儲(chǔ)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(guò)探究?jī)?chǔ)能技術(shù)在新能源電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，針對(duì)以西部某光伏電站為例，通過(guò)分析儲(chǔ)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(wèn)題，以探求儲(chǔ)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(chǔ)能技術(shù);光伏電站配備儲(chǔ)能;應(yīng)用淺析

一、儲(chǔ)能技術(shù)分析及應(yīng)用

隨著社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，能源需求不斷擴(kuò)大，面對(duì)無(wú)法創(chuàng)造的不可再生能源，重點(diǎn)已逐漸轉(zhuǎn)向風(fēng)能、太陽(yáng)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(yáng)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(dòng)性、間歇性等問(wèn)題，以至于在電網(wǎng)運(yùn)行當(dāng)中難以達(dá)到較好的穩(wěn)定性，會(huì)對(duì)供電過(guò)程造成一定影響。

二、儲(chǔ)能技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

2.1太陽(yáng)能發(fā)電

主要通過(guò)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(dòng)等問(wèn)題，通過(guò)提升儲(chǔ)能設(shè)備的穩(wěn)定性和瞬時(shí)功率傳輸水平，確保電能輸送過(guò)程的平滑性，以保障并網(wǎng)的順利進(jìn)行。

2.2地?zé)崮馨l(fā)電

通過(guò)對(duì)地球自身的熱量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，是一種技術(shù)開(kāi)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(jiǎn)便，并由于能源來(lái)源廣泛，在未來(lái)?yè)碛懈蟮陌l(fā)展空間。

2.3風(fēng)能發(fā)電

主要通過(guò)借助儲(chǔ)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?xún)?yōu)化，以更加穩(wěn)定的供電過(guò)程為電力系統(tǒng)供電。在應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)采用超導(dǎo)能的儲(chǔ)電儲(chǔ)能技術(shù)，能解決電壓等一些實(shí)際的問(wèn)題，避免在風(fēng)能利用的過(guò)程中，供電系統(tǒng)產(chǎn)生短路或風(fēng)速降低等情況。

三、實(shí)際案例簡(jiǎn)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(chǔ)能，按照項(xiàng)目及環(huán)境等整體情況設(shè)計(jì)儲(chǔ)能方案。

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

白天時(shí)，光伏功率超過(guò)國(guó)家電網(wǎng)限制功率時(shí)，儲(chǔ)能的充電模式：充電功率=光伏實(shí)時(shí)功率—限制功率，電池充滿(mǎn)后，只限制光伏系統(tǒng)的功率輸出;若不超過(guò)國(guó)家電網(wǎng)限制功率時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)處于待機(jī)模式。

夜晚時(shí)，光伏系統(tǒng)不發(fā)電，此時(shí)儲(chǔ)能處于恒功率放電模式，當(dāng)電池放電容量達(dá)到一定時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)會(huì)停止工作，處于待機(jī)狀態(tài)，等待第二天光伏系統(tǒng)輸出功率超過(guò)電網(wǎng)限制功率時(shí)給儲(chǔ)能充電。

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

（1）電化學(xué)儲(chǔ)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(jì)劃曲線(xiàn)和下發(fā)指令連續(xù)運(yùn)行;

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

根據(jù)《儲(chǔ)能系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》Q(chēng)W/GDW1564-2014：

（1）儲(chǔ)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(wú)功功率、調(diào)節(jié)無(wú)功補(bǔ)償容量等。儲(chǔ)能系統(tǒng)無(wú)功功率有限時(shí)，宜就地安裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備/裝置;

（2）通過(guò)10（6）kV-35kV電壓等級(jí)接入的儲(chǔ)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(wú)功輸出的范圍內(nèi)，應(yīng)能在電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)的指令下參與電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)，無(wú)功動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)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(mǎn)足并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議的要求。

儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作模式為每天單充單放：

（1）8：00-19：00時(shí)間段內(nèi)，儲(chǔ)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(guò)PCS向蓄電池充電，總充電功率限制為3.5MW，當(dāng)蓄電池充滿(mǎn)，則進(jìn)入常溫儲(chǔ)存狀態(tài);

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

根據(jù)以上情況設(shè)計(jì)，本儲(chǔ)能系統(tǒng)分成1個(gè)2MW/4MWh子系統(tǒng)和1個(gè)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(shí)間2小時(shí)。電站設(shè)立完善的安全保護(hù)措施，每蓄電池模塊都進(jìn)行分組安全隔離，分級(jí)保護(hù)，電池都配有BMU，數(shù)據(jù)上傳至BMS總監(jiān)控。

通過(guò)以上分析可知，不需補(bǔ)償儲(chǔ)能設(shè)備的無(wú)功，僅需補(bǔ)償光伏發(fā)電設(shè)備的無(wú)功。無(wú)功補(bǔ)償范圍為：容性容量補(bǔ)償35kV匯集線(xiàn)路、箱變及送出線(xiàn)路一半的感性無(wú)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(jī)，下層為電池管理系統(tǒng)（BMS）、PCS、關(guān)口電表。

儲(chǔ)能系統(tǒng)安置以室外集裝箱為主。利用儲(chǔ)能系統(tǒng)快速吸收或釋放有功功率、無(wú)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(dòng)性，改善系統(tǒng)的有功功率、無(wú)功功率平衡水平，增強(qiáng)穩(wěn)定性。

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

四、結(jié)束語(yǔ)

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(yùn)行環(huán)境、并網(wǎng)運(yùn)行需求等多方面的因素合理選擇儲(chǔ)能技術(shù)。在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，需要建立智能化的儲(chǔ)能控制系統(tǒng)，結(jié)合蓄電池功率、分時(shí)電價(jià)、負(fù)荷需求、蓄電池容量等合理控制蓄電池組的充放電過(guò)程，利用儲(chǔ)能技術(shù)避免電網(wǎng)波動(dòng)問(wèn)題，滿(mǎn)足電網(wǎng)需求。

同時(shí)要充分發(fā)揮應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)所獲得的經(jīng)驗(yàn)，以及對(duì)在新能源電力系統(tǒng)中應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)所存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際，使得新能源電力系統(tǒng)與儲(chǔ)能技術(shù)之間能夠?qū)崿F(xiàn)更高質(zhì)量的融合，為推動(dòng)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(chǔ)能技術(shù)更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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