任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】儲(chǔ)能技術(shù)已被認(rèn)為是未來(lái)電力系統(tǒng)中的重要組成部分。它可以有效地消除電力峰谷差，實(shí)現(xiàn)需求側(cè)管理，不僅可以更有效地利用電力設(shè)備，降低供電成本，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、調(diào)整頻率、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)的一種手段。分析了儲(chǔ)能系統(tǒng)在不同電壓等級(jí)配電系統(tǒng)中的應(yīng)用。在高壓配電系統(tǒng)中，抽水蓄能電站能有效地進(jìn)行峰谷調(diào)節(jié)，從而提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在中壓配電網(wǎng)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)往往與DG一起應(yīng)用，用于提高配電系統(tǒng)對(duì)DG的接納能力。在低壓配電系統(tǒng)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)主要用于用戶(hù)側(cè)，成為電力系統(tǒng)進(jìn)行需求側(cè)管理（DemandSideManagement，DSM）和緊急備用的有效技術(shù)手段。另外在有效管理的情況下，電動(dòng)汽車(chē)的電池也可以參與電力系統(tǒng)的削峰填谷。

【關(guān)鍵詞】儲(chǔ)能；配電網(wǎng)；電壓等級(jí)；削峰

0.引言

電力的生產(chǎn)是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，其中發(fā)電、輸電、變電、配電和利用各個(gè)環(huán)節(jié)同時(shí)完成。因此，電力生產(chǎn)和消費(fèi)在在任何時(shí)刻都始終保持平衡。但是大多數(shù)電力系統(tǒng)中負(fù)荷水平具有峰谷差，這就要求電力系統(tǒng)有足夠的備用容量，以滿(mǎn)足高峰負(fù)荷的需求。在一些負(fù)荷迅速增長(zhǎng)的和地區(qū)，電力系統(tǒng)新設(shè)施的建設(shè)速度難以滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所帶來(lái)的新增負(fù)荷需求。近年來(lái)，儲(chǔ)能技術(shù)作為一種解決電能供需不平衡問(wèn)題的有效手段，受到電力行業(yè)的廣泛重視。電力系統(tǒng)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，平滑負(fù)荷，不僅可以更有效地利用電力設(shè)備，降低供電成本，還可以提高電力系統(tǒng)對(duì)分布式新能源的接納能力，也可作為提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)的一種手段。儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用必將在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、規(guī)劃、調(diào)度、控制等方面帶來(lái)重大變革。本文主要討論了儲(chǔ)能系統(tǒng)在不同電壓等級(jí)配電網(wǎng)中的應(yīng)用問(wèn)題。在高壓配電系統(tǒng)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用可以減少系統(tǒng)對(duì)高峰負(fù)荷的備用容量，這樣可以節(jié)省相關(guān)的設(shè)備（如變壓器、線(xiàn)路等）投資。在中壓配電系統(tǒng)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用往往是與分布式發(fā)電

（DistributedGeneration，DG）配合使用，可通過(guò)其可控的充放電平抑DG出力的波動(dòng)性，同時(shí)也能提高電網(wǎng)調(diào)度的靈活性。在低壓配電系統(tǒng)中，儲(chǔ)能技術(shù)主要用于用戶(hù)側(cè)，成為電力系統(tǒng)進(jìn)行需求側(cè)管理（DemandSideManagement，DSM）、應(yīng)急供電、提高電能質(zhì)量和供電可靠性的有效技術(shù)手段。另外，電動(dòng)車(chē)往往連接在低壓配電系統(tǒng)的用戶(hù)側(cè)，在有效管理的情況下，其電池也可以參與電力系統(tǒng)的削峰填谷。本文著重介紹應(yīng)用于配電系統(tǒng)的電力儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并基于我國(guó)電力系統(tǒng)的實(shí)際狀況和需求，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的層面加以分析，探討儲(chǔ)能系統(tǒng)在不同電壓等級(jí)配電系統(tǒng)中的應(yīng)用方向。

