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“新能源發(fā)電‘靠天吃飯’?儲(chǔ)能技術(shù)如何破解棄風(fēng)棄光困局?”

acrelxqx ? 來源:acrelxqx ? 作者:acrelxqx ? 2025-03-28 16:01 ? 次閱讀

程瑜 187 0211 2087

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:隨著新能源發(fā)電接入電網(wǎng)的比例的逐漸*大,新能源發(fā)電具有不穩(wěn)定性、間歇性、波動(dòng)性等問題也逐漸凸顯,新能源發(fā)電所存在功率波動(dòng)和出力難以預(yù)測,難以有效調(diào)度的問題日益顯著,進(jìn)而對整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重的影響。 將儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用于新能源電力市場,能夠承擔(dān)新能源波動(dòng)造成的功率差額,降低對負(fù)荷及電網(wǎng)的沖擊。 文章主要分析儲(chǔ)能技術(shù)在新能源電站并網(wǎng)中的實(shí)際應(yīng)用,通過儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用,從而調(diào)節(jié)電能的收集與釋放,實(shí)現(xiàn)維持電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定的目的。

關(guān)鍵詞:新能源;儲(chǔ)能技術(shù);發(fā)電并網(wǎng);應(yīng)用

1.引言

“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的不斷發(fā)展,新能源發(fā)電憑借其綠其綠色可再生而得到廣泛應(yīng)用,且受到行業(yè)重視。 但由于新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的復(fù)雜性,在新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中,較為重要的幾類組件包括,電功率追蹤設(shè)備、儲(chǔ)能裝置及并網(wǎng)逆變設(shè)備等,為實(shí)現(xiàn)既定的發(fā)展目標(biāo),應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù),規(guī)避其對發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的不利影響,在提升新能源發(fā)電系統(tǒng)中占據(jù)比值的同時(shí),確保電網(wǎng)始終保持穩(wěn)定。

2.技術(shù)背景

2.1.新能源資源分布

我國國土面積相對來說較為遼闊,根據(jù)研究調(diào)查顯示,我國新資源較為豐富,且大部分地區(qū)每 年的日照時(shí)間在2000h以上,對年輻射量進(jìn)行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)整體超過5000MJ/㎡,為新能源電站的建設(shè)提供了強(qiáng)有力的支持,保證了新能源電站運(yùn)行的穩(wěn)定性。 為了進(jìn)一步研究新能源電站建設(shè)的可行性,我國對國內(nèi)不同地區(qū)進(jìn)行了較為深入的研究和分析,可以將全國區(qū)域內(nèi)的不同省市根據(jù)新能源能的利用情況,分為4類別,*一類年輻射量6700-8370MJ/㎡,*二類年輻射量為5400-6700MJ/㎡,*三類年輻射量4200-5400MJ/㎡,*四類年輻射量不超過4200MJ/㎡。從綜合性的角度來看,*一類以及*二類的新能源能資源更為豐富,比如說青藏、甘肅內(nèi)蒙古、河北、遼寧、山東以及廣東、新疆等省市區(qū)域,此類區(qū)域更適合進(jìn)行新能源電站的建設(shè),太陽能資源更為充足,尤其是青藏高原、甘肅、內(nèi)蒙古以及寧夏等,新能源資源分類可見表1。

表1.新能源資源分類

新能源能資源分類 *一類 *二類 *三類 *四類
全年輻射量 6700~8370MJ/㎡ 5400~6700MJ/㎡ 4200~5400MJ/㎡ 小于4200MJ/㎡

