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近年來，能源和環(huán)境問題凸顯，綠色低碳、節(jié)能減排已成為世界能源發(fā)展的方向。其中，以光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電為代表的分布式發(fā)電技術(shù)得到了廣泛關(guān)注和快速發(fā)展。
分布式發(fā)電具有能效高、污染小、可靠性高、安裝地點(diǎn)靈活等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)又存在輸出功率波動(dòng)性強(qiáng)、控制復(fù)雜等不足。為了有效整合分布式發(fā)電的優(yōu)勢，提高可再生能源的利用率，增強(qiáng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性，儲(chǔ)能系統(tǒng)受到能源界廣泛關(guān)注。小編作為儲(chǔ)能小白，也希望好好學(xué)習(xí)下，所以特邀林洋能源智能板塊總經(jīng)理方壯志為小編介紹了儲(chǔ)能系統(tǒng)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用。
首先，儲(chǔ)能在整個(gè)電力價(jià)值鏈上起到了至關(guān)重要的作用。它的作用涉及發(fā)電(generation)、輸電(transmission)、配電(distribution)乃至終端電力用戶(end user)，這里包括居民用電以及工業(yè)和商業(yè)用電。方總介紹到，在發(fā)電側(cè)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以參與快速響應(yīng)調(diào)頻服務(wù)，提高電網(wǎng)備用容量，并且可將如風(fēng)能、太陽能等可再生能源向終端用戶提供持續(xù)供電，這樣揚(yáng)長避短地利用了可再生能源清潔發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)，也有效地克服了其波動(dòng)性、間歇性等缺點(diǎn);在輸電中，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以有效地提高輸電系統(tǒng)的可靠性;在配電側(cè)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以提高電能的質(zhì)量;在終端用戶側(cè)，分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)在智能微電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制下優(yōu)化用電、降低用電費(fèi)用，并且保持電能的高質(zhì)量。總體來說，儲(chǔ)能是解決新能源消納、增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性、提高配電系統(tǒng)利用效率的最合理的解決方案。系統(tǒng)中引入儲(chǔ)能環(huán)節(jié)后，可以有效地實(shí)現(xiàn)需求側(cè)管理，消除晝夜間峰谷差，平抑負(fù)荷，不僅可以更有效地利用電力設(shè)備、降低用電成本，還可以促進(jìn)可再生能源的應(yīng)用，也可作為提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、參與調(diào)頻調(diào)壓、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)的一種有效手段。
還不明白?一起來看這張圖
小編查閱了一下相關(guān)資料，儲(chǔ)能技術(shù)主要的應(yīng)用方向有：①風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電互補(bǔ)系統(tǒng)組成的局域網(wǎng)，用于偏遠(yuǎn)地區(qū)供電、工廠及辦公樓供電;②通信系統(tǒng)中作為不間斷電源和應(yīng)急電能系統(tǒng);③風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)電能質(zhì)量調(diào)整;④作為大規(guī)模電力存儲(chǔ)和負(fù)荷調(diào)峰手段;⑤電動(dòng)汽車儲(chǔ)能裝置;⑥作為國家重要部門的大型后備電源等。
據(jù)方總介紹，微電網(wǎng)是儲(chǔ)能最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，作為微電網(wǎng)中必不可少的部分，儲(chǔ)能在微電網(wǎng)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。
通常來說，微電網(wǎng)的一般結(jié)構(gòu)如下圖所示，由能源流和信息流相互融合而成，分為分布式能源、儲(chǔ)能裝置、電能變換裝置、保護(hù)裝置和微電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)組成，也可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行增減。相對于大電網(wǎng)，微電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元，它可以保證用戶電能的質(zhì)量和供電安全，同時(shí)也是智能電網(wǎng)及能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。
各位看官請看此圖：
