獨立儲能控制技術在配電網中的應用與價值評估

［關鍵詞］獨立儲能；控制技術；應用；價值評估

［中圖分類號］TM727 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）11–0027–03

1獨立儲能控制技術原理

獨立儲能控制技術是指利用儲能設備對電力系統進行控制和調度，以實現能量儲存、平衡及優化的技術。其主要原理包括以下方面：①獨立儲能控制技術依托于高性能的儲能設備，如鋰電池、超級電容等，通過對儲能設備的電荷和放電控制來實現對系統電能的調節和優化。儲能設備可以存儲電力，并在需要時釋放，以滿足系統的用電需求或調節系統功率平衡。②獨立儲能控制技術利用先進的控制算法和策略，對儲能設備的運行進行智能化管理和調度。通過分析系統的電能需求、供給及儲存情況，制訂合理的控制策略，實現系統的電能平衡和優化。③獨立儲能控制技術還包括對儲能設備的監測和故障診斷技術。通過實時監測儲能設備的工作狀態、電壓、電流等參數，及時發現并處理設備的故障，確保系統的穩定和可靠運行。④獨立儲能控制技術還包括對系統的整體優化和調度技術。通過綜合考慮系統的負荷特性、儲能設備性能及電能市場情況等因素，制訂合理的調度計劃，實現系統能源利用效率和經濟性的最大化。

2獨立儲能設備類型

獨立儲能設備類型包括傳統的電池儲能設備和新型的超級電容器儲能設備。傳統的電池儲能設備主要包括鉛酸蓄電池、鋰離子電池、鈉硫電池等，這些電池通過充放電過程實現能量的存儲和釋放。鉛酸蓄電池是目前應用最廣泛的一種電池儲能設備，主要用于配電網的儲能補償、調峰削峰等功能。鋰離子電池由于其高能量密度、長壽命及低自放電率等優點，逐漸成為新一代電動汽車和儲能系統的首選。而鈉硫電池則因其高能量密度和高溫工作環境下的穩定性而備受關注，在大規模儲能系統中有較大的應用潛力。新型的超級電容器儲能設備則是近年來發展起來的一種新型電池技術，其儲能原理是通過電極之間的電荷分離來存儲能量。超級電容器的優點在于其快速響應、長周期壽命、可靠性高等，適用于短時儲能、瞬態功率平衡等領域。超級電容器的應用領域廣泛，可以應用于電動車輛、軌道交通、配電網及可再生能源系統等領域。除了傳統的電池儲能設備和新型的超級電容器儲能設備外，還有其他類型的獨立儲能設備，如氫燃料電池、壓縮空氣儲能等。氫燃料電池通過H2 和O2的電化學反應產生電能，具有零排放、高效率及長續航里程等優點，可作為電動汽車和儲能系統的一種替代方案。

3配電網能源管理系統

3.1配電網現狀

隨著能源轉型和新能源的大規模接入，傳統的配電網面臨著諸多挑戰和問題：①配電網的負荷規模逐漸增大。隨著城市化進程的加快和人口增長，配電網面臨著更大的用電負荷壓力。尤其是在高峰時段，負荷集中度高，容易造成系統過載或供電不足的情況。②配電網的運行效率和穩定性亟待提高。傳統的配電網結構較為單一，缺乏靈活性和智能化管理，導致運行效率不高。同時，對于新能源的大規模接入，存在著波動性大、不可控等問題，給配電網的穩定性帶來挑戰。③配電網的安全性和可靠性需要加強。傳統配電網中存在著電力設備老化、線路損耗大等問題，容易導致電力事故的發生，影響用戶用電質量和供電可靠性。