2.2.新能源電站并網(wǎng)發(fā)展運(yùn)行現(xiàn)狀分析

近年來,我國已經(jīng)意識(shí)到新能源電站建設(shè)發(fā)展的重要性以及優(yōu)勢和價(jià)值,為新能源電站的發(fā)展建設(shè)提供了一定的活力和支持,相關(guān)技術(shù)不斷地發(fā)展和進(jìn)步,也為新能源電站并網(wǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。根據(jù)研究調(diào)查顯示,2022年全國新能源發(fā)電新增裝機(jī)1.25萬千瓦,同比增長21% ,由此可見新能源電站的建設(shè)程度以及發(fā)展速度。從我國地理?xiàng)l件來看,西部區(qū)域的新能源資源相對來說更為豐富,因此,我國在建設(shè)新能源電站的過程中主要以西部區(qū)域?yàn)橹?,但是也存在一定的問題,從經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的角度來看,西部區(qū)域的發(fā)展較為落后,在技術(shù)以及管理方面都存在一定的問題,這也對并網(wǎng)造成了一定的不良影響,導(dǎo)致轉(zhuǎn)化的電力資源無法有效輸出至電網(wǎng)系統(tǒng)之中,出現(xiàn)棄光的情況,據(jù)研究調(diào)查顯示,截止在2022年,西北地區(qū)棄光率雖有所下降,但還未達(dá)到理想狀態(tài)。 為解決這一問題,我國相關(guān)部門將新能源電站的建設(shè)轉(zhuǎn)移至中東區(qū)域,這樣可以降低棄光量以及棄光率,但是此種方法治標(biāo)不治本,未能從根本上解決問題。 而西北地區(qū)的新能源能資源豐富,依然是新能源電站建設(shè)的重要區(qū)域,因此如何從根本上解決問題是當(dāng)前研究的*點(diǎn)內(nèi)容,也是提升網(wǎng)系統(tǒng)接收新能源電力的關(guān)鍵。近年來,儲(chǔ)能技術(shù)逐漸走近大眾視野,成為*點(diǎn)研究對象,其具有響應(yīng)特性好、壽命長以及可靠性高等特點(diǎn),被應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)與領(lǐng)域之中,新能源電站并網(wǎng)也可以積*應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)。

3.儲(chǔ)能技術(shù)在新能源電站并網(wǎng)中應(yīng)用的重要性

3.1.有助于提升運(yùn)行速率

儲(chǔ)能技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中,整體速率較高,可以更好地進(jìn)行響應(yīng),提升了有功功率與無功功率的收斂以及交換,節(jié)約了一定的時(shí)間資源。并且,在此過程中,電壓的變化相對來說比較小,避免出現(xiàn)電壓急速加強(qiáng)的情況,同時(shí)也可以避免電壓電流出現(xiàn)畸變的情況,以此保證新能源電站并網(wǎng)的安全性以及穩(wěn)定性,保證為電網(wǎng)系統(tǒng)輸入高質(zhì)量電力資源。

3.2.有助于提升經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益

儲(chǔ)能技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中,可以保證新能源電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益,同時(shí)也可以提升新能源電站運(yùn)行的安全性,避免發(fā)生安全事故。 現(xiàn)階段,我國西部新能源電站在實(shí)際運(yùn)行的過程中,存在棄光的情況,輸出的電力資源相對來說比較少,對經(jīng)濟(jì)利益造成了嚴(yán)重的不良影響,而在儲(chǔ)能技術(shù)的支持下,可以有效解決此類問題[2]。 在儲(chǔ)能技術(shù)的支持下,新能源電站可以將未能有效傳輸?shù)碾娏Y源進(jìn)行儲(chǔ)存,如果后續(xù)運(yùn)行的過程中出現(xiàn)發(fā)電量低于閾值時(shí),可以利用儲(chǔ)存的電力資源,將其進(jìn)行傳輸,將其傳輸至電網(wǎng)系統(tǒng)之中,進(jìn)而保證為社會(huì)發(fā)展以及居民日常生活提供充足的電力資源。 儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用,解決了棄光的問題,以此提升新能源電站并網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益。

