不久前，我国首个移动式大容量全场景电池储能站——南方电网河北保定电池储能站正式投入商业运行。该电池储能站位于保定国家高新技术产业开发区，功率6兆瓦（MW），容量超过7.2兆瓦时（MWh），转换效率达到98%。电站的投运标志着我国高压级联关键技术研究取得成功，有效解决了电池储能站应用场景固定限制的难题。

此前，我国电池储能站主要采用低压380伏（V）储能系统，经变压器升压至10千伏（kV）后并入电网储能发电。不同于传统储能站，南方电网河北保定电池储能站应用了高压级联链式储能变流器拓扑，将电池组通过模块级联方式直接接入10kV高压交流系统。该储能站采取集装箱设计，各电池加装运输底座，成为我国第一座无须配套变压器的移动式电池储能站，可随时灵活“动”起来。

首次运用“H桥”级联结构

“十四五”时期是我国新型储能发展的重要战略机遇期。《“十四五”新型储能发展实施方案》明确提出，到2025年，新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段，具备大规模商业化应用条件；到2030年，新型储能全面市场化发展。

新型储能是指除抽水蓄能以外的新型储能技术，是构建新型电力系统的重要技术和基础装备，是实现碳达峰碳中和目标的重要支撑。

“未来我国大规模的新能源并网消纳需要大电网的支撑，尤其是随着新型电力系统建设不断推进，储能电站应用场景不断丰富，同时提出了储能系统可移动性能的新要求。在此背景下，我们开展了移动式大容量全场景电池储能站的研发。”南网储能公司储能科研院院长、高压级联项目负责人陈满介绍。该储能站的特点是大容量、可移动，不仅实现了储能高效率的目标，还丰富了移动式大容量储能电站作为“有源式”并网测试平台等应用场景。

“这好比原来开的是小汽车，受限于马力，每次只能拉10吨货。现在这个大容量全场景电池储能站是大卡车，直接拉50吨货甚至更多。”对于大容量，陈满打了一个形象的比喻。

据介绍，南方电网河北保定电池储能站的示范建设，实现了我国电化学储能领域的三个首次：首次运用了“H桥”的级联结构，可在大幅减少储能系统数量的情况下，实现同等储能效率；首次研究应用电池簇间热阻隔技术，对电池柜作耐压绝缘和防火隔热处理，在电池阵列之间加装隔热板，大幅延长火灾等极端情况下的救援缓冲时间至60分钟；首次攻克了移动式大容量电池储能站黑启动关键技术，可为局部电网提供灵活、快速、可靠的黑启动电源服务。

大容量和可移动两种性能完美结合

如何突破大容量和可移动两种条件的相互制约，是研发团队遇到的最为棘手的问题。

“一方面，移动式电站在空间上的特点限制了硬件结构，如何在有限的空间内将电池、变流器、控制柜等设备高效地排列，同时保证电气绝缘可靠和热管理安全性，这是一个难题。另一方面，则是大容量、大功率储能系统设备繁多、结构复杂对移动性能的限制，如何在运输全过程中对集装箱及其内部设备状态进行监测、保障其可靠性，也是必须解决的难题。”南网储能公司储能科研院高压级联项目技术专家李勇琦介绍。

为此，团队对移动式大容量高压级联电池储能系统的绝缘结构进行解剖，创新性地将“H桥”级联结构应用于移动式电站，可在大幅减少储能系统数量的情况下，实现同等储能效率，从而首次将储能电站大容量和可移动两种性能完美结合。

随着电化学储能蓬勃发展，电池热失控的问题被暴露在聚光灯下，储能系统安全性能是电化学储能发展的底线。

“我们不仅对‘事前’措施进行了创新和高效的设计，还首次采用了不燃耐火材料，对集装箱式储能电站做了簇间热阻隔设计，延长了‘事后’救援缓冲时间，实现了在有限的空间内采用最高效的安全措施。”李勇琦表示，这可在最大程度避免出现火烧连环船的情景。他们首次应用了电池簇间热阻隔技术，相当于在船与船之间加上阻燃板。一旦其中一艘船着火了，在一定时间内，仍可让火势不蔓延到旁边船只，为延长电池热失控救援时间提供了新的思路。

大面积停电后的系统自恢复被通俗地称为黑启动。针对储能电站的黑启动要求储能系统具有离网运行模式，且需具备零起升压、二次调频调压、频率范围控制等能力，对储能变流器提出较高要求。为此，团队逐一攻克了移动式大容量电池储能站黑启动的各关键技术难题。这是黑启动在移动式储能电站的首次应用，未来可为局部电网提供灵活、快速、可靠的黑启动电源服务。

据《科技日报》