3.2獨立儲能控制技術在配電網中的應用

獨立儲能控制技術是指通過安裝獨立的儲能設備，結合智能控制系統，對配電網進行能量儲存和釋放控制，以實現對電力系統的優化調度和穩定運行。在配電網中，獨立儲能控制技術可以發揮多方面的作用：①實現對電力系統峰谷平衡的調節。在配電網中，電力系統的負荷存在日常、季節及突發性等不同特點，導致電網負荷峰值的出現。通過儲能設備的能量儲存和釋放，可以在負荷高峰期間進行能量儲存，而在負荷谷底期間進行能量釋放，從而實現電網負荷的平衡，提高電網運行效率。②實現對分布式能源的協調控制。③實現對負荷側管理的優化。在配電網中，負荷側的管理包括對用戶用電行為、設備能效及用電負荷的監測和控制。通過儲能設備的應用，可以實現對負荷側的預測和調度，提高用戶用電效率，減少電網能耗和損耗。④實現對電網頻率的調節和穩定。在電力系統中，頻率的穩定是電網運行的重要指標之一，頻率波動過大會導致電網不穩定，甚至引發電力系統崩潰。通過儲能設備的應用，可以實現對電網頻率的調節和控制，提高電網運行的穩定性和安全性。

3.3獨立儲能控制技術的價值評估

獨立儲能控制技術作為配電網中的一種重要技術手段，其在提高配電網的穩定性、可靠性及經濟性方面具有重要價值。獨立儲能控制技術的應用可以有效提高配電網的供電可靠性。通過合理配置獨立儲能設備，可以在配電網故障或突發負載增加時，快速為系統提供備用電源支持，保障用戶正常用電。同時，獨立儲能設備的快速放電和充電特性也可以有效應對配電網中頻繁發生的瞬時負載波動，降低系統的失電率，提高供電質量。獨立儲能控制技術的應用還可以提高配電網的運行效率。通過智能控制和優化管理，可以實現對儲能設備的靈活調度，根據系統實際需求合理配置儲能容量和放電策略，減少系統運行成本，提高能源利用率。此外，獨立儲能設備還可以與可再生能源發電設備進行協調運行，促進新能源的高效利用，降低碳排放，推動能源轉型。獨立儲能控制技術的應用還可以提升配電網的智能化水平。通過數據采集、分析及遠程控制等技術手段，實現對儲能設備的實時監測和遠程操作，為運營商提供精準的負荷預測和能源管理決策支持，提升系統響應速度和管理效率，推動智慧能源發展。獨立儲能控制技術的應用還可以為配電網帶來經濟效益。通過提升供電可靠性和運行效率，降低系統運行成本、投資風險及維護費用，提高電網資產的運營價值和市場競爭力。同時，獨立儲能設備的長壽命、高效率及低成本特點也為系統經濟運行提供了有力支撐。

4獨立儲能項目建設必要性

4.1儲能電站作用

4.1.1滿足系統調峰需求，保證電網安全運行

以廣東電網為例，廣東電網以火力發電為主要供電方式，面臨著較為嚴峻的系統調峰挑戰。伴隨著廣東省產業結構的逐步轉型，以及第三產業和居民生活用電需求的快速攀升，電網峰谷差正在逐漸加大，而每日的負荷率則呈現出連續下降的趨勢。為了應對這種情況，廣東統調電網調峰利用具有大容量的發電機組在較低負荷狀態下運行，以實現對電網的調峰需求。每臺參與統調的公共發電廠的機組都需要進行45%～50% 的運行調節，以確保能夠滿足電網的調峰需求。然而，隨著風力發電、太陽能等新型可再生能源發電方式的不斷引入，將會進一步加劇系統的調峰矛盾。再加上火力發電機組運行調節能力的限制，迫切需要具有削峰填谷功能的儲能電站接入電網，以緩解這一壓力。

