儲能系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用

周子煬　駱華峰　王劼臻

摘要：本文通過探究儲能技術(shù)在新能源電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，針對以西部某光伏電站為例，通過分析儲能技術(shù)在新能源電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，研究討論相關(guān)問題，以探求儲能技術(shù)在新能源電力系統(tǒng)當(dāng)中的有效利用。

關(guān)鍵詞：儲能技術(shù);光伏電站配備儲能;應(yīng)用淺析

一、儲能技術(shù)分析及應(yīng)用

隨著社會與經(jīng)濟的高速發(fā)展，能源需求不斷擴大，面對無法創(chuàng)造的不可再生能源，重點已逐漸轉(zhuǎn)向風(fēng)能、太陽能等可再生資源上。相比傳統(tǒng)能源的利用形式，風(fēng)能、太陽能等能源利用的方法容易受到環(huán)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(wǎng)運行當(dāng)中難以達到較好的穩(wěn)定性，會對供電過程造成一定影響。

二、儲能技術(shù)的實際應(yīng)用

2.1太陽能發(fā)電

主要通過光伏、光熱等發(fā)電技術(shù)并網(wǎng)為電網(wǎng)輸送電能。為了避免受天氣影響造成電網(wǎng)波動等問題，通過提升儲能設(shè)備的穩(wěn)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(wǎng)的順利進行。

2.2地?zé)崮馨l(fā)電

通過對地球自身的熱量進行轉(zhuǎn)換，是一種技術(shù)開發(fā)要求較高的轉(zhuǎn)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(fā)展空間。

2.3風(fēng)能發(fā)電

主要通過借助儲能技術(shù)，可以有效地將風(fēng)能電力系統(tǒng)所產(chǎn)生的功率得以優(yōu)化，以更加穩(wěn)定的供電過程為電力系統(tǒng)供電。在應(yīng)用過程中，通過采用超導(dǎo)能的儲電儲能技術(shù)，能解決電壓等一些實際的問題，避免在風(fēng)能利用的過程中，供電系統(tǒng)產(chǎn)生短路或風(fēng)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(guān)市，規(guī)劃用地1900畝，直流側(cè)容量87.4939MWp、交流側(cè)容量為70MW。根據(jù)相關(guān)要求需配備儲能，按照項目及環(huán)境等整體情況設(shè)計儲能方案。

首先，方案需與光伏電站聯(lián)合運行，接受電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度，實現(xiàn)平滑出力波動、提升消納能力。光伏+儲能系統(tǒng)，充分利用儲能系統(tǒng)“四象限”工作方式，將光伏電站系統(tǒng)出力和儲能系統(tǒng)出力很好融合在一個能量管理系統(tǒng)下運行。

白天時，光伏功率超過國家電網(wǎng)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(tǒng)的功率輸出;若不超過國家電網(wǎng)限制功率時，儲能系統(tǒng)處于待機模式。

夜晚時，光伏系統(tǒng)不發(fā)電，此時儲能處于恒功率放電模式，當(dāng)電池放電容量達到一定時，儲能系統(tǒng)會停止工作，處于待機狀態(tài)，等待第二天光伏系統(tǒng)輸出功率超過電網(wǎng)限制功率時給儲能充電。

根據(jù)《電化學(xué)儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》GB/T36547-2018：

（1）電化學(xué)儲能系統(tǒng)應(yīng)具備恒功率控制、恒功率因數(shù)控制和恒充/放電電流控制功能，能夠按照計劃曲線和下發(fā)指令連續(xù)運行;

（2）通過10（6）kV及以上等級接入公網(wǎng)的電化學(xué)儲能系統(tǒng)應(yīng)具備就地和遠(yuǎn)程無功功率控制和電壓調(diào)節(jié)功能。

根據(jù)《儲能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》QW/GDW1564-2014：

（1）儲能系統(tǒng)參與電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的方式包括調(diào)節(jié)其無功功率、調(diào)節(jié)無功補償容量等。儲能系統(tǒng)無功功率有限時，宜就地安裝無功補償設(shè)備/裝置;

（2）通過10（6）kV-35kV電壓等級接入的儲能系統(tǒng)功率因數(shù)能在0.95（超前）-0.95（滯后）范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。在此無功輸出的范圍內(nèi)，應(yīng)能在電網(wǎng)調(diào)度部門的指令下參與電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)，無功動態(tài)響應(yīng)時間不大于20ms，其調(diào)節(jié)方式和參考電壓、電壓調(diào)差率應(yīng)滿足并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議的要求。

儲能系統(tǒng)的工作模式為每天單充單放：

（1）8：00-19：00時間段內(nèi)，儲能電池系統(tǒng)均工作于蓄電池充電模式，根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度以及電站發(fā)電情況，通過PCS向蓄電池充電，總充電功率限制為3.5MW，當(dāng)蓄電池充滿，則進入常溫儲存狀態(tài);

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

根據(jù)以上情況設(shè)計，本儲能系統(tǒng)分成1個2MW/4MWh子系統(tǒng)和1個1.5MW/3MWh子系統(tǒng)。2MW/4MWh子系統(tǒng)由1座2MWPCS集裝箱和2座2MWh電池集裝箱組成;1.5MW/3MWh子系統(tǒng)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?cè)萘颗渲?.5MW/7MWh，放電時間2小時。電站設(shè)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(shù)據(jù)上傳至BMS總監(jiān)控。

通過以上分析可知，不需補償儲能設(shè)備的無功，僅需補償光伏發(fā)電設(shè)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(tǒng)包括監(jiān)控設(shè)備和通信設(shè)備，采用兩層結(jié)構(gòu)：上層為通訊管理機，下層為電池管理系統(tǒng)（BMS）、PCS、關(guān)口電表。

儲能系統(tǒng)安置以室外集裝箱為主。利用儲能系統(tǒng)快速吸收或釋放有功功率、無功功率，平滑新能源并網(wǎng)發(fā)電爬坡率及并網(wǎng)電壓波動性，改善系統(tǒng)的有功功率、無功功率平衡水平，增強穩(wěn)定性。

利用儲能系統(tǒng)間歇性提高新能源的調(diào)度性，使其能夠參與類似傳統(tǒng)能源發(fā)電的調(diào)度計劃。

四、結(jié)束語

綜上所述，新能源電力系統(tǒng)需要根據(jù)系統(tǒng)技術(shù)條件、運行環(huán)境、并網(wǎng)運行需求等多方面的因素合理選擇儲能技術(shù)。在并網(wǎng)運行時，需要建立智能化的儲能控制系統(tǒng)，結(jié)合蓄電池功率、分時電價、負(fù)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(shù)避免電網(wǎng)波動問題，滿足電網(wǎng)需求。

同時要充分發(fā)揮應(yīng)用儲能技術(shù)所獲得的經(jīng)驗，以及對在新能源電力系統(tǒng)中應(yīng)用儲能技術(shù)所存在的問題進行分析，結(jié)合實際，使得新能源電力系統(tǒng)與儲能技術(shù)之間能夠?qū)崿F(xiàn)更高質(zhì)量的融合，為推動新能源電力系統(tǒng)的合理應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)，促使新能源電力系統(tǒng)與儲能技術(shù)更好的發(fā)展。

參考文獻

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