1.儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

電能存儲(chǔ)技術(shù)對(duì)于電力安全、新能源的規(guī)?；瘧?yīng)用都有著重要的意義。是改變傳統(tǒng)電網(wǎng)中功率剛性平衡性質(zhì)，提高電網(wǎng)柔性的革新性技術(shù)。電能存儲(chǔ)形式多樣，如電池類(lèi)的化學(xué)儲(chǔ)能、抽水、壓縮空氣、飛輪、電容、電感等物理儲(chǔ)能。抽水儲(chǔ)能適合用大容量、長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)能，一般用于大電網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)節(jié)等。與微網(wǎng)相關(guān)的新型儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)是小型、高效、控制靈活的儲(chǔ)能方式，現(xiàn)在正在迅速發(fā)展中的有各類(lèi)電池、飛輪、超級(jí)電容器、超導(dǎo)磁儲(chǔ)能等。

1. 抽水蓄能（PumpedHydroStorage）

抽水蓄能是在電力系統(tǒng)中得到為廣泛應(yīng)用的一種儲(chǔ)能技術(shù)，其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括能量管理、頻率控制、調(diào)峰等。抽水蓄能電站在應(yīng)用時(shí)配備上、下兩個(gè)水庫(kù)。在符合低谷時(shí)段，抽水蓄能設(shè)備工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，將下游水庫(kù)的水抽到上游水庫(kù)保存。在負(fù)荷高峰時(shí)期，抽水蓄能設(shè)備處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，利用儲(chǔ)存在上游水庫(kù)中的水發(fā)電。目前，quan世界共有超過(guò)90GW的抽水蓄能機(jī)組投入運(yùn)行，約占全球總裝機(jī)容量的3%。限制抽水蓄能電站更廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要因素是其對(duì)地理?xiàng)l件有特殊要求，同時(shí)建設(shè)工期長(zhǎng)，工程投資大。

（2）鉛酸電池

鉛酸電池的正負(fù)電極為二氧化鉛和鉛，以硫酸為電解質(zhì)。鉛酸電池組具有吸附電解質(zhì)結(jié)構(gòu)，工作時(shí)形成的氧能夠復(fù)合，并能在浮充（備用）和深循環(huán)應(yīng)用下工作。鉛酸電池技術(shù)成熟，能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘍?chǔ)能，是蓄電池儲(chǔ)能中應(yīng)用廣泛的。不足之處儲(chǔ)能密度低，充放電速度慢，效率受周?chē)鷾囟鹊挠绊懕容^大，且鉛等有毒物質(zhì)具有一定的危險(xiǎn)性。

（3）MH-Ni（MetalHydride－Nickel）電池

MH-Ni電池是一種堿性電池，其正極為鎳氫氧化物，負(fù)極為貯氫合金材料。充電時(shí)氫由正極到負(fù)極，放電時(shí)氫由負(fù)極到正極，電解液沒(méi)有增減現(xiàn)象，電池可實(shí)現(xiàn)密封設(shè)計(jì)。它儲(chǔ)能密度較高，專(zhuān)家yu測(cè)它將在電動(dòng)機(jī)車(chē)領(lǐng)域擁有較大的應(yīng)用空間。在電網(wǎng)應(yīng)用上，與鉛酸電池相比除了體積小之外，沒(méi)有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。

（4）全釩液流電池

與上述各種電池相比較，液流電池雖然儲(chǔ)能密度較低，但由于其儲(chǔ)能容量只取決于電解液容量和密度，因此配置上相當(dāng)靈活，只需增加電解液容積和濃度即可增大儲(chǔ)能容量，并且可以進(jìn)行深度充放電。液流電池在成本上的優(yōu)勢(shì)也較為明顯，和鉛酸電池相比較，其能量效率可達(dá)75%～80%，性?xún)r(jià)比較高。全釩液流電池在規(guī)模儲(chǔ)能方面具有能量轉(zhuǎn)換效率高、蓄電容量大、運(yùn)行安全和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，被稱(chēng)為“電銀行"。它可用于電網(wǎng)“銷(xiāo)峰填谷"的調(diào)節(jié)，降低發(fā)電成本、提高電能使用效率；用于太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電的儲(chǔ)存，解決它們發(fā)電不穩(wěn)定、不連續(xù)而難以并網(wǎng)的問(wèn)題；還可以用于重要部門(mén)和設(shè)備充當(dāng)備用電站。

