大连液流电池储能调峰电站总平面布置

由浩宇

(中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司，长春 130021)

目前，世界上储能形式有多种：抽水蓄能、压缩空气储能(CAES)、电化学储能、飞轮储能系统(FESS)、太阳能热存储、天然气储存等[1]。其中，在电力行业内大规模使用的是抽水蓄能和电化学储能。储能设施在系统中能够有效地实现需求侧管理，消除昼夜间峰谷差，平滑负荷，可以更有效地利用电力设备，降低供电成本，从而促进可再生能源的应用，也可作为提高系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。随着储能形式的不断发展，电化学储能中的液流储能逐渐成为重要的储能形式。

大连是我国东北地区重要的中心城市，对供电可靠性和电能质量要求高，而其电网结构存在安全隐患，特别是市区南部电网，当遇到严重灾害天气或特殊情况同塔四回路线路倒塔故障时，将出现大面积停电；同时，大连地区核电站址及海上风电资源丰富，火电亦以热电为主，冬季供暖期电网调峰压力较大，严重影响电网的安全稳定运行。为满足大连电网调峰需求，提高电网的供电可靠性，使电网安全经济运行，改善电网的电源结构，为风电的开发提供有利条件，建设电池储能电站十分必要。采用电池储能技术电站，在确保环境质量同时，对提高大连电网调峰能力、提高大连南部地区供电可靠性、促进储能技术应用和发展等诸多方面具有积极作用。

本文中讨论对象为大连200 MW/800 MWh液流电池储能调峰电站，工程目前处于初设阶段，建设规模为200 MW/800 MWh，先期建设100 MW/400 MWh，待建成稳定运行后，再连续建设二期100 MW/400 MWh。理论最大出力区间-200～200 MW，调峰能力为200%，按照容量规模应划分为大型电化学储能电站。

1 总平面布置分析讨论

1.1 站内建构筑物需求

储能电站的主要工艺厂房为储能车间，作为电站的储能设施。储能车间里布置钒液罐组、电池组及相关电气设备。电站配电装置采用220 kV集装箱式气体绝缘开关柜(GIS)及主变压器，设置变压器事故油坑。站内考虑排水及消防措施，需设置排水泵房、消防水泵房、消防水池。电站内考虑设置酸液事故储存设施以接收钒液罐破裂后排出的电池液。站内需设置综合办公建筑及停车位,以满足人员日常办公需求。

1.2 布置方案分析

由于工程建设的顺序性，本工程目前仅一期工程投入建设，待一期工程运行稳定后再建设二期工程。

1.2.1 一期工程

1.2.1.1 场地情况

站址用地位于城市市区内，站址东北侧为污水处理厂，长约167 m，宽约146 m，站区可用地面积仅有约2.54 km2，总平面布置受到了一定的限制。

储能车间与综合办公楼沿西北-东南方向布置。在设计的过程中要考虑城市规划的建筑红线，由于城市内用地紧张，在用地红线内退让5 m为建筑红线，所有建筑不得超出建筑红线范围。站区西北侧、东北侧已规划有市政道路。

1.2.1.2 总平面布置

一期工程包括储能车间及生产楼、综合楼、变压器事故油坑。储能车间采用单车间100 MW平层式布置形式，分为两层；生产楼分为2层，位于储能车间顶部西侧。综合办公楼位于储能车间东南侧，除变压器事故油坑外，排水消防设施、酸液事故储存设施、办公区、食堂、展厅、停车位等站区相关设施都整合到综合楼内。变压器及GIS位于储能车间内西侧。变压器事故油坑布置在储能车间西侧绿化带内。电力送出采用电缆出线形式。

