安科瑞新能源光伏儲能的發(fā)展應(yīng)用

安科瑞 崔麗潔

儲能：東風(fēng)已至，破浪在即

今年的各省政府工作報告已經(jīng)陸續(xù)發(fā)布，新能源是各省能源工作的重點，從目前31個?。▍^(qū)、市）相繼公布的2022年經(jīng)濟(jì)增長數(shù)據(jù)來看，一些提前布局新能源產(chǎn)業(yè)的省市紛紛交出不錯的成績單，新能源成為當(dāng)?shù)谿DP增速的重要拉動力量，比如福建寧德、江蘇常州、江西宜春等。近期各地紛紛出臺利好新能源政策，包括分布式光伏、風(fēng)電和儲能等進(jìn)一步獲得政策支持，讓一直處于熱門賽道的新能源包括儲能、分布式光伏等相關(guān)行業(yè)更增加不少熱度。作為保障電網(wǎng)安全、提高輸配用電效率的重要手段之一，儲能行業(yè)接下來無疑會加速發(fā)展。

1 相關(guān)政策

2022年11月，國家能源局發(fā)布《電力現(xiàn)貨市場基本規(guī)則（征求意見稿）》,明確提出做好調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)市場與現(xiàn)貨市場的銜接，推動儲能、分布式發(fā)電、負(fù)荷聚合商、虛擬電廠和新能源微電網(wǎng)等新興市場主體參與交易等。

2023年1月28日，常州出臺了《關(guān)于加快新能源之都建設(shè)的實施意見》和《推進(jìn)新能源之都建設(shè)政策措施》，圍繞產(chǎn)業(yè)發(fā)展、技術(shù)創(chuàng)新、推廣應(yīng)用、生態(tài)營造四個方面，制定出促進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的十條重磅政策，涵蓋了多項獎勵措施，其中1MW以上的新型儲能電站可按放電量獲得不超過0.3元/kWh的獎勵，連續(xù)獎勵不超過2年，在此之前全國已有32個地區(qū)明確提出儲能補(bǔ)貼。

2023年1月28日，內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府發(fā)布《關(guān)于印發(fā)自治區(qū)2023年堅持穩(wěn)中快進(jìn)穩(wěn)中優(yōu)進(jìn)推動產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展政策清單的通知》，通知指出：支持新增源網(wǎng)荷儲一體化項目增配新能源規(guī)模，支持工業(yè)園區(qū)燃煤自備電廠可再生能源替代，鼓勵燃煤機(jī)組靈活性改造，鼓勵自建、購買儲能或調(diào)峰能力配建新能源項目。

2023年1月20日，山東省人民政府辦公廳印發(fā)了《山東省建設(shè)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展先行區(qū)2023年重點工作任務(wù)》，提出要加快提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，省能源局牽頭年底全省建成抽水蓄能400萬千瓦左右，新型儲能規(guī)模達(dá)到200萬千瓦以上。

2 儲能的作用及盈利模式分析

在新型電力系統(tǒng)中，儲能將成為至關(guān)重要的一環(huán)，是分布式光伏、風(fēng)電等新能源消納以及電網(wǎng)安全的必要保障，在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)都會得到廣泛的應(yīng)用?！峨娏ΜF(xiàn)貨市場基本規(guī)則（征求意見稿）》以及各地出臺的扶持政策給儲能商業(yè)模式拓展帶來了新的曙光，電力現(xiàn)貨市場將加大峰谷套利空間，加上電費補(bǔ)貼，這將大幅縮短儲能項目的投資回收期。根據(jù)測算，電改前儲能項目的投資回報期在8-10年；電改加上地方電費補(bǔ)貼后，部分地區(qū)每天可實現(xiàn)兩充兩放，儲能項目投資回報期縮短為4-6年，商業(yè)儲能變的有利可圖，這將鼓勵資本進(jìn)入，行業(yè)形成良性循環(huán)。

儲能在不同環(huán)節(jié)存在多種盈利模式，儲能盈利模式主要有以下幾種：幫助發(fā)、輸、配各環(huán)節(jié)電力運營商以及終端用戶降本增效；延緩基礎(chǔ)設(shè)施投資；通過峰谷價差套利、參與虛擬電廠需求響應(yīng)等輔助服務(wù)市場、容量租賃、電力現(xiàn)貨市場等方式。

2.1 電源側(cè)

電力調(diào)峰：通過儲能的方式實現(xiàn)用電負(fù)荷的削峰填谷，即發(fā)電廠在用電負(fù)荷低谷時段對電池充電，在用電負(fù)荷高峰時段將存儲的電量釋放。

提供容量：通過儲能提供發(fā)電容量以應(yīng)對發(fā)電尖峰負(fù)荷，提升傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的運行效率。