（5）鈉硫電池

鈉硫電池于1966年由美國(guó)福特公司提出，早期應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)的配套研究。與鉛酸、鎳氫電池相比較，鈉硫電池的能量密度高，且沒(méi)有自放電現(xiàn)象，使其適合于布置在受場(chǎng)地限制的城市地區(qū)。鈉硫電池的運(yùn)行壽命也比較長(zhǎng)，其充放電次數(shù)在理論上可達(dá)到2000次；充放電效率也較高，可達(dá)到90%以上。目前鈉硫電池的制備技術(shù)及其在電力儲(chǔ)能方面的應(yīng)用已經(jīng)取得大量成果。截至2004年12月，quan世界大約已經(jīng)建造超過(guò)500kW的鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)59個(gè)，總?cè)萘?8MW，其中包括兩個(gè)額定容量達(dá)9.6MW，60MW·h的世界大的鈉硫電池系統(tǒng)。鈉硫電池的制造成本較高，這是限制其推廣應(yīng)用的重要因素。

（6）飛輪儲(chǔ)能

大多數(shù)現(xiàn)代飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)都是由一個(gè)圓柱形旋轉(zhuǎn)質(zhì)量塊和通過(guò)磁懸浮軸承支撐的機(jī)構(gòu)組成。采用磁懸浮軸承的目的是消除摩擦損耗，提高系統(tǒng)的壽命。為了保證足夠高的儲(chǔ)能效率，飛輪系統(tǒng)應(yīng)該運(yùn)行于真空度較高的環(huán)境中，以減少風(fēng)阻損耗。飛輪與電動(dòng)機(jī)或者發(fā)電機(jī)相連，通過(guò)某種形式的電力電子裝置，可進(jìn)行飛輪轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能裝置與電網(wǎng)之間的功率交換。飛輪儲(chǔ)能的突出優(yōu)點(diǎn)是幾乎不需要運(yùn)行維護(hù)，設(shè)備壽命長(zhǎng)（可完成20a或者數(shù)萬(wàn)次深度充放能量過(guò)程），對(duì)環(huán)境沒(méi)有不良的影響。飛輪具有優(yōu)秀的循環(huán)使用以及負(fù)荷跟蹤性能，它可以用于那些在時(shí)間和容量方面介于短時(shí)儲(chǔ)能應(yīng)用和長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能應(yīng)用之間的應(yīng)用場(chǎng)合。

（7）導(dǎo)磁儲(chǔ)能

超導(dǎo)磁儲(chǔ)能（SuperconductiveMagneticEnergyStorage，SMES）由于具有快速電磁響應(yīng)特性和很高的儲(chǔ)能效率（充/放電效率超過(guò)95%），很快吸引了電力工業(yè)的注意。SMES在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用包括：負(fù)荷均衡、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、頻率調(diào)整、輸電能力提高以及電能質(zhì)量改善等方面。和其他的儲(chǔ)能技術(shù)相比，目前SMES仍很昂貴，除了超導(dǎo)體本身的費(fèi)用外，維持低溫所需要的費(fèi)用也相當(dāng)可觀(guān)。如果將SMES線(xiàn)圈與有的柔性交流輸電裝置（FACTS）相結(jié)合，可以降低變流單元的費(fèi)用，這部分費(fèi)用一般在整個(gè)SMES成本中占大份額。已有的研究結(jié)果表明，對(duì)輸配電應(yīng)用而言，微型（<0.1MW·h）和中型（0.1～100.0MW·h）SMES系統(tǒng)可能更為經(jīng)濟(jì)。使用高溫超導(dǎo)體可以降低儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)于低溫和制冷條件的要求，從而使SMES的成本進(jìn)一步降低。目前，在世界范圍內(nèi)有許多SMES工程正在進(jìn)行或者處于研制階段。