在微電網(wǎng)運(yùn)行中，有兩種運(yùn)行模式：并網(wǎng)運(yùn)行模式和孤島運(yùn)行模式。并網(wǎng)運(yùn)行模式是在外部無故障時(shí)，微電網(wǎng)與外部電網(wǎng)處于連接的狀態(tài);孤島運(yùn)行模式是當(dāng)外部電網(wǎng)發(fā)生故障或者電能質(zhì)量較差時(shí)，微電網(wǎng)通過快速開關(guān)可以切斷與外電網(wǎng)的連接，進(jìn)入獨(dú)立運(yùn)行的狀態(tài)，保證微電網(wǎng)內(nèi)部重要負(fù)荷的供電可靠性。在微電網(wǎng)孤島運(yùn)行模式時(shí)，能量來源于分布式能源和儲(chǔ)能電池，當(dāng)分布式能源的出力小于負(fù)荷需求時(shí)，就會(huì)存在一定的功率缺額，解決功率缺額的方法就是在微網(wǎng)系統(tǒng)中配備一定容量的儲(chǔ)能設(shè)備。
在新能源發(fā)電中，經(jīng)常會(huì)由于外界環(huán)境條件的變化而出現(xiàn)沒有電能輸出的情況，例如光伏發(fā)電遇到的夜間無光源的情況和風(fēng)力發(fā)電中的沒有風(fēng)吹過的情況等，這個(gè)時(shí)候就需要儲(chǔ)能系統(tǒng)向微電網(wǎng)系統(tǒng)中的用戶提供持續(xù)的供電。
林洋總部園區(qū)微電網(wǎng)項(xiàng)目中的儲(chǔ)能系統(tǒng)就是一個(gè)很好的例子。林洋結(jié)合總部園區(qū)配電網(wǎng)和負(fù)載特點(diǎn)，建設(shè)了由屋頂光伏(2MWp)、車棚光伏(76kWp)、風(fēng)機(jī)(10kWp)、充電樁、儲(chǔ)能系統(tǒng)(500kWh)、變流器(500kW)和微電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)組成的微電網(wǎng)。
上面這張圖反映的就是：2015年9月份光伏平均日發(fā)電量為6532kWh，中午11:30到14:00之間平均發(fā)電量2786kWh，這個(gè)時(shí)間段的平均負(fù)載需求為2115kWh，低于光伏發(fā)電量。在沒有微電網(wǎng)儲(chǔ)能時(shí)，光伏發(fā)電在滿足園區(qū)用電后，剩余部分經(jīng)過升壓變壓器后無償并入電網(wǎng)。儲(chǔ)能系統(tǒng)可以很好利用中午時(shí)段園區(qū)無法消納的光伏發(fā)電量給儲(chǔ)能電池(500kWh)充電，并在用電高峰時(shí)段放電。微電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)會(huì)根據(jù)每天的生產(chǎn)安排、預(yù)測的光伏發(fā)電量，適當(dāng)調(diào)整電池充放電比例，同時(shí)系統(tǒng)預(yù)留一部分電池容量給數(shù)據(jù)中心和關(guān)鍵負(fù)載做備用電源。微電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài)，在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，利用公共接入點(diǎn)(PCC)的靜態(tài)開關(guān)，快速切斷與電網(wǎng)的連接，進(jìn)入孤島運(yùn)行狀態(tài)，確保微電網(wǎng)內(nèi)部關(guān)鍵負(fù)荷的供電。
小編查閱資料發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)步最快的就是電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，以鋰離子電池、鉛炭電池、液流電池為主導(dǎo)的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)在安全性、能量轉(zhuǎn)換效率和經(jīng)濟(jì)性等方面均取得了重大突破，極具產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。
在林洋集團(tuán)總部微電網(wǎng)示范工程中，林洋采用了市場上主流的化學(xué)儲(chǔ)能電池，針對不同電池種類設(shè)計(jì)相應(yīng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案。在該項(xiàng)目中，林洋對鎂基鋰離子和鉛炭儲(chǔ)能電池的循環(huán)壽命、充放電時(shí)間及效率等進(jìn)行測試，不斷積累實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。
隨著全球可再生能源的普及和電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，動(dòng)力電池也將迎來巨大的市場，此后也將出現(xiàn)大量動(dòng)力電池退役的回收再利用問題。在方總看來，退役后性能尚可的動(dòng)力電池可作為儲(chǔ)能電池繼續(xù)服役，這個(gè)應(yīng)用隨著我國電動(dòng)汽車的發(fā)展將帶來儲(chǔ)能發(fā)展的良機(jī)，這將會(huì)一個(gè)是非常好的應(yīng)用領(lǐng)域。在林洋眾多的微電網(wǎng)項(xiàng)目中，上海國際汽車城微電網(wǎng)示范項(xiàng)目就對新能源汽車與能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的有機(jī)融合進(jìn)行了技術(shù)研發(fā)和探索。