3.3.有助于提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性

儲(chǔ)能技術(shù)在不斷地進(jìn)步和發(fā)展,研究人員對其進(jìn)行深入地研究和分析,發(fā)現(xiàn)其對于保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行方面發(fā)揮著重要的作用和價(jià)值。 儲(chǔ)能技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中,保證了輸電的穩(wěn)定性,進(jìn)而提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,以此保證為社會(huì)發(fā)展與居民日常生活提供充足的電力資源。 儲(chǔ)能技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中,主要是提升相關(guān)設(shè)備運(yùn)行的安全性,進(jìn)而避免出現(xiàn)波動(dòng)性或者是間歇性的故障問題,進(jìn)而保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性以及電力資源質(zhì)量。

4.儲(chǔ)能技術(shù)在新能源并網(wǎng)中的應(yīng)用

我國主要以火力發(fā)電為主,但是其在實(shí)際運(yùn)行生產(chǎn)的過程中,存在一定的缺陷,對環(huán)境以及資源造成了一定的影響。 相關(guān)部門提出,電力系統(tǒng)在生產(chǎn)建設(shè)的過程中,需要加大新能源電站的建設(shè)與運(yùn)行,將其作為電力系統(tǒng)建設(shè)的核心內(nèi)容之一。 而儲(chǔ)能技術(shù)是幾年來提出的一種新型技術(shù),其在實(shí)際應(yīng)用的過程中具有較強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢和價(jià)值,為整體發(fā)展建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),具體技術(shù)應(yīng)用如表2所示。 在新能源電站并網(wǎng)中也可以應(yīng)用此項(xiàng)基礎(chǔ),解決了新能源電站并網(wǎng)出現(xiàn)的問題。

表2. 各項(xiàng)技術(shù)對比

儲(chǔ)能技術(shù) 飛輪儲(chǔ)能技術(shù) 蓄電池儲(chǔ)能技術(shù) 超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù) 超*電容器儲(chǔ)能技術(shù)
額定功率 5kw ~10mw 5kw ~100mw 10~ 50mw 10kw ~ 1mw
持續(xù)時(shí)間 1s~ 30min 1~ 20h 2~5min 1~ 30s
功率應(yīng)用 4 4 4 4
能量應(yīng)用 1 4 1 3

為保障儲(chǔ)能效果,提升新能源發(fā)電系統(tǒng)的質(zhì)量,除了應(yīng)用單個(gè)儲(chǔ)能技術(shù)外,也可結(jié)合多個(gè)儲(chǔ)能技術(shù),比如超導(dǎo)儲(chǔ)能和蓄電池儲(chǔ)能技術(shù)結(jié)合、和超導(dǎo)電容器儲(chǔ)能技術(shù)結(jié)合。

4.1.飛輪儲(chǔ)能技術(shù)

飛輪儲(chǔ)能技術(shù)是儲(chǔ)能技術(shù)中的一種,其應(yīng)用相對來說比較廣泛,而且整體運(yùn)行操作較為簡單。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行的過程中,主要是依靠電動(dòng)機(jī),其在運(yùn)行的過程中帶動(dòng)飛輪,使其高速轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而將多余的電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,進(jìn)行儲(chǔ)存,此方式為混合儲(chǔ)能主要方式之一,可如圖1所示。其在實(shí)際應(yīng)用的過程中,可以在有需要的情況下使其運(yùn)行即可,因此從整體性的角度來看,其可以節(jié)約一定的資源。

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飛輪儲(chǔ)能技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中,相關(guān)工作人員為了進(jìn)一步提升資源的有效利用率,降低發(fā)電機(jī)的整體運(yùn)行損耗,應(yīng)用了超導(dǎo)磁懸浮技術(shù),其在實(shí)際運(yùn)行的過程中,在復(fù)合材料的支持下,可以提升整體儲(chǔ)能密度,進(jìn)而保證電力資源的轉(zhuǎn)換,同時(shí)此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用也在一定程度上降低了整體系統(tǒng)的體積,占地面積相對來說比較小。 飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用的過程中,在**的技術(shù)的支持下,對材料等進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)能技術(shù)轉(zhuǎn)化提升的目的,當(dāng)前飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中,整體轉(zhuǎn)化率高達(dá)93%。 飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用的過程中對于環(huán)境的依靠程度相對來說比較高,在建設(shè)的過程中,需要保證環(huán)境的真空度,這樣才能保證整體系統(tǒng)發(fā)揮*大的作用和價(jià)值。 飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中,其不會(huì)產(chǎn)生大量的摩擦,因此整體設(shè)備的損耗相對來說比較小,提升了整體使用年限,同時(shí)其降低了后續(xù)維修與養(yǎng)護(hù)的成本支出。