（8）超級(jí)電容器儲(chǔ)能

超級(jí)電容器使用碳或其他高表面積密度材質(zhì)為導(dǎo)體，電極間的距離非常小，可儲(chǔ)存較高的電能。它是介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的一種儲(chǔ)能元件，一般應(yīng)用于高功率短時(shí)間放電的儲(chǔ)能系統(tǒng)。充放電速度遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)的化學(xué)電池。另外，它幾乎沒(méi)有充放電次數(shù)以及大放電量的限制，平均壽命可高達(dá)25年以上。目前，超級(jí)電容大多用于高峰值功率、低容量的場(chǎng)合?？梢栽陔妷旱浜退矐B(tài)干擾期間提高供電水平。

（9）壓縮空氣儲(chǔ)能

壓縮空氣儲(chǔ)能常用于調(diào)峰用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠(chǎng)，對(duì)于同樣的電力輸出，采用CAES的機(jī)組所消耗的燃?xì)庖瘸Ｒ?guī)燃?xì)廨啓C(jī)少40%。這是因?yàn)椋Ｒ?guī)燃?xì)廨啓C(jī)在發(fā)電時(shí)大約需要消耗輸入燃料的2/3進(jìn)行空氣壓縮，而CAES則可利用電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)的廉價(jià)電能預(yù)先壓縮空氣，然后根據(jù)需要釋放儲(chǔ)存的能量加上一些燃?xì)膺M(jìn)行發(fā)電。壓縮空氣常常儲(chǔ)存在合適的地下礦井或者溶巖下的洞穴中。一個(gè)投入商業(yè)運(yùn)行的CAES是1978年建于德國(guó)Hundorf的一臺(tái)290MW機(jī)組。目前美國(guó)GE公司正在開(kāi)發(fā)容量為829MW的更為的壓縮空氣儲(chǔ)能電站，此外，俄、法、意、盧森堡、以色列等國(guó)也在積極開(kāi)發(fā)和建設(shè)這種電站。

（10）制氫儲(chǔ)能

由于氫氣具有很高的熱值，1m3氫的使用效果相當(dāng)于1L汽油，而我國(guó)具有很豐富的資源。制氫儲(chǔ)能是指利用多余的電能來(lái)制取氫氣作為能源。目前主要的制氫方式有如下幾種：1）從含烴的化石燃料中制氫；2）電解水制氫；3）生物制氫。氫氣的存儲(chǔ)技術(shù)主要是加壓壓縮儲(chǔ)氫技術(shù)、液化儲(chǔ)氫技術(shù)、金屬氧化物儲(chǔ)氫技術(shù)和有機(jī)化合物儲(chǔ)氫激技術(shù)。作為生活用氫，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀(guān)。關(guān)于制氫國(guó)內(nèi)開(kāi)展的比較多的主要是太陽(yáng)能光伏制氫儲(chǔ)能與燃料電池相結(jié)合，當(dāng)日照情況良好時(shí)，通過(guò)電解水制氫將多余的電能儲(chǔ)存起來(lái)；在陽(yáng)光條件下不能使光伏發(fā)電系統(tǒng)正常工作時(shí)，將儲(chǔ)存的氫通過(guò)燃料電池轉(zhuǎn)換為電能，繼續(xù)向負(fù)載送電，從而保證了系統(tǒng)供電的連續(xù)性。

2.不同電壓等級(jí)配電網(wǎng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用

在配電網(wǎng)規(guī)劃規(guī)劃階段，儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置策略應(yīng)與電壓等級(jí)一起考慮。