林洋上海國際汽車城示范項(xiàng)目基于汽車博物館配電網(wǎng)系統(tǒng)，利用退役電動(dòng)汽車動(dòng)力電池作為儲(chǔ)能電池，通過微電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)智能協(xié)調(diào)微電網(wǎng)內(nèi)的分布式光伏發(fā)電、電動(dòng)汽車動(dòng)力電池儲(chǔ)能及變流裝置、電動(dòng)汽車充放電裝置等，調(diào)控網(wǎng)內(nèi)能量流動(dòng)方式，最大發(fā)揮光伏發(fā)電設(shè)備的效率，讓新能源汽車參與能源互聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)控，改善分布式能源的產(chǎn)生，存儲(chǔ)和利用方式。下圖則為上海國際汽車城微電網(wǎng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。
林洋在上述微電網(wǎng)項(xiàng)目中的儲(chǔ)能電池采用了退役的電動(dòng)汽車磷酸鐵鋰動(dòng)力電池，經(jīng)過無損檢測和配對后，分為兩組相互獨(dú)立的電池組。每組分別配有直流斷路器和電池管理系統(tǒng)(BMS)，實(shí)時(shí)監(jiān)控每組電池的工作狀態(tài)，并同步到微電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)分析可以預(yù)判電池狀態(tài)，并及時(shí)調(diào)整充放電策略，為動(dòng)力電池的梯次利用提供大量有價(jià)值的數(shù)據(jù)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。系統(tǒng)中還采用了V2G(Vehicle-to-grid)雙向充電樁，電動(dòng)汽車通過V2G充電樁，可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)能量體的功能。移動(dòng)能量體可以從微電網(wǎng)獲取能量，也可以將能量返送給微電網(wǎng)。同樣，也可以不通過電網(wǎng)將能量從一個(gè)地方輸送到另外的地方。當(dāng)類似的移動(dòng)式能量體設(shè)備數(shù)量較大時(shí)，可以幫助電網(wǎng)解決很多問題，如頻率和電壓調(diào)節(jié)、平抑負(fù)荷等，在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)也可以作為應(yīng)急電源使用。
截至目前，林洋已先后完成林洋集團(tuán)總部微電網(wǎng)示范工程、上海國際汽車城微電網(wǎng)示范項(xiàng)目、崇明風(fēng)電場儲(chǔ)能接入示范工程、上海電力公司培訓(xùn)中心微電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺儲(chǔ)能解決方案、上海北沿風(fēng)電微網(wǎng)項(xiàng)目、上海匯泰大樓智能樓宇光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)示范工程、江蘇泗洪109.9MW光伏項(xiàng)目及分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，鋅溴電池儲(chǔ)能移動(dòng)保電系統(tǒng)等眾多應(yīng)用項(xiàng)目。
電力安全是國家能源安全的重要組成，儲(chǔ)能是保證電力安全、低碳、高效供給的重要技術(shù)，是支撐新能源電力大規(guī)模發(fā)展的重要技術(shù)，也是未來智能電網(wǎng)框架內(nèi)的關(guān)鍵支撐技術(shù)。林洋儲(chǔ)備多種微電網(wǎng)項(xiàng)目架構(gòu)模式和儲(chǔ)能技術(shù)的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，是為應(yīng)對未來大規(guī)模應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)而積累技術(shù)數(shù)據(jù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。
能源互聯(lián)網(wǎng)作為未來全球能源的發(fā)展方向，需要從根本上改變現(xiàn)在的發(fā)、輸、變、配、用的環(huán)節(jié)配置，這就決定了未來電力的潮流控制、分布式電源及微網(wǎng)將廣泛應(yīng)用，儲(chǔ)能技術(shù)將是協(xié)調(diào)這些應(yīng)用的至關(guān)重要的一環(huán)。目前，我國儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展落后于應(yīng)用需求，林洋認(rèn)為，如果未來國家能夠從宏觀戰(zhàn)略層面上制定儲(chǔ)能發(fā)展規(guī)劃，加強(qiáng)對儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)與示范的資金支持力度，出臺利于儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的激勵(lì)政策與機(jī)制，引導(dǎo)社會(huì)資金向儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)傾斜，使得儲(chǔ)能項(xiàng)目投資能夠獲得回報(bào)，相信在未來，微電網(wǎng)及儲(chǔ)能應(yīng)用將會(huì)迎來大規(guī)模的快速發(fā)展時(shí)期。屆時(shí)，林洋微網(wǎng)作為行業(yè)內(nèi)優(yōu)秀的儲(chǔ)能系統(tǒng)方案提供商，將利用自身的優(yōu)勢發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，為推動(dòng)中國智能微電網(wǎng)的發(fā)展提供動(dòng)力。
