新能源一次调频改造案例-国家电投集团河南MW级先进飞轮储能系统示范项目

项目概况：

  ·  项目位于国家电投河南平顶山叶县长丰风电场，风电场装机规模50MW。飞轮储能系统装机规模为5MW/175kWh，独立为长丰风电场提供一次调频服务。

  ·  项目顺利通过河南省电力科学研究院一次调频现场测试试验，各项技术指标均满足DL/T 1870-2018《电力系统网源协调技术规范》要求。

  ·  项目168h不间断试运行圆满成功，全部飞轮储能系统运行稳定无故障，一次调频功能正常。

项目方案：本项目选用1MW/35kWh一次调频飞轮产品，额定功率充放电时长满足风电场连续多个单向一次调频指令。项目采用5台1MW/35kWh飞轮储能系统组成5MW/175kWh飞轮储能系统阵列。其中，通过4台1MW/35kWh飞轮储能系统并联接入2套2MW储能升压一体机，形成2套2MW飞轮阵列储能系统；另外1台1MW/35kWh飞轮储能系统接入1套1MW储能升压一体机，形成1套1MW飞轮阵列储能系统；3套飞轮阵列储能系统并联接入220kV变电站35kV母线上，经变电站主变升压至220kV后接入电网。

5MW/175kWh飞轮阵列储能系统电气拓扑图

新能源场站一次调频电站通讯拓扑图

项目意义：

  ·  项目投运后将创造全球新能源发电侧功率最高装机容量最大飞轮储能项目、全国单体功率最大飞轮工程应用项目、国内首个新能源+全容量飞轮完成一次调频改造工程项目、河南省首台套飞轮储能项目四项记录。
  ·  飞轮投运后，可以满足该风电场一次调频改造要求，支撑新型电力系统建设，提高电网稳定性。

新闻报道：

独立储能电站案例-长治市潞城区100MW独立储能电站项目

项目概况：2024年1月中标飞轮本体及附属设备供应商，项目规模100MW，位于山西省长治市潞城区，总投资4亿元人民币，参与一次调频辅助服务市场，获取一次调频辅助服务收益。

项目配置：

· 项目投运后，将是全球最大的飞轮储能电站，为山西电网提供一次调频辅助服务，促进新能源消纳；

一次调频收益测算：

以山西市场为例，根据《山西电力一次调频市场交易实施细则（试行）》，如采用兆瓦级磁悬浮飞轮产品建设一次调频独立储能电站，参与一次调频辅助服务市场，内部收益率(IRR)超过10%，经济性优势明显。

山西一次调频政策

新闻报道：

源网荷储案例-内蒙古霍林河“源网荷储用”创新示范项目

项目概况：霍林河循环经济“源-网-荷-储-用”多能互补项目是以国家电投内蒙古公司霍林郭勒市煤电铝循环经济产业集群为根基，在霍林郭勒市重点推进的创新示范应用项目。项目储能部分，分别建设1MW/6MWh铁-铬液流电池储能系统、1MW/2MWh液冷锂电池储能系统和1MW/0.2MWh飞轮储能系统三套不同系统。飞轮储能系统采用10套坎德拉100kW/20kWh飞轮组成飞轮储能系统阵列，并于2021年12月交付运行，是2021年国内电力调频领域装机数量最多、装机容量最大、装机功率最高的飞轮储能项目。

飞轮在该项目中主要承担调频和惯量支撑功能，一次调频和惯量支撑指令任务由飞轮储能系统单独完成，二次调频优先飞轮储能系统承担高频次尖峰功率指令任务，化学电池系统承担长时调频调峰指令任务。

项目背景：源网荷储一体化和多能互补发展是电力行业坚持系统观念的内在要求，是实现电力系统高质量发展的客观需要，是提升可再生能源开发消纳水平和非化石能源消费比重的必然选择，对于促进我国能源转型和经济社会发展具有重要意义。

2021年2月，发改委、能源局发布《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》，文件提出要“优化配套储能规模，充分发挥配套储能调峰、调频作用，最小化风光储综合发电成本，提升综合竞争力”。

2021年11月，国家能源局综合司发布《关于推进2021年度电力源网荷储一体化和多能互补发展工作的通知》，提出“优先考虑含飞轮储能等新型储能示范的‘一体化’项目”。

在国家政策指引下，《内蒙古自治区现代能源经济发展战略规划纲要》文件提出，将通辽市列为现代能源经济示范市，同时在通辽市北部地区打造“源网荷储”协同发展示范园区。

项目运行状况：目前，项目已成功实现十套飞轮储能系统在极端低温环境下100kW满功率和20kWh满容量运行，飞轮阵列储能系统充放电循环效率大于85%，SOC差距小于0.1%，达到稳定运行标准要求。