2.1高壓配電系統(tǒng)中的儲(chǔ)能

在高壓配電系統(tǒng)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)主要用于削峰填谷。儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量和安裝位置，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特征和優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。圖1給出了一條典型的負(fù)荷持續(xù)時(shí)間曲線(xiàn)。在這條曲線(xiàn)中，5%的時(shí)間里負(fù)荷水平比平均負(fù)荷水平（負(fù)荷峰值的56%）高。為了保障電力系統(tǒng)的安運(yùn)行和用戶(hù)的供電可靠性，電力系統(tǒng)應(yīng)提供足夠的備用容量，以滿(mǎn)足持續(xù)時(shí)間不超過(guò)5%的高峰負(fù)荷的供電需求。在這種情況下，為了滿(mǎn)足高峰負(fù)荷需求的備用容量將大大降低電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，導(dǎo)致高投資和資源浪費(fèi)。如果在高壓配電系統(tǒng)采用儲(chǔ)能裝置，可以有效地減少所需的系統(tǒng)備用容量，節(jié)省電力設(shè)備投資。但另一方面，儲(chǔ)能裝置用于電力調(diào)峰，需要裝置較大容量的儲(chǔ)能容量，顯然，容量越大，其制造和控制就越困難。目前儲(chǔ)能系統(tǒng)的造價(jià)仍較高，其投資有可能會(huì)超過(guò)了系統(tǒng)備用的投資。高壓配電網(wǎng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量配置應(yīng)和采用系統(tǒng)備用的方法進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，其過(guò)程如圖2所示。

2.2中壓配電系統(tǒng)中的儲(chǔ)能

在中壓配電系統(tǒng)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用往往是為了平抑間歇性DG的出力波動(dòng)和提高中壓配電網(wǎng)的能量調(diào)度能力，從而提高中壓配電網(wǎng)對(duì)DG的接納能力。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等新能源DG，其出力受到自然條件的限制，呈現(xiàn)顯著的間歇性特征。DG出力的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)電能質(zhì)量的下降，特別當(dāng)DG滲透率達(dá)到一定程度時(shí)，其對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響將不能忽略。應(yīng)用儲(chǔ)能裝置是改善分布式發(fā)電輸出電壓和頻率質(zhì)量的有效途徑，同時(shí)增加了DG與電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的可靠性。DG單元與儲(chǔ)能裝置的聯(lián)合運(yùn)行與協(xié)調(diào)控制是解決諸如電壓跌落、涌流和瞬時(shí)供電中斷等動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題的有效手段之一。儲(chǔ)能系統(tǒng)使得不可調(diào)度的DG發(fā)電單元能夠作為可調(diào)度機(jī)組單元運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)與大電網(wǎng)的并網(wǎng)運(yùn)行，在必要時(shí)向電力公司賣(mài)電，提供削峰、緊急功率支持等服務(wù)。例如太陽(yáng)能、風(fēng)力等間歇性DG，DG單元擁有者不能制定發(fā)電計(jì)劃，但有了儲(chǔ)能系統(tǒng)，他們就可以在特定的時(shí)間提供所需的電能，而不必考慮此事DG單元能夠發(fā)出多少電能，通過(guò)儲(chǔ)能的調(diào)節(jié)作用就可按照預(yù)先制定的各種不同發(fā)電規(guī)劃進(jìn)行發(fā)電。此時(shí)儲(chǔ)能的量配置涉及到經(jīng)濟(jì)平衡問(wèn)題：儲(chǔ)能的容量越大，系統(tǒng)調(diào)度的靈活性就越高，DG單元擁有者就可以獲取更多的經(jīng)濟(jì)利益；但儲(chǔ)能容量越大，其投資也越大。通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，在兩者之間找到佳經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)。

2.3低壓配電系統(tǒng)中的儲(chǔ)能

在低電壓配電系統(tǒng)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)主要用于用戶(hù)側(cè)，成為電力系統(tǒng)進(jìn)行需求側(cè)管理的有效技術(shù)手段，例如微網(wǎng)中的電池系統(tǒng)。低壓配電系統(tǒng)中的儲(chǔ)能系統(tǒng)還能用作緊急電源、提高電能質(zhì)量和供電可靠性。另外，電動(dòng)車(chē)往往接于用戶(hù)側(cè)，在有效管理的情況下，其電池也可以參與電力系統(tǒng)的削峰填谷。

