用于确保稳定供电的电力系统端储能电池~北海道电网南早来变电所~
引进电力系统端储能电池的意义
北海道勇払郡安平町――位于此处的北海道电网南早来变电所,从2022年4月开始运用电力系统端储能电池(全钒液流电池)。在约150m×45m的宽阔区域内,约40座全钒液流电池设备排列成行,甚是壮观。其容量为1.7万kW×3小时:5.1万kWh。是世界最大规模的全钒液流电池设施。
北海道地区可并网量达到极限后,针对风力发电和太阳能发电的功率波动,发电服务商各自设法缓解,有许多服务商附设了储能电池,而本次设置的储能电池是由输配电服务商设置于电力系统端的设施。在电力系统端设置大型储能电池后,发电服务商便无需单独附设储能电池,系统整体的电池堆数减少,可进一步削减成本。此外,发电服务商也无需自行缓解功率波动,其运用管理的压力减小,这给发电服务商带来诸多好处。
归根结底,相比于其他电力公司,北海道的系统规模属于小容量,在进一步引进可再生能源的过程中,调整能力存在极限的问题浮出水面。因此,北海道电网针对可再生能源并网,采取了阶段性扩大其可并网量的方式。可以说本次引进电力系统端储能电池,是解决该课题的有效手段。负责电力系统的计划工作、从事储能电池引进项目的北海道电网的中本凉介先生介绍了相关经过:
“北海道拥有以风力发电为首的可再生能源这一巨大潜能。因此,为阶段性地进一步引进可再生能源,本公司采取了相关举措。即便如此,调整能力也已达到极限,因此对于风力发电服务商,我们制定了缓解功率波动的要求。即要求服务商在个别现场设置储能电池,以实现平波。但随着风力发电服务商的增加,国家审议会也有报告称在电力系统端集中运用储能电池会更高效,为了以共同承担的形式设置储能电池,我们募集了风力发电服务商,决定开展本次大型储能电池引进业务。”(中本先生)
于是,在北海道电网的呼吁下,由风力发电服务商共同参与的电力系统端储能电池引进项目正式启动。
在新冠疫情、极度严寒和恶劣天气中推进的建设工程
住友电工从2015年起,与北海道电力一同在南早来变电所开展了为期3年的全钒液流电池大规模实证试验。从那个时候开始,RF电池技术部第一蓄电技术组长林修司便作为技术负责人参与了项目。
“在评估全钒液流电池性能的同时,围绕缓解可再生能源电力波动对系统产生的影响、以及实现效率和寿命最大化,我们致力于电力系统端储能电池的优化控制与运转技术的确立,实现了稳定安全的运转。2019年,北海道电力决定引进和运用电力系统端储能电池,并围绕采购开展了公募。我们进入了投标阶段。”(林)
虽然一同开展了实证实验,但这并不意味着住友电工具有优势。在“高度公平性与透明度”的前提下,各公司进行了投标。北海道分店长桥本诚回顾了当时的情形。
“最大的问题在于全钒液流电池的成本。虽然价格方面感觉比较吃力,但通过此前与北海道电力进行的沟通,本集团在技术实力方面获得了一定的好评与信赖。因此中标时,我们倍感欣慰。同时,即将开始实际运用的紧张感也爬上了心头。”(桥本)
2020年7月,全钒液流电池设备动工。林修司继续作为项目经理负责现场管理。他在所有工序中节约了时间与费用。但却遭遇了新冠疫情这只拦路虎。在这样的情况下,第一蓄电技术组的三谷一丰作为现场代理人参与到了建设中。
“由于新冠疫情,港湾停运,集装箱等物品无法运抵,人员也受到了限制。从动工一开始就出现了延工,2022年3月的计划竣工期已迫在眉睫。我抱着强烈的不安,参与到了现场工作中。而入冬后,现场又面临了极度严寒的问题。大家从清早便开始工作,气温低至零下25℃。观测史上最大规模的积雪、与台风同级别的暴风雨和恶劣天气也令人烦恼。为弥补延工部分,大家持续奋战。”(三谷)
为提升北海道可再生能源的潜能
2021年11月,建设工程接近完工。从11月到交付产品为止,本集团开展了试验。试验负责人是第三蓄电技术组的福元翔平。福元在大学期间以储能电池为研究对象,入职以来,主要在摩洛哥、台湾和比利时等日本以外的地区参与全钒液流电池业务。试验过程中,出现了PCS(Power Conditioning System)相关问题。
“PCS是一种将直流电转换为可用于家用电器等的交流电的装置。它肩负着将发电电力转换为系统电力的作用,在全钒液流电池设备中是极为重要的装置。但PCS出现了故障,变得不稳定。我们采用了日本以外国家生产的产品,因此必须请技术人员来日本进行调整,但由于新冠疫情,技术人员无法来日本。我们通过远程沟通的方式,最终解决了问题,这一点给我留下了深刻印象。”(福元)
在以福元为首的众多成员们的齐心协力之下,2022年3月31日如期竣工。三谷认为能赶上交期真是一大“奇迹”。储能电池设备并网的瞬间,项目经理林“热泪盈眶”。“我们在这个项目中发挥出了住友电工的综合实力”(林)。自此,全钒液流电池设备被交付至北海道电网。前文提到的中本先生对此表达了谢意:“能在新冠疫情下如期完成项目,我们感受到了住友电工的深厚实力。”
该项目由北海道电网设置电力系统端储能电地,相关费用由风力发电服务商共同承担(约9成)。北海道电网首先实施了“基于电力系统端储能电池的风力发电募集程序(第一期)”。本次募集中,选定了15家优先并网服务商,共计16.2万kW。关于今后的业务开展,中本先生如是说道:
“我们确认了其对系统产生的影响,同时为阶段性扩大风力发电引进量,我们分成了第一期和第二期进行募集,在第一期募集中,作为技术方面切实可行的规模,我们将募集容量设定为了60万kW。因此剩余容量为43.8万kW,现正在推进追加募集程序。我们希望今后进一步引进储能电池,最大限度地发挥出北海道可再生能源的潜能。”(中本先生)
为确立全钒液流电池在北海道地区的存在感,住友电工的挑战已然起步。