4.2.蓄電池儲(chǔ)能技術(shù)

在儲(chǔ)能工作開展中,蓄電池儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用*早,在行業(yè)中的應(yīng)用時(shí)間也*長,當(dāng)前已經(jīng)滲透到我們?nèi)粘I钪械姆椒矫婷妗?從以往情況來看,經(jīng)過科學(xué)家們的不斷研發(fā)后,蓄電池的容量不斷擴(kuò)大,使得儲(chǔ)存容量得到提高,增強(qiáng)了其儲(chǔ)存性能,為人們的日常生活提供了便捷。 發(fā)展到現(xiàn)階段下,常規(guī)的鉛酸蓄電池容量以20wm為主,與*初的蓄電池容量進(jìn)行比較,增強(qiáng)近100倍左右,其主要被應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電的電力系統(tǒng)中,這主要是因?yàn)殂U酸電池在應(yīng)用過程中,不僅成本較低,而且對使用環(huán)境的要求較低,為風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。 但是實(shí)際情況來看,鉛酸電池的應(yīng)用也存在一定的不足,在達(dá)到使用壽命后,無法實(shí)現(xiàn)無害化處理,對環(huán)境的影響較大,這是導(dǎo)致此類電池?zé)o法大面積使用的一大因素。 而就鎳氫電池來說,其在 2008年北京奧運(yùn)會(huì)中便已經(jīng)得到了應(yīng)用,其中北京地區(qū)的電動(dòng)車大多是將鎳氫蓄電池進(jìn)行應(yīng)用,作為電動(dòng)車的移動(dòng)電源進(jìn)行使用,效果較好。 但是鎳氫電池的能量密度容易受到外界因素影響,在環(huán)境變化的情況下,放電電流會(huì)減少,其對應(yīng)的容量密度會(huì)在 80kwh/kg,但在放電電流較大時(shí),能量密度會(huì)減低到 40kwh/kg。 同時(shí)鋰離子電池也是當(dāng)前社會(huì)中常用的儲(chǔ)能技術(shù),但是此類電池制作技術(shù)相對復(fù)雜,容易受到外界環(huán)境的影響,因此其通常無法在風(fēng)力發(fā)電中進(jìn)行應(yīng)用。 *后,就全釩液流電池來說,其應(yīng)用通常需要電解液和汞之間進(jìn)行相互作用,實(shí)現(xiàn)電*表面的氧化還原反應(yīng),促進(jìn)電池放電,目前來看,此類電池是研究的主要方向,未來將具有一定潛力。

4.3.超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)

超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中與飛輪儲(chǔ)能技術(shù)之間存在一定的差異性,超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中,主要是將電力資源轉(zhuǎn)化為磁場能力,實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存的目的,當(dāng)需要的時(shí)候再轉(zhuǎn)化為電力資源,為電網(wǎng)系統(tǒng)提供支持。 超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)更為**,可以長期對于未應(yīng)用的電力資源進(jìn)行儲(chǔ)存,而且整體運(yùn)行的損耗較小,但是整體利用率比較高,在一定程度上解決了棄光的問題。 超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)在將電力資源轉(zhuǎn)化為磁場能量的過程中,無需消耗大量的時(shí)間資源,可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換,對比于飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng),其整體工作效率提升了98%左右。 超導(dǎo)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中,整體性能良好,具有較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性,且整體響應(yīng)時(shí)間較短,因此成為當(dāng)前應(yīng)用廣泛的一項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容,主要鯨旗應(yīng)用于輸配電網(wǎng)撐等方面從根本上保證運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4.4.超*電容器儲(chǔ)能技術(shù)

