位的帶電間隙容易擊穿,同時對于以空氣作為滅弧介質的開關電器,滅弧能力下降,導致通斷能力下降。因此,電氣設計和設備選型需考慮高海拔的因素影響。根據規程規范要求,海拔高于1000米但小于4000米時,海拔每升高100米,其外絕緣強度約降低1%,因此,一般需加強絕緣或采取高原型電器設備。同時,電氣設備的安全凈距也需根據海拔高度進行修正。

    例如,在海拔1000米以下時,35kV戶外配電裝置相間及相對地的最小安全凈距為400mm;海拔在2000米時相間及相對地的最小安全凈距需修正為440mm;海拔在3000米時相間及相對地的最小安全凈距需修正為470mm.。

    內蒙、新疆、青海等嚴寒地區冬季最低溫度通常在-20℃以下,極端低溫可到-40℃左右。眾所周知,磷酸鐵鋰電池的低溫性能較差,在低溫時電池的活性下降,鋰的嵌入和脫出能力下降,電池的可用容量減少。以某款電池為例,運行溫度25℃時容量保持率在100%,0℃時容量保持率約為80%,-20℃時容量保持率只有55%左右。運行環境溫度對儲能電池的可用容量有很大的影響,為保證儲能系統的高效利用,一般維持電能存儲設備運行環境溫度在15-25℃左右,在低溫環境下,一般通過對電池艙采取保溫隔熱措施、配置加熱器等措施保證儲能設備的安全高效運行。

    在沙漠等地區,儲能電站設備通常還面臨風沙的侵襲,由于儲能系統一般采用艙體或柜體型式的戶外集成布置方案,電池艙、儲能變流器變壓器成套設備等戶外設備的進出風口在強風沙環境下,若設備防護等級不滿足要求,細微沙塵進入設備內部,可能會導致電氣絕緣性能會下降,開關設備觸頭接觸不良,二次設備故障,另外沙塵的沉降累積甚至會造成電氣短路等嚴重故障,對儲能系統的安全運行帶來威脅。因此,戶外設備的整體防護設計需充分考慮風沙的影響因素,如采用做好封堵、連接處設置密封膠、進出風口設置防沙棉、合理設置風道進出風方向等措施。同時在安裝和檢修過程中,做好防塵措施,減少門窗的開啟頻次,避免沙塵進入設備內部,特別是非步入式儲能設備,需要考慮艙外安裝調試和檢修的防風沙措施。

    濕度、溫度、污穢、海拔、粉塵等環境條件對儲能設備壽命周期內能否安全可靠運行影響重大,特別是對安全的影響應成為重點,儲能設備選型需提前了解項目所在地的各類自然條件并提出設計指標值,如海拔高度、年極端最低溫度、沙塵暴天數等,在設備生產時考慮各類影響因素,并對后期運維的環境適應性提出指導性措施。

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    關鍵字:儲能設備

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