4.1.2改善系統響應能力，提高電網供電質量

在實際運營中，火電機組肩負起旋轉備用角色會耗費大量燃料資源，同時還會面臨一系列技術難題。尤其在系統負荷變動速率較為劇烈的情況下，大中型火電機組可能無法應對這一挑戰。相比之下，儲能機組不僅具有能力頂住高峰需求進行電力生產，更可在負荷緊缺時期出動迎戰，承擔起調整負荷，滿足日負荷曲線陡峭部分變化的重任，從而有效地平抑了該地區電網負荷的波動，穩定了電網頻率，進一步提升了電能質量。此外，在電站正式投入使用后，儲能機組還可替代火電機組承擔電網旋轉備用的職責，在突發事件發生時能夠迅速為系統提供有力支持，顯著增強系統的響應能力，提高系統運行的穩定性與安全性。

4.1.3提高風電、光伏等新能源發電消納能力

由于受到風能及太陽能資源所特有的隨機性、間歇性及難以預測性的制約因素影響，大規模的風力和光伏發電并入電網會給電力系統實現實時電力平衡、保持安全穩定的運行狀態提出嚴峻的挑戰，從而使系統調峰的矛盾愈發突出。然而，當建設運營儲能電站之后，借助于這種電站發電功率調整靈便、響應速度迅疾的獨特優勢，便可以有效抑制風力和光伏等新型能源發電輸出功率的波動性，從而提升供應電能的品質與電網運行的穩定性，進而大幅增強新能源的消納能力，盡可能地降低棄風、棄光等不良現象的出現頻率。

4.1.4減輕系統阻塞，延緩電網升級增容

在當前的電力市場挑戰中，電網企業的首要任務是確保向用戶提供高度安全且可靠的電力服務，同時努力尋找有效的方式來降低電網運行、保養及進行升級擴容等相關的經濟成本。針對這些問題，儲能技術具有顯著優勢，其能夠在很大程度上將電力生產和消費活動在時間和空間上分離出來，從而使得發電過程不需要再完全依賴于瞬間的傳輸過程，同時電力消費與生產之間也無需做到實時平衡。基于這一特性，儲能技術有望縮減對輸電及配電網容量要求，進而成為解決電網阻塞問題、推遲電網升級擴容所必需采取的關鍵措施之一。

4.1.5提高電網運行能力，穩定電網安全運行

針對電網大面積停電的危機處理措施之一是黑啟動策略，而廣東電網目前主要依賴五華抽水蓄能機組來實施黑啟動操作，然而該啟動方式的潛力仍然有待進一步挖掘與拓展。儲能技術作為黑啟動路徑的起點，不僅能夠為黑啟動過程提供充足的能源支持，還能夠靈活設置在黑啟動路徑中的不同位置以提高啟動速度。更為關鍵的是，其還可以搭載于待啟動機組上，從而大幅縮短啟動時間，這將極大提升電網的應急響應能力。此外，通過應用儲能電站，能夠顯著擴大黑啟動電源的數量并實現更廣泛的區域覆蓋，從而為黑啟動路徑提供更加多樣化且高效的解決方案。

4.2起到領先示范作用

在進行儲能電站的精細化設計、嚴謹施工及全方位的運行維護管理工作中，不僅能夠為新興科技的運用創造更多的發展空間，充分滿足各類工程建設上的實際需求，同時也能夠對未來大型儲能電站項目的建設及運營工作進行科學的引導與規范化操作，從而為世界各地遇到類似問題的地區提供可資參考的寶貴經驗和一定程度的技術支援。

4.3打造電網公司及電力用戶互利共贏局面

鑒于電網公司的戰略考慮，有針對性地開展儲能電站的規劃和建設工作，可在一定程度上提升電力輸出的穩定性及電力資產的附加值。而站在電力消費者（電力用戶）的立場上看，高效的儲能系統能夠迅速反應，從而為人們提供更加及時可靠的電力服務，以保障廣大消費者的日常用電需求得到滿足并保持其穩定性。

5結束語

獨立儲能控制技術在配電網中的應用與價值評估的研究具有重要的理論和實踐意義，對促進我國新能源的發展、提高配電網的運行效率和穩定性具有重要的指導意義。