此技術(shù)的應(yīng)用具有較大的脈沖功率,在使用此技術(shù)對電容器進(jìn)行充電時(shí),可促進(jìn)其對電*表面的異性離子進(jìn)行吸引,從而促進(jìn)吸引力的增強(qiáng),使其在電*表面進(jìn)行依附,形成雙層電容。 通常情況下,此技術(shù)被應(yīng)用在電力系統(tǒng)中,作為電能質(zhì)量高峰值功率的使用,其可對電壓情況進(jìn)行監(jiān)測,在出現(xiàn)電壓跌落嚴(yán)重的情況時(shí)可立即放電,對電壓進(jìn)行穩(wěn)定,促進(jìn)持續(xù)性生產(chǎn)。 而且超*電容器儲(chǔ)能技術(shù)還能夠促進(jìn)多次重復(fù)循環(huán)穩(wěn)定電流的產(chǎn)生,避免對電容器造成損害。 但就目前來看,我國對此技術(shù)的研究相對較晚,技術(shù)使用還存在不足,還需要在未來發(fā)展中加強(qiáng)研究,促進(jìn)其儲(chǔ)能技術(shù)的不斷增強(qiáng)。

5.技術(shù)方案

為了解決社區(qū)或工業(yè)園區(qū)*能源系統(tǒng)的智能化管理和控制問題,擬開發(fā)一套**的光伏儲(chǔ)能直流智能微電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)由基于嵌入式技術(shù)的硬件控制器和主控系統(tǒng)兩部分組成,立足于為商業(yè)園區(qū)、現(xiàn)代化社區(qū)或新型城鎮(zhèn)等多種能源利用場景提供定制化服務(wù),提高用能的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。整體技術(shù)方案及功能如下:

(1)開發(fā)基于嵌入式技術(shù)的邊緣控制器,主要功能為通信功能、數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)保護(hù)以及智能化控制和能量管理。

(2)開發(fā)一套能量管理主控系統(tǒng),除具備SCADA系統(tǒng)的監(jiān)控、保護(hù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、事件記錄、人機(jī)交互等功能外,還具備智能化能量管理功能。

(3)開發(fā)不同控制和能量管理功能的軟件模塊,可自由組合調(diào)用,實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)優(yōu)化控制。

(4)該系統(tǒng)硬件設(shè)備及軟件程序均具有高度的兼容性,支持各類通信協(xié)議的端口及軟件程序,可實(shí)現(xiàn)對光伏、風(fēng)電、天然氣、電采暖、電儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能等各種能源形式的管理。

5.1系統(tǒng)框架搭建

光伏儲(chǔ)能直流智能微電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)采用“云-邊-端”協(xié)同的能量管理系統(tǒng)架構(gòu),通過“本地計(jì)算+云端優(yōu)化”的協(xié)同方式,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在線優(yōu)化升*,也降低了網(wǎng)絡(luò)通信的依賴。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

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系統(tǒng)框架分為配電網(wǎng)調(diào)度層、微電網(wǎng)集中控制層、就地控制層。就地控制層包括發(fā)電電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、負(fù)載及交直流(DC/AC)控制部分。微電網(wǎng)集中控制層包括控制*心,由監(jiān)測單元和統(tǒng)計(jì)分析組成,監(jiān)測單元按照監(jiān)測對象不同包含發(fā)電、儲(chǔ)能、負(fù)載3部分。發(fā)電監(jiān)測其*點(diǎn)電壓、電流、功率等參數(shù);儲(chǔ)能監(jiān)測內(nèi)容包括電壓、電流、功率及荷電狀態(tài)等;負(fù)載監(jiān)測包括類型、功率、用電量等;而統(tǒng)計(jì)分析利用多種展示形式,分析各部分的運(yùn)行狀態(tài)及決策處理。保護(hù)部分分別對儲(chǔ)能、電源、用戶進(jìn)行保護(hù),計(jì)量部分通過電表進(jìn)行電費(fèi)結(jié)算。配電網(wǎng)調(diào)度層有調(diào)度系統(tǒng),根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果進(jìn)行能源調(diào)度,實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化利用。