（1）需求側(cè)管理

電力系統(tǒng)的需求側(cè)管理會(huì)采用合適的手段引導(dǎo)終用戶(hù)改變能源使用模式。儲(chǔ)能作為一種能量存儲(chǔ)設(shè)備，改變了用電需求和發(fā)電的同時(shí)性要求，成為輔助需求側(cè)管理的有效技術(shù)手段。另一方面，需求側(cè)管理也可降低用于改善電能質(zhì)量所需的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量。

（2）緊急備用

緊急備用的典型應(yīng)用是不間斷電源。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障且分布式發(fā)電裝置不能正常供電時(shí)（例如，利用太陽(yáng)能發(fā)電的夜間，風(fēng)力發(fā)電在無(wú)風(fēng)時(shí)，或者其他類(lèi)型DG處于檢修期間等），儲(chǔ)能系統(tǒng)可作為向用戶(hù)提供電力。儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量配置主要取決于負(fù)荷的需求。考慮到儲(chǔ)能系統(tǒng)的造價(jià)目前尚較高，作為應(yīng)急電源的儲(chǔ)能系統(tǒng)主要配置于一些重要用戶(hù)（如醫(yī)院、數(shù)據(jù)等）

（3）提高電能質(zhì)量

將儲(chǔ)能系統(tǒng)用于用戶(hù)側(cè)，可以提高電能質(zhì)量，增強(qiáng)系統(tǒng)的供電可靠性。從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在已經(jīng)可以利用儲(chǔ)能裝置為用戶(hù)（家庭用戶(hù)、商業(yè)或工業(yè)用戶(hù)）提供不簡(jiǎn)短的高質(zhì)量供電電源，而且可以讓用戶(hù)自主選擇合適通過(guò)配電回路從電網(wǎng)獲取電能或向電網(wǎng)回饋電能。

（4）電動(dòng)汽車(chē)

電池電動(dòng)汽車(chē)（BatteryElectricalVehicle）中的電池采用電網(wǎng)進(jìn)行充電，對(duì)電網(wǎng)而言就是一種電能存儲(chǔ)系統(tǒng)。智能電動(dòng)汽車(chē)充放電管理系統(tǒng)有實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的有序充放電，從而充分利用儲(chǔ)能系統(tǒng)的削峰填谷能力。例如，在風(fēng)力或太陽(yáng)能DG發(fā)電高峰時(shí)期，可對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的電池進(jìn)行充電，從而吸納多余的風(fēng)電電能。在風(fēng)力或太陽(yáng)能DG發(fā)電低谷且負(fù)荷用電高峰時(shí)期，應(yīng)避免電動(dòng)汽車(chē)充電，通過(guò)電價(jià)等措施引導(dǎo)電動(dòng)汽車(chē)的充電延遲到稍后非負(fù)荷高峰時(shí)期。電動(dòng)汽車(chē)回饋電網(wǎng)（VehicletoGrid，V2G）模式允許電動(dòng)車(chē)的電池向電網(wǎng)回饋電能。這種模式大大增加了電力系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性和可調(diào)度性。

3.Acrel-2000ES儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)

3.1系統(tǒng)概述

安科瑞儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)Acrel-2000ES，專(zhuān)門(mén)針對(duì)工商業(yè)儲(chǔ)能柜、儲(chǔ)能集裝箱研發(fā)的一款儲(chǔ)能EMS，具有完善的儲(chǔ)能監(jiān)控與管理功能,涵蓋了儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細(xì)信息,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢(xún)與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。在高級(jí)應(yīng)用上支持能量調(diào)度,具備計(jì)劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000ES，可通過(guò)直采或者通過(guò)通訊管理或串口服務(wù)器將儲(chǔ)能柜或者儲(chǔ)能集裝箱內(nèi)部的設(shè)備接入系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：

