儲(chǔ)能行業(yè)如何有效解決電能質(zhì)量問題？

時(shí)下，儲(chǔ)能行業(yè)正在大力發(fā)展，鋰離子電池和鉛蓄電池是該領(lǐng)域應(yīng)用最多的兩種技術(shù)，但除了電池，還有哪些問題需要關(guān)注的呢？

發(fā)展規(guī)模儲(chǔ)能是解決可再生能源大規(guī)模接入、提高常規(guī)電力系統(tǒng)和區(qū)域供能系統(tǒng)效率、安全性和經(jīng)濟(jì)性的迫切需要，是當(dāng)前各國為即將到來的工業(yè)革命進(jìn)行重點(diǎn)布局的“前沿陣地”。

目前我國儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)及增長情況如表1所示。

表1 我國儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)及增長情況

其中，從技術(shù)分類上看，鋰離子電池的裝機(jī)容量所占比例最高，約74%；其次是鉛蓄電池和液流電池，分別占14%和10%；從應(yīng)用上看，可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電及微網(wǎng)是中國儲(chǔ)能應(yīng)用最重要的兩個(gè)領(lǐng)域。據(jù)權(quán)威部門統(tǒng)計(jì)，我國儲(chǔ)能2025年儲(chǔ)能總裝機(jī)容量24GW（24000MW）。

如圖1所示，為分散式儲(chǔ)能系統(tǒng)布局圖。

圖1 分散式儲(chǔ)能系統(tǒng)布局圖

目前我國儲(chǔ)能十大示范工程中的國家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范工程、甘肅酒泉“電網(wǎng)友好型新能源發(fā)電”示范、格爾木新能源光儲(chǔ)電站、保定英利工業(yè)園區(qū)光儲(chǔ)微網(wǎng)示范工程、深圳欣旺達(dá)園區(qū)微網(wǎng)示范工程、福建湄洲島儲(chǔ)能電站示范工程、福建安溪移動(dòng)式儲(chǔ)能電站等基本均采用鋰離子電池技術(shù)。

如圖2所示，為格爾木新能源發(fā)電現(xiàn)場(chǎng)。

圖2 格爾木新能源發(fā)電現(xiàn)場(chǎng)

由此可見，電池，尤其是鋰離子電池技術(shù)對(duì)于儲(chǔ)能的重要性。那么，除了電池問題，是否還有其他問題值得關(guān)注？

儲(chǔ)能發(fā)電主要分為發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)，各部分作用如表2所示：

表2 儲(chǔ)能發(fā)電的分類及主要作用

這其中，主要存在的電能質(zhì)量問題主要包括無功、諧波、電壓暫降等。

1、發(fā)電側(cè)：分布式儲(chǔ)能并網(wǎng)引起的電能質(zhì)量問題。

單臺(tái)接入：引起諧波注入

產(chǎn)生原因：儲(chǔ)能通過電力電子接口接入配電網(wǎng)，電力電子轉(zhuǎn)換器會(huì)給系統(tǒng)帶來諧波污染。

危害程度：對(duì)用戶電動(dòng)機(jī)、用戶補(bǔ)償電容器、用戶自動(dòng)控制裝置產(chǎn)生影響，威脅用電安全。

集群接入：引起諧波諧振

產(chǎn)生原因：儲(chǔ)能與多分布式電源等大功率非線性元件接入電網(wǎng)，多逆變器之間及其與電網(wǎng)之間可能會(huì)形成串聯(lián)或并聯(lián)諧振。

危害程度：諧振可導(dǎo)致系統(tǒng)一定范圍內(nèi)過電壓和過電流，諧振過電壓危害設(shè)備絕緣并使小容量一步電機(jī)發(fā)生反轉(zhuǎn)，諧振過電流會(huì)引起PT熔件熔斷甚至燒毀PT。

2、電網(wǎng)側(cè)：電力供應(yīng)所面臨的電網(wǎng)電力不平衡、峰谷差大的局面日趨嚴(yán)重等會(huì)導(dǎo)致電壓偏差、電壓不平衡、電壓暫升暫降等電能質(zhì)量問題；

3、用戶側(cè)：電動(dòng)汽車充電等屬于非線性負(fù)荷，產(chǎn)生的諧波等電能質(zhì)量問題。

當(dāng)然，儲(chǔ)能過程中除了電能質(zhì)量問題，還存在其他許多需要測(cè)試的對(duì)象，具體測(cè)試對(duì)象及應(yīng)用產(chǎn)品如所示。

表3 儲(chǔ)能電站測(cè)試對(duì)象及應(yīng)用產(chǎn)品

Q/GDW 564-2010 《儲(chǔ)能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》 規(guī)定：“儲(chǔ)能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)后公共連接點(diǎn)處的電能質(zhì)量，在諧波、間諧波、電壓偏差、電壓不平衡、直流分量等方面應(yīng)滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

電能質(zhì)量改善措施

1、 針對(duì)儲(chǔ)能并網(wǎng)產(chǎn)生的諧波問題，可安裝濾波設(shè)備。

2、針對(duì)儲(chǔ)能與分布式電源形成諧波諧振的問題：

安裝抑制阻尼裝置

儲(chǔ)能與分布式電源的阻抗參數(shù)協(xié)同設(shè)計(jì)

儲(chǔ)能接入位置的優(yōu)化設(shè)計(jì)中考慮接入位置對(duì)系統(tǒng)等效阻抗參數(shù)的影響

如圖3所示，為諧波特征的表示圖。

圖3 諧波特征的表示圖

3、提高電壓質(zhì)量

儲(chǔ)能系統(tǒng)的引入可以有效抑制分布式能源的功率波動(dòng)和不規(guī)則啟停對(duì)于配電網(wǎng)供電電壓質(zhì)量的影響，提升網(wǎng)絡(luò)的電壓水平。

當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)引入饋線時(shí)，可以在電壓越下限值時(shí)，發(fā)出功率，提升每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓幅值，使其更加接近 Vn，從而提高 Ivf 值；同理，當(dāng)電壓越上限值時(shí)，可以吸收功率，降低越限點(diǎn)的電壓，同樣可以提高 Ivf 值。

如圖4所示，為E2000支持告警錄波，告警類型支持電壓上/下越限等，如果界面中已經(jīng)勾選相應(yīng)時(shí)間并保存配置，事件發(fā)生即會(huì)開始錄波。

圖4 電壓上/下越限

而關(guān)于以上所提到的電能質(zhì)量問題，E2000電能質(zhì)量分析儀可作為一款有力的測(cè)試分析設(shè)備，來協(xié)助用戶監(jiān)測(cè)分析。

E2000電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置可以監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)電壓、電流、 功率、電能、 頻率、不平衡度、諧波、閃變、波動(dòng)等電能參數(shù)，支持暫降錄波，穩(wěn)態(tài)事件記錄，通過Modbus（486/TCP）或IEC103協(xié)議可以將數(shù)據(jù)接入電網(wǎng)后臺(tái)，全面定位與分析電能質(zhì)量問題。同時(shí)E2000電能質(zhì)量在線裝置比目前市場(chǎng)主流的電能在線裝置更加小巧，可以靈活集成到光伏并網(wǎng)監(jiān)測(cè)機(jī)柜中，無需額外再配套屏柜，不僅降低了項(xiàng)目成本，也提高了現(xiàn)場(chǎng)的空間利用率。

如圖5所示，為E2000裝置圖。

圖5 E2000 裝置圖