站区设置一条引道，位于站区南侧，通往办公楼前。储能车间其他若干出入口位于车间四周，接到周围道路上。

站区室外地坪标高为5.40 m，室内零米标高为5.70 m。站区用地红线范围内除建筑以外的空地都设置沥青路面以提高电阻率。站区场地内原有的66 kV架空线路的铁塔改为电杆，调整至站区西北侧后线路入地以电缆形式敷设绕过储能电站。根据GB 50016—2014《建筑设计防火规范》，厂房四周必须设置环形道路作为消防通道。由于用地限制，站区不设围墙。

1.2.2 二期工程

1.2.2.1 场地情况

《乡愁》共88个字，全诗以“乡愁”为题，应用了“乡愁是X”这一固定句式并分成字数相等的4个小节对乡愁进行了阐释，如原文所示：

二期站区布置在某热电厂西侧，为该热电厂的办公及附属设施。待二期工程建设时，需对区域内建构筑物进行拆迁。

1.2.2.2 总平面布置

二期站区包括储能车间，储能车间分为2层；道路利用该热电厂已有道路，不新建出入口。站区技术经济指标见表1，其中一期无围墙，二期利用已有围墙，利用市政绿化及已有绿化。

1.3 站内管线布置类别研究

储能电站不同于别的类型的电站，全站仅有生活废水及雨水需要外排。站内不设综合管架，主要管线及沟道为电缆沟、雨水排水管、消防水管、生活给水管、生活排水管、变压器事故排油管等。220 kV出线电缆沟自一期工程GIS处接出；至该热电厂黑启动变压器35 kV电缆沟自变压器西侧接出；2号主变进线220 kV电缆沟自变压器北侧接出，3条电缆沟汇集至北侧规划道路路面下的电缆隧道内。雨水排水管将收集的屋顶雨水汇集后排入市政雨水管网，站区周围雨水散排至站区四周的城市道路上。消防水管沿厂内环路埋设。生活给水管、自站区接至周围市政管网。生活排水管由建筑引出后汇至站区地下化粪池，再排入市政生活排水管网。

表1 站区经济技术指标

1.4 站区绿化布置分析

一期站区不设置绿化，借助四周市政绿化带；二期站区也不设置绿化，借助北海电厂原有绿化。

1.5 站内防火间距研究

根据GB 51048—2014[2]，站内建构筑物的防火间距要求与现行GB 50229—2015《火力发电厂与变电站设计防火规范》一致。各建构筑物的防火等级见表2。

根据GB 50229—2015规范，站区道路宜布置成环形，如有困难应具备回车条件。储能电站内道路宽度通常为4 m，转弯半径不小于7 m。

储能车间与其他二级耐火建构筑物最小间距不应小于12 m，与其他三级耐火建构筑物最小间距不应小于14 m。

表2 生产建构筑物火灾危险性及耐火等级

电站内主变压器的油量大于60 kg，所以火灾危险性为丙级。

铅酸电池、锂离子电池、液流电池的火灾危险性为戊级，耐火等级为二级；钠硫电池的火灾危险性分类为甲级，耐火等级为一级。

1.6 物流运输

电站内较大的整件设备为钒液罐及电池组集装箱，钒液罐高为5 m，直径为3 m；电堆集装箱尺寸为6 m×2.5 m×2.5 m。以上设备都可以利用常规货车经厂外城市道路运输至施工现场内。

2 结论

液流电池作为新兴的储能模式，具有更广的应用及产业化前景，在节能、储能的大背景下，未来会有更多液流储能电站投入实际应用。本工程由于用地限制，布置为两层，却为储能电站节约用地提供了一种新的布置思路，在国家节约用地的要求前提下，储能电站可以在更多的区域、地点进行建设。本文对在建储能电站的总平面布置进行了相关分析，其内容对未来的工程项目具备一定参考价值。随着液流电池技术发展，储能罐单罐占地面积将逐渐减小，届时储能电站的布置将更加灵活，可以适用于更多用地形式。

参考文献:

[1] Frank S.Barnes，Jonah G.Levine. 大规模储能技术[M]．北京：机械工业出版社，2013.

[2] 电化学储能电站设计规范：GB 51048-2014[S]．