5.2軟硬件設(shè)計(jì)

5.2.1儲(chǔ)能系統(tǒng)

儲(chǔ)能系統(tǒng)包括儲(chǔ)能蓄電池和逆變器兩部分。儲(chǔ)能蓄電池可以是鉛酸電池、磷酸鐵鋰電池、飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng);逆變器的作用是控制儲(chǔ)能部分,并進(jìn)行交直流逆變。逆變器有功率閉環(huán)運(yùn)行和電壓閉環(huán)運(yùn)行兩種工作方式,分別在并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種狀態(tài)下運(yùn)行。逆變器直流側(cè)電壓為儲(chǔ)能系統(tǒng)工作電壓,交流側(cè)電壓常用380V或400V母線電壓。儲(chǔ)能系統(tǒng)還配置了電池管理系統(tǒng),用于實(shí)時(shí)檢測儲(chǔ)能單元的電壓、電流、溫度等參數(shù),通過高精度剩余電量及電池健康度估算,評估蓄電池的放點(diǎn)電流,并上傳監(jiān)控參數(shù)。

5.2.2能量管理系統(tǒng)

能量管理系統(tǒng)研究冷、熱、電、氣物理量的低耗電量無線傳輸技術(shù)以及模塊化組網(wǎng)通信技術(shù),開發(fā)嵌入式邊緣控制器。主要功能為通信、數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)保護(hù),以及智能化控制和能量管理功能。

5.2.3微電網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)

微電網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)基于瀏覽器和服務(wù)器(B/S)架構(gòu)模式的能源管理云平臺(tái)設(shè)計(jì)技術(shù),除具備數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(SCADA)系統(tǒng)的監(jiān)控、保護(hù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、事件記錄、人機(jī)交互等功能外,還具備智能化能量管理功能。主控系統(tǒng)具有高度兼容性和可擴(kuò)展性,可根據(jù)不同的應(yīng)用場景組成定制化系統(tǒng)架構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)監(jiān)控保護(hù)功能。

5.3性能參數(shù)

系統(tǒng)具有高度兼容性和可擴(kuò)展性,可根據(jù)不同的應(yīng)用場景組成定制化系統(tǒng)架構(gòu),并提供相應(yīng)的控制管理策略,以及監(jiān)控保護(hù)功能。在此過程中,不僅支持各類能源之間的調(diào)度和分配,同時(shí)考慮電熱轉(zhuǎn)換、電冷轉(zhuǎn)換等不同類型能源形式之間的交叉耦合利用。

系統(tǒng)主要參數(shù)如表1所示。

表1 技術(shù)參數(shù)表

序號(hào) 內(nèi)容 數(shù)值
1 綜合能源系統(tǒng)母線電壓測量誤差 ≤±0.2%
2 頻率測量誤差 ≤±0.01Hz
3 有功、無功測量誤差 ≤0.5%
4 功率因數(shù) 4位+進(jìn)制有效數(shù)字
5 顯示器調(diào)用畫面響應(yīng)時(shí)間 ≤2s
6 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)刷新時(shí)間 ≤5s

6.系統(tǒng)功能

6.1.實(shí)時(shí)監(jiān)測

系統(tǒng)人機(jī)界面友好,能夠顯示儲(chǔ)能柜的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時(shí)監(jiān)測PCS、BMS以及環(huán)境參數(shù)信息,如電參量、溫度、濕度等。實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警、收益等信息。

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6.2.設(shè)備監(jiān)控

系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測PCS、BMS、電表、空調(diào)、消防、除濕機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行模式。

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PCS監(jiān)控:滿足儲(chǔ)能變流器的參數(shù)與限值設(shè)置;運(yùn)行模式設(shè)置;實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能變流器交直流側(cè)電壓、電流、功率及充放電量參數(shù)的采集與展示;實(shí)現(xiàn)PCS通訊狀態(tài)、啟停狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)、異常告警等狀態(tài)監(jiān)測。