可再生能源并網(wǎng)：在風(fēng)、光電站配置儲能，基于電站出力預(yù)測和儲能充放電調(diào)度，對隨機(jī)性、間歇性和波動性的可再生能源發(fā)電出力進(jìn)行平滑控制，滿足并網(wǎng)要求。

可再生能源發(fā)電調(diào)峰：將可再生能源的棄風(fēng)棄光電量存儲后再移至其他時段進(jìn)行并網(wǎng)，提高可再生能源利用率。

盈利方式：提升發(fā)電效率以增加收入；減少棄風(fēng)棄光，提升發(fā)電效率；峰谷價差套利。

2.2 輔助服務(wù)

調(diào)頻：頻率的變化會對發(fā)電及用電設(shè)備的安全高效運行及壽命產(chǎn)生影響，因此頻率調(diào)節(jié)至關(guān)重要。電化學(xué)儲能調(diào)頻速度快，可以靈活地在充放電狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，因而成為優(yōu)質(zhì)的調(diào)頻資源。

虛擬電廠：通過虛擬電廠的需求響應(yīng)為電網(wǎng)尖峰時段提供應(yīng)急容量，針對突發(fā)情況時為保障電能質(zhì)量和系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行而預(yù)留的有功功率儲備。

黑啟動：發(fā)生重大系統(tǒng)故障或全系統(tǒng)范圍停電時，在沒有電網(wǎng)支持的情況下重啟無自啟動能力的發(fā)電機(jī)組，逐漸擴(kuò)大系統(tǒng)恢復(fù)范圍，最終實現(xiàn)整個系統(tǒng)的恢復(fù)。

盈利方式：參與電力市場，市場化收入。

2.3 電網(wǎng)側(cè)

緩解電網(wǎng)阻塞：將儲能系統(tǒng)安裝在線路上游，當(dāng)發(fā)生線路阻塞時可以將無法輸送的電能儲存到儲能設(shè)備中，等到線路負(fù)荷小于線路容量時，儲能系統(tǒng)再向線路放電。

延緩輸配電設(shè)備擴(kuò)容升級：在負(fù)荷接近設(shè)備容量的輸配電系統(tǒng)內(nèi)，可以利用儲能系統(tǒng)通過較小的裝機(jī)容量有效提高電網(wǎng)的輸配電能力，從而延緩新建輸配電設(shè)施，降低成本。

盈利方式：提升輸配電效率，延緩?fù)顿Y。

2.4 用戶側(cè)

容量管理：工業(yè)用戶可以利用儲能系統(tǒng)在用電低谷時儲能，在高峰負(fù)荷時放電，從而降低整體負(fù)荷，達(dá)到降低容量電費的目的。

容量租賃：儲能電站租賃給新能源服務(wù)商，目前國內(nèi)的儲能容量租賃費用范圍在300 - 350元/kW·年，具體定價由儲能電站與新能源電站的項目收益相互協(xié)商，而后雙方簽訂長期租賃協(xié)議。

電力自發(fā)自用：安裝光伏的家庭和工商業(yè)用戶通過配置儲能可以更好地利用光伏電力，提高自發(fā)自用水平，降低用電成本。

峰谷價差套利：在實施峰谷電價的電力市場中，通過低電價時給儲能系統(tǒng)充電，高電價時儲能系統(tǒng)放電，實現(xiàn)峰谷電價差套利，降低用電成本。

盈利方式：降低容量電費，節(jié)約用電成本，峰谷價差套利。

3 儲能電站運維

在儲能行業(yè)前景一片大好的同時，儲能電站的安全運維也至關(guān)重要，電池?zé)崾Э厝允切枰攸c關(guān)注的問題。GB/T 42288-2022 《電化學(xué)儲能電站安全規(guī)程》對儲能電站的監(jiān)控系統(tǒng)有明確要求，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)采集處理、監(jiān)視報警、控制調(diào)節(jié)、自診斷及自恢復(fù)等功能，應(yīng)具備手動控制和自動控制方式，自動控制功能可投退。2022年10月北京市城市管理委員會對《北京市新型儲能電站運行監(jiān)督管理辦法（試行）》公開征求意見，文件明確：要求大、中型儲能電站應(yīng)建立狀態(tài)運行及預(yù)警預(yù)測平臺，小型儲能電站應(yīng)實現(xiàn)狀態(tài)運行監(jiān)測，實時監(jiān)控系統(tǒng)運行工況。

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)能夠?qū)ζ髽I(yè)微電網(wǎng)的源（市電、分布式光伏、微型風(fēng)機(jī)）、網(wǎng)（企業(yè)內(nèi)部配電網(wǎng)）、荷（固定負(fù)荷和可調(diào)負(fù)荷）、儲能系統(tǒng)、新能源汽車充電負(fù)荷進(jìn)行實時監(jiān)測和優(yōu)化控制，保護(hù)微電網(wǎng)儲能系統(tǒng)運行安全，實現(xiàn)不同目標(biāo)下源網(wǎng)荷儲資源之間的靈活互動，增加多策略控制下系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。同時促進(jìn)新能源消納、合理削峰填谷，減少電網(wǎng)建設(shè)投資，提升微電網(wǎng)運行安全，降低運行成本。

