“破冰”镍矿巨头印尼电力难题 瑞浦兰钧储能解决方案亮剑全球

新能源采编储能 2023-07-21 09:43:27 275阅读 举报

  网讯:亘古至今,活跃的地壳运动赋予“千岛之国”印尼旖旎的自然风光,旅游业一度成为当地的支柱型产业。然而,大自然的鬼斧神工却将印尼真正的经济价值,“藏”在了海岛风光之下,丰富的煤、锡、铝矾土、镍、铜等矿产资源,构筑了印尼未来经济发展的“新引擎”。

  如何启动这个“新引擎”?印尼政府选择了更为绿色环保及高价值的“下游化”经济,即原矿就地深加工、精炼金属出口的发展模式。

  对此,青山实业作为全球最大的不锈钢生产商以及镍等矿产资源加工商,积极响应政府政策号召,结合全球绿色双碳发展新趋势,推进印尼镍矿产区就地投资生产的模式落地。

  然而,任何人类生产活动都需要用电,一个现实的困难摆在了印尼政府和青山实业面前——群岛地形下不利于印尼建设大型电网,导致电力系统较为薄弱

  因此,“电力孤网系统”成为印尼当地生活、生产的主要电网形式,分别位于苏拉威西和北马鲁古的青山莫罗瓦利工业园、纬达贝工业园亦是如此。

  结合现实生产场景来看,孤网系统相较于国内大型电网稳定性不足,工业园主要进行镍铁冶炼、不锈钢热轧生产,往往是大幅度的冲击性、波动性负荷,最严重将导致停电停产,造成巨大的经济损失。

  为解决电力负荷冲击的问题,工业园过去按照最大需求发电,而在低需求时,采用电阻耗能消纳的方式,进行平滑负荷波动。然而,该方法虽然实现了平滑稳网的功能,同时也造成了大量的能源浪费。

  作为特大型的工业制造企业,对成本的管控的重要意义不言自明,响应快速、经济性更好的解决方案就成为了园区生产降本和技术创新的刚需。

  在此情况下,有着青山实业基因、专注于为智慧电力储能提供优质解决方案的瑞浦兰钧接下了该挑战。

  经过初期的交流,瑞浦兰钧项目团队认识到这项任务并不轻松。

  首先是气候因素,印尼园区地处赤道地区海岛,常年高温潮湿,和海岛盐雾性空气环境,不利于储能设备的可靠运行。

  其次,业主厂区连续生产,使储能电池每天接纳上千次负荷冲击,折算吞吐量相当于3个完整的充放循环,对电池的性能提出了高要求。

  然而,除了这些技术难度以外,新冠疫情造成的人员隔离,给装机和调试工作造成了困窘,本就紧张的项目周期平添了工作难度。

  一个跨海相隔、技术之复杂、应用场景之特殊的看似不可能的储能项目,在瑞浦兰钧团队攻坚之下,“花开”大洋一隅,“留香”万里寰宇。

  对此,高工锂电近日采访到瑞浦兰钧印尼项目的技术总监刘思、项目总监杜康、青山实业印尼工业园锂电池储能项目负责人王刚、李晓冬,并总结了以下关键词,帮助梳理本次项目的点滴过程:

可能与可行

  “这个项目的应用特殊性在全世界范围内,几乎是没有先例可循的。

  瑞浦兰钧储能系统事业部总经理刘思告诉高工锂电,瑞浦兰钧内部一开始对待这个项目是十分谨慎的,稍有差错,一旦影响了园区的生产,那么这个后果是不可接受的。

  该项目首期投运于2019年11月,但从2018年开始,瑞浦兰钧内部就已经开始针对其可行性、盈利性,进行了无数个大小会议的反复讨论及模拟项目的反复验证。

  首先是应用场景的特殊性。

  莫罗瓦利工业园区始建于2013年,经过10年的发展,目前已经形成集采矿-镍铬铁冶炼-不锈钢冶炼-热轧-退洗-冷轧及下游于一体的全球最长不锈钢产业链,电能供给与消耗的匹配以及产业链上下环节的平衡均面临着巨大挑战。

