储能设备在沙漠、戈壁、荒漠等地区的环境适应性分析

在沙漠、戈壁、荒漠地区建设风光大基地项目是发展集中式新能源的主要方式，同时通过配套建设储能实现新能源的高效利用，新能源基地的清洁电能可通过特高压线路送至负荷终端，通过在源端配建储能可提升新能源发电的电能质量和线路的输送效率。

2021年11月，国家能源局、国家发改委印发《第一批以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电、光伏基地建设项目清单的通知》，涉及19个省份，规模总计 97.05GW;2021年12月，国家能源局再次下发《关于组织拟纳入国家第二批以沙漠，戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地项目的通知》，加快风光大基地项目的建设步伐。

本月，国家发改委公开表示大力推进以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点大型风电光伏基地建设，目前第一批项目已开工超过95GW，第一批项目已基本全部开工，第二批基地项目建设也已启动。

沙漠、戈壁、荒漠地区作为新能源建设的“主战场”，其站址以青海、宁夏、内蒙、甘肃、新疆、陕西等西北部地区为主，自然环境相对复杂恶劣，常常面临着高海拔、低气温、强风沙等特殊环境的影响，对储能设备的环境适应性也提出了特殊的要求。

高海拔是指海拔1000米以上的地区，例如，青海地区的海拔普遍在3000米左右。随着海拔高度的增高，空气稀薄及气压下降，电器外绝缘体强度降低，外绝缘表面及不同电位的带电间隙容易击穿，同时对于以空气作为灭弧介质的开关电器，灭弧能力下降，导致通断能力下降。因此，电气设计和设备选型需考虑高海拔的因素影响。根据规程规范要求，海拔高于1000米但小于4000米时，海拔每升高100米，其外绝缘强度约降低1%，因此，一般需加强绝缘或采取高原型电器设备。同时，电气设备的安全净距也需根据海拔高度进行修正。

例如，在海拔1000米以下时，35kV户外配电装置相间及相对地的最小安全净距为400mm;海拔在2000米时相间及相对地的最小安全净距需修正为440mm;海拔在3000米时相间及相对地的最小安全净距需修正为470mm.。

内蒙、新疆、青海等严寒地区冬季最低温度通常在-20℃以下，极端低温可到-40℃左右。众所周知，磷酸铁锂电池的低温性能较差，在低温时电池的活性下降，锂的嵌入和脱出能力下降，电池的可用容量减少。以某款电池为例，运行温度25℃时容量保持率在100%，0℃时容量保持率约为80%，-20℃时容量保持率只有55%左右。运行环境温度对储能电池的可用容量有很大的影响，为保证储能系统的高效利用，一般维持电能存储设备运行环境温度在15-25℃左右，在低温环境下，一般通过对电池舱采取保温隔热措施、配置加热器等措施保证储能设备的安全高效运行。

在沙漠等地区，储能电站设备通常还面临风沙的侵袭，由于储能系统一般采用舱体或柜体型式的户外集成布置方案，电池舱、储能变流器变压器成套设备等户外设备的进出风口在强风沙环境下，若设备防护等级不满足要求，细微沙尘进入设备内部，可能会导致电气绝缘性能会下降，开关设备触头接触不良，二次设备故障，另外沙尘的沉降累积甚至会造成电气短路等严重故障，对储能系统的安全运行带来威胁。因此，户外设备的整体防护设计需充分考虑风沙的影响因素，如采用做好封堵、连接处设置密封胶、进出风口设置防沙棉、合理设置风道进出风方向等措施。同时在安装和检修过程中，做好防尘措施，减少门窗的开启频次，避免沙尘进入设备内部，特别是非步入式储能设备，需要考虑舱外安装调试和检修的防风沙措施。

湿度、温度、污秽、海拔、粉尘等环境条件对储能设备寿命周期内能否安全可靠运行影响重大，特别是对安全的影响应成为重点，储能设备选型需提前了解项目所在地的各类自然条件并提出设计指标值，如海拔高度、年极端最低温度、沙尘暴天数等，在设备生产时考虑各类影响因素，并对后期运维的环境适应性提出指导性措施。