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BMS監(jiān)控:滿足電池管理系統(tǒng)的參數(shù)與限值設(shè)置;實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池的電芯、電池簇的溫度、電壓、電流的監(jiān)測;實(shí)現(xiàn)電池充放電狀態(tài)、電壓、電流及溫度異常狀態(tài)的告警。

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空調(diào)監(jiān)控:滿足環(huán)境溫度的監(jiān)測,可根據(jù)設(shè)置的閾值進(jìn)行空調(diào)溫度的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié),并實(shí)時(shí)監(jiān)測空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)及溫濕度數(shù)據(jù),以曲線形式進(jìn)行展示。

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UPS監(jiān)控:滿足UPS的運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)電參量監(jiān)測。

6.3.曲線報(bào)表

系統(tǒng)能夠?qū)CS充放電功率曲線、SOC變換曲線、及電壓、電流、溫度等歷史曲線的查詢與展示。

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6.4.策略配置

滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)的配置、電價(jià)參數(shù)與時(shí)段的設(shè)置、控制策略的選擇。目前支持的控制策略包含計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制等。

wKgZPGfmV0OARTXMAABsC_shUWQ745.pngwKgZO2fmV0SAIaAsAACH-Q2-pEI245.pngwKgZPGfmV0SARTyDAACK-bhUizY697.png

6.5.實(shí)時(shí)報(bào)警

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)告警功能,系統(tǒng)能夠?qū)?chǔ)能充放電越限、溫度越限、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

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6.6.事件查詢統(tǒng)計(jì)

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)能夠?qū)b信變位,溫濕度、電壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

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6.7.遙控操作

可以通過每個(gè)設(shè)備下面的紅色按鈕對PCS、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制器、照明等設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制,但是當(dāng)設(shè)備未通信上時(shí),控制按鈕會(huì)顯示無效狀態(tài)。

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6.8.用戶權(quán)限管理

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作(如遙控的操作,數(shù)據(jù)庫修改等)??梢远x不同*別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限,為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

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類別 型號(hào) 功能 安裝方式 證書
單相交流電表 ADL200 單相多功能表適用于80A電流,電能計(jì)量485通訊 導(dǎo)軌式 CE/MID
單相自帶互感器導(dǎo)軌交流表 ACR10R-D10TE 單相多功能電表,正反向有功,無功,電能計(jì)量標(biāo)配485通訊適合線徑10mm電流80A以下的安裝場合 導(dǎo)軌式 CE/UKCA
ACR10R-D16TE 單相多功能電表,正反向有功,無功,電能計(jì)量標(biāo)配485通訊適合線徑16mm電流100A以下的安裝場合 導(dǎo)軌式
配套附件 AKH-0.66/L 剩余電流互感器,采集剩余電流信號(hào) 螺絲固定
ARCM-NTC 溫度傳感器,采集線纜或配電箱體溫度 扎帶固定

6.9儲(chǔ)能電表產(chǎn)品選型

7.結(jié)語

新能源電站并網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行的過程中,儲(chǔ)能 技術(shù)在其中發(fā)揮著重要的作用和價(jià)值,為電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),同時(shí)也可以從根本上避免出現(xiàn)棄光的情況,提升資源的有效利用率。儲(chǔ)能技術(shù)越來越成熟,其在實(shí)際運(yùn)行的 過程中,實(shí)現(xiàn)了削峰填谷的目的,當(dāng)社會(huì)發(fā)展過程 中出現(xiàn)突發(fā)狀況時(shí),新能源電站可以為其提供應(yīng)電源,保證整體輸供電的穩(wěn)定性以及安全性,并優(yōu)化電網(wǎng)特點(diǎn)以及電力質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

【1】許嘉雯.儲(chǔ)能技術(shù)在新能源發(fā)電技術(shù)中的應(yīng)用研究

【2】何 葉.新能源發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展研究[J].新能源科技,2022(11),27-29.

【3】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用手冊.2020.06版


審核編輯 黃宇

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