  而印尼当地的主要发电形式为火力发电,当地工业园电网形态以孤网系统为主,主要用于电压控制和频率控制,以保证在园区用户负荷变化的情况下保持电网频率和电压的稳定。

  园区自建火力发电机组,电网形态为孤网系统,重生产用电负荷的单一性和冲击性,使得孤网系统的稳定性进一步下降。

  刘思告诉高工锂电,钢坯热轧的生产特性,决定了工厂用电负荷呈现大幅度跳动、连续冲击型序列的特征,机组按照最高需求来发电。然而,低负荷或者无负荷的若干时段的多余电能无处消纳,将会造成电网频率的异常,甚至影响发电机组的安全运行。

  因此,园区原本采取电阻特性的设备用于消纳热轧甩负荷时段的电功率消纳,但这种方式会造成20%-25%的电能浪费。

  经过一番分析,瑞浦兰钧团队认为,采用具备双向负荷特性的锂电池储能装置进行负荷调节是“刚需”,且需求十分巨大,项目的必要性已然“立足”。

  然而,在跨国背景下,该项目技术上的可行性和经济性的问题如何验证?

  对此,印尼园区业主方给予了相当大的帮助。据刘思介绍,印尼客户在国内拥有类似规模的生产基地,瑞浦兰钧团队迅速派遣工作组联系国内的工厂,与其电力管理部门进行交流调研。

  “我们技术团队直接在客户那边上了几个月的班。”刘思表示,这样的驻场勘察是十分必要的。

  在此期间,瑞浦兰钧团队非常详细地了解了不锈钢热轧生产的过程,及其生产的用电负荷特性,最终设计方案形成后,还邀请了中科院电池领域专家、电力储能领域友商专家等共同参与方案评审,并且变流器设备和控制方面,还得到了工程院院士的技术指导。

  “这个项目值得注意的一点在于,当地环境对我们储能系统也是有挑战的,总起来讲可以用‘热带海岛矿区钢厂’这个关键词来形容。”

  刘思还专门提到,“热带地区常年处于较高的气温,并且沿海地区空气潮湿伴有盐雾,更加一击的是园区从事红土矿开采、冶炼以及钢铁生产,空气中硫化物和尘降双高,简直就是储能电池设备的炼狱。”

  应对这样的环境高难挑战,瑞浦兰钧团队结合自身在汽车动力电池系统开发方面的经验,储能电池模块设计规格按照IP6K9K高防护等级,并专门开发定制适合海岛装备的C5等级电池预制舱及外部设备,双重保护电池免受盐雾、水汽和尘土的侵蚀,确保锂电池和电气设备高压安全和耐久可靠。

  电池层面,园区以生产任务为优先,电池每天累计吞吐至少3个循环,对电池的循环寿命有较高要求。对此,瑞浦兰钧开发的拥有万次循环寿命的280Ah储能专用电池提供了核心支持。

  技术层面经过详细评估后,立项阶段,瑞浦兰钧专门建立了一个20多人的项目组,涵盖项目管理、研发、采购、质量、制造、物流、商务、后勤等不同职能人员。

  “我们要把控每一个可能出现的风险点,做好风险管理。”杜康作为项目总监,集团队之力统筹全局,更全面地评估了项目投入的时间节点、投资回报率、产品性能是否达到了技术指标、以及产品后期运行等实际状况。

  正是瑞浦兰钧团队兰钧前期对项目可行性的不断验证,加注了项目“可能性”的砝码,让一个“举世无双”的跨国储能系统项目具备“可行性”。

沟通与执行

  韦达贝园区火电调频项目建设初期,施工现场一片荒芜,基础生活设施、通信等难以达到城市的便捷程度,同时主要困难还在于疫情导致各单位人员分散在异地,联合调试面临问题。

  为保证项目的顺利实施,瑞浦兰钧团队与韦达贝项目现场工作人员就以“远程调试+现场协助”的形式一步一步地进行调试对接。

  精诚且有效的沟通,能让跨时空相隔的项目事半功倍。据杜康介绍,项目执行后,瑞浦兰钧每周会与印尼客户进行的视频会议,如有突发情况,还会再增加一些专题的会议进行讨论。

  秉持着“只有沟通才能了解客户的核心诉求”的原则,项目团队不仅向印尼派驻了5-6名维护人员,还为印尼的储能系统专门做了一套后台监控系统。

  不管是在国内还是在印尼,维护人员都可以实时监察这套系统的运行情况。杜康表示,这套系统强化了国内团队和印尼客户的沟通,同时还积累了一些非常有意义的数据,以便后期的运维追踪和深度学习。