3.3系統(tǒng)功能

3.3.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)人機(jī)界面友好，能夠顯示儲(chǔ)能柜的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PCS、BMS以及環(huán)境參數(shù)信息，如電參量、溫度、濕度等。實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警、收益等信息。

3.3.2設(shè)備監(jiān)控

系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)PCS、BMS、電表、空調(diào)、消防、除濕機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行模式。

PCS監(jiān)控：滿(mǎn)足儲(chǔ)能變流器的參數(shù)與限值設(shè)置；運(yùn)行模式設(shè)置；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能變流器交直流側(cè)電壓、電流、功率及充放電量參數(shù)的采集與展示；實(shí)現(xiàn)PCS通訊狀態(tài)、啟停狀態(tài)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、異常告警等狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

BMS監(jiān)控：滿(mǎn)足電池管理系統(tǒng)的參數(shù)與限值設(shè)置；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池的電芯、電池簇的溫度、電壓、電流的監(jiān)測(cè)；實(shí)現(xiàn)電池充放電狀態(tài)、電壓、電流及溫度異常狀態(tài)的告警。

空調(diào)監(jiān)控：滿(mǎn)足環(huán)境溫度的監(jiān)測(cè)，可根據(jù)設(shè)置的閾值進(jìn)行空調(diào)溫度的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)及溫濕度數(shù)據(jù)，以曲線(xiàn)形式進(jìn)行展示。

UPS監(jiān)控：滿(mǎn)足UPS的運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)電參量監(jiān)測(cè)。

3.3.3曲線(xiàn)報(bào)表

系統(tǒng)能夠?qū)CS充放電功率曲線(xiàn)、SOC變換曲線(xiàn)、及電壓、電流、溫度等歷史曲線(xiàn)的查詢(xún)與展示。

3.3.4策略配置

滿(mǎn)足儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)的配置、電價(jià)參數(shù)與時(shí)段的設(shè)置、控制策略的選擇。目前支持的控制策略包含計(jì)劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制等。

3.3.5實(shí)時(shí)報(bào)警

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)?chǔ)能充放電越限、溫度越限、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

3.3.6事件查詢(xún)統(tǒng)計(jì)

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，溫濕度、電壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、事故分析。

3.3.7遙控操作

可以通過(guò)每個(gè)設(shè)備下面的紅色按鈕對(duì)PCS、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制器、照明等設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制，但是當(dāng)設(shè)備未通信上時(shí)，控制按鈕會(huì)顯示無(wú)效狀態(tài)。

3.3.8用戶(hù)權(quán)限管理

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶(hù)權(quán)限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫(kù)修改等）。可以定義不同級(jí)別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

4.相關(guān)平臺(tái)部署硬件選型清單

5.結(jié)束語(yǔ)

本文分析了儲(chǔ)能系統(tǒng)在不同電壓等級(jí)配電系統(tǒng)中的應(yīng)用。在未來(lái)配電系統(tǒng)的規(guī)劃中，應(yīng)考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷特性、DG 滲透率、需求側(cè)管理等各方面的影響。在高壓配電系統(tǒng)中，抽水蓄能電站能有效地進(jìn)行峰谷調(diào)節(jié)，從而提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在中壓配電網(wǎng)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)往往與 DG 一起應(yīng)用，用于提高配電系統(tǒng)對(duì) DG 的接納能力。在低壓配電系統(tǒng)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)主要用于用戶(hù)側(cè)，成為電力系統(tǒng)進(jìn)行需求側(cè)管理和緊急備用的有效技術(shù)手段。另外在有效管理的情況下，電動(dòng)汽車(chē)的電池也可以參與電力系統(tǒng)的削峰填谷。

參考文獻(xiàn)

[1］張祖平，劉思革，梁惠施. 電力儲(chǔ)能在不同電壓等級(jí)配電網(wǎng)中的應(yīng)用

[2］張文亮，丘明，來(lái)小康．儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]．電網(wǎng)技術(shù)，2008，32（7）：1-9．

[3]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.

作者簡(jiǎn)介：

任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。