1）低温环境下飞轮本体及控制系统稳定可靠

该项目场地年平均气温0.9℃，极端最低气温达-39.4℃，极端最高气温39.3℃，冬季干旱少雨并伴有沙尘天气。坎德拉飞轮储能系统各模块/部件在设计之初，就针对现场恶劣的自然环境条件进行了仿真试验，并在出厂前经过长期低温可靠性测试验证。

在项目交付1年后，10套飞轮仍可无衰减的安全运行在-35℃环境下，实现100kW满功率和20kWh满容量运行的技术指标，充分验证了飞轮储能系统良好的温度适应性。

飞轮满功率运转

飞轮满容量运转

 2）飞轮规模化阵列技术得到验证

项目采用10套100kW/20kWh飞轮阵列组合，是国内飞轮储能系统首次十台以上飞轮的大规模阵列工程化应用，坎德拉项目团队制定了电网快速调频的规模化飞轮阵列储能集群控制策略，创新应用了规模化飞轮阵列储能系统的内部能量协调控制算法。项目成功实现了阵列协调控制策略在全速度范围内的功率平衡分配控制，在不同工况下各台飞轮的转速均衡稳定，SOC差距小于0.1%，达到调节指令的精度要求。

飞轮阵列控制——SOC和转速控制均衡度

针对项目现场运行数据分析，坎德拉交付的飞轮储能设备在响应功率调节指令的精度、速度以及频繁大功率充放电等性能方面，均达到项目的预期要求。

项目意义：项目对大规模飞轮储能系统的工程化应用、并网运行、10台以上飞轮的阵列协同控制以及应用于电力调频的混合储能系统控制策略等进行技术验证。

项目对近-40℃的极端恶劣环境下的飞轮储能技术进行了工程化验证。

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光储充放案例-湖州滨湖光储充电站示范工程

项目概况：湖州滨湖光储充电站示范工程是2019年度浙江省重点研发计划项目内容之一，飞轮作为首台首套引入该项目。该项目飞轮设备采用坎德拉新能源容量型飞轮，与锂电池组成用户侧混合式储能应用。

飞轮储能系统于2021年11月交付运行，是飞轮储能在国内超级充电桩辅助服务领域的首次应用。

项目背景：“光储充放”一体化项目可降低传统能源的使用，减少污染气体排放，提高能源利用率，并实现长期可持续的经济收益，得到国家政策大力支持。

2020年，国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划（2021－2035年）》，明确鼓励“光储充放”（分布式光伏发电—储能系统—充放电）多功能综合一体站建设。

2023年2月，工信部等八部门联合发布《关于组织开展公共领域车辆全面电动化先行区试点工作》的通知。通知提出当前的重点任务之一是“加快智能有序充电、大功率充电、自动充电、快速换电等新型充换电技术应用，加快‘光储充放’一体化试点应用”。

在国家政策的指引下，《浙江省能源发展“十三五”规划》等地方政策积极跟进，光储充放项目迎来良好发展机遇。

项目意义：首次针对飞轮储能应用于超级充电桩辅助服务领域（充电站扩容/大功率充电/功率补偿/应急电源等）进行了技术验证。

未来飞轮储能技术将可普遍应用于储能市场480kW超级充电桩，实现10分钟快速充电。

新闻报道：

源网荷储案例-兰州宏彬新能源“源网荷储”混合储能项目

项目概况：项目建有年产20万吨负极材料及年产20万吨石墨化材料生产线，配套建设500MW新能源发电项目，配套建设25MW/0.25MWh飞轮和25MW/50MWh锂电池，实现调频/调压/调峰、冲击性负荷平抑、平滑新能源发电输出功率波动等功能，提高负荷用电质量，保障项目绿电消纳。

坎德拉新能源负责提供以磁悬浮飞轮储能技术为核心的储能产品设备、混合储能系统的总体方案设计与总体集成。

项目背景：2022年1月，国家发改委等部门印发《促进绿色消费实施方案》，要求“加强高耗能企业使用绿色电力的刚性约束，各地可根据实际情况制定高耗能企业电力消费中绿色电力最低占比”，各省市出台政策规定高耗能企业电力消费中绿色电力占比成为趋势。江苏和贵州已经出台相关政策要求到2025年高耗能企业电力消费中绿色电力占比不低于30%。《甘肃省“十四五”节能减排综合工作方案》也对高耗能企业绿色用电作了相关规定。

项目意义：利用储能技术提升大规模绿电消纳，保障高耗能产业电力消费中绿电占比满足政策考核。

项目采用自发自用、余电上网模式，项目投资回报有保障。

实现大规模锂电、飞轮混合储能系统工程化应用，实现混合储能系统协同控制方案及策略优化。

按“源-网-荷-储”系统集成的要求，高质量精准规划和发展新能源及储能，意义重大。