  值得一提的是,瑞浦兰钧团队还制定了一项规定——一旦发生故障,需在2小时内拿出应急措施,12小时内落实临时对策,且必须在24小时内安排工程师达到现场解决问题。

  如此执行力,得到了来自韦达贝项目负责人李晓冬的高度赞扬,“所有工作人员都在为了项目而拧成一股绳。”他还表示,曾在半夜两点向调试团队发出求助,得到回应后,工程师在半小时内就解决了问题。

  不仅如此,2018年便开始参与莫罗瓦利储能项目的负责人王刚表示,全面了解印尼现场生产的用电困难和需求,做好前期调研,才能确保项目的顺利开展。

  而瑞浦兰钧团队正是做到了这一点,从项目预研前期,就一直通过线上对接、国内生产基地实地跟班考察的方式进行调研学习,与印尼团队保持着高效沟通,并找出了园区生产用电的难点所在。

  据王刚介绍,从生产场景来看,莫罗瓦利工业园主要进行镍铁冶炼和不锈钢热轧的生产,属于高负荷用电运行的生产项目,且重工业生产对孤网会造成非常大的负荷波动。

  具体来看,园区电网负荷波动处于40MW - 150MW之间,负荷波动幅度大、且频繁,造成网频忽高忽低,对下游设备产生影响较大。

  因此需要建造响应快速、调节能力强的电平衡系统,来平抑负荷波动,维持机组稳定运行。2019年11月,首批项目投运后,经济性得到确认。

  用一组数据来看,莫罗瓦利热轧线一、二期储能系统每天可节省720MWh的电量用于生产,每年可产生6800万人民币的经济效益。王刚还表示,工业园投入瑞浦兰钧储能系统后,电网波动从原来的49.4-51.2Hz变为49.9-50.5Hz,随着后期项目的投运,网频会进一步的改善。

  莫罗瓦利园区的锂电池储能系统经济效益得到充分验证后,随着位于印尼北马鲁古省的韦达贝工业园的一号火电机组的投运,配套的30MW锂电池调频储能站也迎来了同步建设的任务命令。并在2020年4月投建的30MW调频电站成功并网,为该工业园镍铁产线顺利投产提供了电力稳定性保障。

  据了解,该调频电站项目实现了“一机四效”,包括配合250MW火力发电机组调频、黑启动、平滑电网负荷波动及削峰填谷,实现储能电池系统对电网功率的吸收和释放。

  李晓冬表示,在还没有接入瑞浦兰钧储能系统前,以消耗式电阻平衡火电机组的波动,导致20%-30%的电量没有用于生产,接入储能系统后,发电机组可以在满发甚至超发的情况用于生产,产量随即提高了,业主方的生产效益也提高了。

  在莫罗瓦利5MW/4.56MWh首期试运项目成功投运之后,青山印尼的两大工业园后续分别投建了多期不同用途、不同规模、不同部署形式的储能工程项目,总规模已超150MWh。随着项目规模不断扩大,调试问题也得到了更为专业和便捷的解决。

  增值服务也是瑞浦兰钧的一大优势,除直接供应储能系统外,瑞浦兰钧还向客户提供了相关知识和系统操作的培训。

  李晓冬表示,后期项目中,瑞浦兰钧储能系统的安装及操作流程得到固化和简化,调试时间也得到进一步缩短,一些小的问题自己就可以解决。

  从行业内看,10年以上使用寿命已是储能系统的“标配”,其不仅可以满足全生命周期的产品降本,还可进一步缩短储能项目的回本周期。因此,对储能系统长期维护,是保障其经济性的重要一环,而对使用方的专业培训则显得十分重要。

阴霾与坚守

  印尼储能项目建设、调试和投运刚好处于全球疫情大流行的高峰阶段,为了保证项目顺利进行,有以王刚、李晓冬等为代表的青山人,在疫情尚未爆发前选择了坚守;也有在疫情中后期,毅然选择前往并坚持下来的瑞浦兰钧人。

  疫情初期,全球范围内缺乏医疗物资,青山实业迅速展开行动,从全球各地采买防护服、护目镜、医用口罩、手套等防疫物质,最大程度上保障了驻外员工的健康安全。

  除了物资上的满足,疫情期间对员工的心理辅导也十分重要。

  “那段时间,充满了未知的恐惧。”在韦达贝驻扎了33个月的李晓冬表示,尤其是在第一波大流行期间,大家的心理压力都很大。好在集团开展了专业的防疫宣教,及时调节和疏导了大家对疫情的困惑及恐惧。

