儲能系統技術的應用

周子煬　駱華峰　王劼臻

摘要：本文通過探究儲能技術在新能源電力系統中的應用，針對以西部某光伏電站為例，通過分析儲能技術在新能源電力系統中的應用，研究討論相關問題，以探求儲能技術在新能源電力系統當中的有效利用。

關鍵詞：儲能技術;光伏電站配備儲能;應用淺析

一、儲能技術分析及應用

隨著社會與經濟的高速發展，能源需求不斷擴大，面對無法創造的不可再生能源，重點已逐漸轉向風能、太陽能等可再生資源上。相比傳統能源的利用形式，風能、太陽能等能源利用的方法容易受到環境等各種因素的干擾，存在一定的波動性、間歇性等問題，以至于在電網運行當中難以達到較好的穩定性，會對供電過程造成一定影響。

二、儲能技術的實際應用

2.1太陽能發電

主要通過光伏、光熱等發電技術并網為電網輸送電能。為了避免受天氣影響造成電網波動等問題，通過提升儲能設備的穩定性和瞬時功率傳輸水平，確保電能輸送過程的平滑性，以保障并網的順利進行。

2.2地熱能發電

通過對地球自身的熱量進行轉換，是一種技術開發要求較高的轉換形式。但是此種利用方式操作流程簡便，并由于能源來源廣泛，在未來擁有更大的發展空間。

2.3風能發電

主要通過借助儲能技術，可以有效地將風能電力系統所產生的功率得以優化，以更加穩定的供電過程為電力系統供電。在應用過程中，通過采用超導能的儲電儲能技術，能解決電壓等一些實際的問題，避免在風能利用的過程中，供電系統產生短路或風速降低等情況。

三、實際案例簡析

擬建光伏電站位于甘肅省嘉峪關市，規劃用地1900畝，直流側容量87.4939MWp、交流側容量為70MW。根據相關要求需配備儲能，按照項目及環境等整體情況設計儲能方案。

首先，方案需與光伏電站聯合運行，接受電網優化調度，實現平滑出力波動、提升消納能力。光伏+儲能系統，充分利用儲能系統“四象限”工作方式，將光伏電站系統出力和儲能系統出力很好融合在一個能量管理系統下運行。

白天時，光伏功率超過國家電網限制功率時，儲能的充電模式：充電功率=光伏實時功率—限制功率，電池充滿后，只限制光伏系統的功率輸出;若不超過國家電網限制功率時，儲能系統處于待機模式。

夜晚時，光伏系統不發電，此時儲能處于恒功率放電模式，當電池放電容量達到一定時，儲能系統會停止工作，處于待機狀態，等待第二天光伏系統輸出功率超過電網限制功率時給儲能充電。

根據《電化學儲能系統接入電網技術規定》GB/T36547-2018：

（1）電化學儲能系統應具備恒功率控制、恒功率因數控制和恒充/放電電流控制功能，能夠按照計劃曲線和下發指令連續運行;

（2）通過10（6）kV及以上等級接入公網的電化學儲能系統應具備就地和遠程無功功率控制和電壓調節功能。

根據《儲能系統接入配電網技術規定》QW/GDW1564-2014：

（1）儲能系統參與電網電壓調節的方式包括調節其無功功率、調節無功補償容量等。儲能系統無功功率有限時，宜就地安裝無功補償設備/裝置;

（2）通過10（6）kV-35kV電壓等級接入的儲能系統功率因數能在0.95（超前）-0.95（滯后）范圍內連續可調。在此無功輸出的范圍內，應能在電網調度部門的指令下參與電網電壓調節，無功動態響應時間不大于20ms，其調節方式和參考電壓、電壓調差率應滿足并網調度協議的要求。

儲能系統的工作模式為每天單充單放：

（1）8：00-19：00時間段內，儲能電池系統均工作于蓄電池充電模式，根據電網調度以及電站發電情況，通過PCS向蓄電池充電，總充電功率限制為3.5MW，當蓄電池充滿，則進入常溫儲存狀態;

（2）其余時間段內，儲能電池通過PCS向系統放電，放電功率限制為輸出功率最大值，當儲能蓄電池達到額定的放電深度后，儲能系統停止運行;等待第二天進行新的循環。

根據以上情況設計，本儲能系統分成1個2MW/4MWh子系統和1個1.5MW/3MWh子系統。2MW/4MWh子系統由1座2MWPCS集裝箱和2座2MWh電池集裝箱組成;1.5MW/3MWh子系統由1座1.5MWPCS集裝箱和1座1MWh電池集裝箱、1座2MWh電池集裝箱組成。

總容量配置3.5MW/7MWh，放電時間2小時。電站設立完善的安全保護措施，每蓄電池模塊都進行分組安全隔離，分級保護，電池都配有BMU，數據上傳至BMS總監控。

通過以上分析可知，不需補償儲能設備的無功，僅需補償光伏發電設備的無功。無功補償范圍為：容性容量補償35kV匯集線路、箱變及送出線路一半的感性無功損耗。系統包括監控設備和通信設備，采用兩層結構：上層為通訊管理機，下層為電池管理系統（BMS）、PCS、關口電表。

儲能系統安置以室外集裝箱為主。利用儲能系統快速吸收或釋放有功功率、無功功率，平滑新能源并網發電爬坡率及并網電壓波動性，改善系統的有功功率、無功功率平衡水平，增強穩定性。

利用儲能系統間歇性提高新能源的調度性，使其能夠參與類似傳統能源發電的調度計劃。

四、結束語

綜上所述，新能源電力系統需要根據系統技術條件、運行環境、并網運行需求等多方面的因素合理選擇儲能技術。在并網運行時，需要建立智能化的儲能控制系統，結合蓄電池功率、分時電價、負荷需求、蓄電池容量等合理控制蓄電池組的充放電過程，利用儲能技術避免電網波動問題，滿足電網需求。

同時要充分發揮應用儲能技術所獲得的經驗，以及對在新能源電力系統中應用儲能技術所存在的問題進行分析，結合實際，使得新能源電力系統與儲能技術之間能夠實現更高質量的融合，為推動新能源電力系統的合理應用打下良好的基礎，促使新能源電力系統與儲能技術更好的發展。

參考文獻

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