3.1 數(shù)據(jù)采集及處理

系統(tǒng)通過測控單元與儲能裝置、電池管理系統(tǒng)(BMS)、汽車充電樁、風(fēng)機(jī)逆變器、光伏逆變器進(jìn)行實時信息的采集和處理，實時采集模擬量、開關(guān)量。

圖1 企業(yè)微電網(wǎng)光伏、儲能數(shù)據(jù)統(tǒng)計

3.2 監(jiān)視報警

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)具有事故報警和預(yù)告報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動作信號；預(yù)告報警包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息或電芯過壓、電芯欠壓、電池簇過壓告警、電池簇欠壓告警等，保障儲能系統(tǒng)運行安全。

圖2 儲能系統(tǒng)告警記錄

3.3 運行監(jiān)控

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)是儲能系統(tǒng)與運行人員聯(lián)系的主要方式，系統(tǒng)可提供重要參數(shù)的顯示和必要操作，包括儲能系統(tǒng)主要儲能裝機(jī)容量、單次充放電量與時間、SOC曲線、收益及儲能系統(tǒng)運行狀態(tài)參數(shù)，手動和自動控制，控制調(diào)節(jié)對象包括直流開關(guān)、各電壓等級的電動操作開關(guān)、主要設(shè)備的啟動退出、PCS功率設(shè)定、裝置運行參數(shù)設(shè)定等。

圖3 企業(yè)微電網(wǎng)運行監(jiān)測

3.4 光伏運行監(jiān)控

監(jiān)測企業(yè)分布式光伏電站運行情況，包括逆變器運行數(shù)據(jù)、光伏發(fā)電效率分析、發(fā)電量及收益統(tǒng)計以及光伏發(fā)電功率控制。

圖4 光伏運行監(jiān)測

3.5 儲能管理

監(jiān)測儲能系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)(BMS)和儲能變流器(PCS)運行，包括運行模式、功率控制模式，功率、電壓、電流、頻率等預(yù)定值信息、儲能電池充放電電壓、電流、SOC、溫度，根據(jù)企業(yè)峰谷特點和電價波動設(shè)置儲能系統(tǒng)的充放電策略，控制儲能系統(tǒng)充放電模式，實現(xiàn)削峰填谷，降低企業(yè)用電成本。

圖5 儲能管理

3.6 充電樁監(jiān)測

系統(tǒng)具備和企業(yè)充電樁系統(tǒng)或設(shè)備的軟件接口，充電樁數(shù)據(jù)接入微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控，監(jiān)測充電樁的運行狀態(tài)，根據(jù)企業(yè)負(fù)荷率變化控制和調(diào)節(jié)充電樁的充電功率，使企業(yè)微電網(wǎng)穩(wěn)定安全運行。

3.7 電能質(zhì)量監(jiān)測

監(jiān)測微電網(wǎng)重要回路的電壓波動與閃變、電壓暫升/暫降、短時中斷情況，實時記錄事件并故障錄波，為電能質(zhì)量分析與治理提供數(shù)據(jù)來源。及時采取相應(yīng)的措施提高配電系統(tǒng)的可靠性，減少因諧波造成的供電事故的發(fā)生。

3.8 自診斷和自恢復(fù)

系統(tǒng)具備在線診斷能力，對系統(tǒng)自身的軟硬件運行狀況進(jìn)行診斷，發(fā)現(xiàn)異常時，予以報警和記錄，必要時采取自動恢復(fù)措施。

4 微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)硬件設(shè)備

除了微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)軟件外，還具備現(xiàn)場傳感器、智能網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，還包括了高低壓配電綜合保護(hù)和監(jiān)測產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置、電能質(zhì)量治理、新能源充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為企業(yè)微電網(wǎng)數(shù)字化提供一站式服務(wù)能力。

5 結(jié)束語

在雙碳目標(biāo)以及電網(wǎng)運行安全要求驅(qū)動下，儲能行業(yè)未來將會得到越來越多的政策支持，可以想象未來也會有越來越多的資本投入促使行業(yè)迅速發(fā)展，從而提高電網(wǎng)運行安全，提升電能使用效率。但是微電網(wǎng)系統(tǒng)，特別是儲能電站的運行安全不容忽視，需要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)，建立微電網(wǎng)能量監(jiān)測系統(tǒng)對儲能電站進(jìn)行監(jiān)視、預(yù)警和控制，保障安全生產(chǎn)。

審核編輯黃宇