  即便是感染了,园区和集团也下了很大的功夫协调资源。2018年便前往印尼参与项目调试的王刚还记得,储能项目在施工期间,当地的基础设施还比较落后,医疗条件也比较差,但疫情开始后,集团还是调动了最大的人力物力,安排了独栋宿舍楼作为隔离区。

  然而,疫情期间,最大的困难是人力不足。

  “出国后,短期内再回国会变得十分困难。”一个更为现实的问题摆在大家面前。对此,为保障项目按时投运,作为服务方,瑞浦兰钧团队仍然排除万难,向印尼调派了维护人员及调试工程师。杜康表示,调试人员中,最长的有两年时间没有回国,始终坚守在了项目现场。

  不论青山印尼团队,还是同根同源的瑞浦兰钧团队,大家无形之中被一股力量牵引着,全力投入到项目中。

绿色与机会

  双碳目标下,绿色之风已席卷全球。作为全球不锈钢生产商以及镍等矿产资源加工商,“以清洁能源生产清洁能源产品”是青山实业未来的发展的重要方向之一。

  青山集团的布局,赋予了瑞浦兰钧独特的资源整合能力及全产业链协同优势。

  绿色生产方面,瑞浦兰钧为青山印尼两大工业园提供了锂电池储能系统,实现园区在陆续新增负荷的投入过程中的电网频率调节和功率波动调节功能,减少了额外的能源浪费。其中,莫罗瓦利的储能系统项目已率先为园区实现717.84吨/天的二氧化碳减排效果。

  绿色供应链方面,瑞浦兰钧对产品全寿命周期的碳排放进行测算及监管,制定了2026年电池LCA值小于50kg CO2/kWh的零碳目标,并规划2025年零碳电池总产能将超过150GWh以上。

  随着瑞浦兰钧重庆30GWh电芯及PACK生产基地建成,在西南地区丰富的绿电资源加持下,瑞浦兰钧未来供应印尼乃至全球的电芯、储能系统产品都将携带“绿色基因”。

  以更宏观的角度来看绿色转型,中国、印尼两国正依托“一带一路”、“全球海洋支点”等构想全面深化绿色经济合作。

  从经济形态来看,印尼正逐步淘汰单纯的资源开采型经济,迈入价值更高的深加工经济模式;从能源转型来看,印尼拟在30年内淘汰煤电,同步加大清洁能源的使用。与此同时,青山印尼两大工业园区正抓紧布局光伏发电。

  为应对光伏发电的间歇性和波动性,保障两岛生产、生活用电的稳定性,其未来储能市场十分广阔。作为“新基建”,储能将被赋予新的历史使命深化中国与印尼的合作发展。

  对此,面向印尼广阔的储能市场,瑞浦兰钧率先锚定当地工业园区应用场景,瞄准其孤网系统下生产用电桎梏,率先布局了储能系统项目,还将根据当地光伏电站建设情况,同步规划“光伏+储能”项目。

  截至目前,瑞浦兰钧已分别在莫罗瓦利和韦达贝两地各自投运了三期储能系统项目,并取得了不俗的经济效益及绿色成果,两地的四期项目将分别在2023年下半年投运。

  不仅如此,基于印尼两工业园区的独特性,瑞浦兰钧储能系统项目不仅具备孤网系统下的源网侧应用功能,且在工业园区的使用场景下,其同时具备了工商业储能项目的因子,实现了“一套系统”满足多个使用场景的特殊应用。

  值得一提的是,瑞浦兰钧储能系统现阶段使用的是市场“流量明星”280Ah电芯,随着园区储能需求和建设规模不断扩大,高性能、低造价的需求日益显著。而瑞浦兰钧创新研发的320/340Ah问顶电芯,发挥大容量、万次以上循环等性能优势,必将进一步赋能当地储能装备的提升,为园区业主带来绿色、可靠、经济的电力能源。

  总的来看,印尼两大工业园锂电池储能系统项目群作为瑞浦兰钧的标杆项目,不仅为团队累积了大量的数据,并沉淀了储能技术、系统运维等多方面的know-how,已具备快速复制的实战能力。面向全球储能大市场、大机会,瑞浦兰钧已拔锚起航。

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作者:新能源采编
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分类:储能
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