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浅谈微电网关键技术中的储能应用
2024-11-26 14:41:25 来源:安科瑞电子商务(上海)有限公司摘要:储能技术在微电网中不仅仅是作为能源的缓冲装置,还扮演着协调能源流动、优化系统运行以及支持新型应用场景的多重角色。本文从储能的全新应用方向展开探讨,包括储能在新型电网结构支持中的作用、其在灵活负荷管理中的潜力,以及对能源交易市场的创新支持。
关键词:储能技术;光储系统;微电网
0.引言
随着全球能源格局的加速转型,低碳经济和可持续发展的理念正深刻改变传统电力系统的运行模式。在“双碳”战略的推动下,构建以清洁能源为主体的新型电力系统成为当前能源行业的重要方向。相比传统以化石能源为主的集中式电力系统,新型电力系统强调分布式能源、灵活负荷和储能的深度融合,通过数字化和智能化技术的赋能,提升能源系统的运行效率和清洁化水平。在这一背景下,微电网作为新型电力系统的重要组成部分,以其“源网荷储”一体化的技术优势,成为实现能源转型和系统优化的关键解决方案。
1.微电网关键技术中的储能应用
1.1 分布式储能
由于大部分分布式发电具有间歇性与波动型,因此分布式储能是微电网中不可或缺的部分。分布式储能是微电网系统的“调节器”,能够稳定电力供应、抑制振荡、平衡负荷,提升微电网的可靠性与运行效率,为黑启动提供支撑,可分为能量型储能与功率型储能。能量型储能在微电网中可以平衡供需,保证长期稳定供电;功率型储能可为微电网提供快速的功率支持,稳定频率与电压。
能量型储能主要为锂离子电池、铅酸电池、液流电池等电化学储能。能量型储能的能量密度*高可达300~350Wh/kg,可实现数千到数万次的充放电循环,充放电效率通常在90%以上,自放电率低,有利于长期储能,适合长时间供电,支撑能量优化调节,提升系统运行的可靠性与经济性;功率型储能主要为超级电容器储能、飞轮储能等,具有超高功率密度,可达3000~50000W/kg,充放电效率可达85%以上,其充放电循环次数可达105~106数量级,由于没有化学反应过程,具有毫米级响应速度,可以快速抑制频率和电压的波动。为保证微电网系统稳定运行,具备更好的惯量响应速度与反应能力,持续降低成本、满足多样化的调节需求,新型分布式储能的应用和混合储能系统的构建是未来的发展趋势。此外,未来的储能设计应充分考虑安全性与可靠性,进一步降低微电网的运行风险。
1.2灵活负荷管理中的储能应用
考虑到微电网的运行特性、分布式资源特点及储能充放电能力等,微电网应根据负荷特性对其进行分级分类。根据重要性程度和可控性,优先确保重要负荷的持续稳定供电,而柔性负荷与可控负荷在用电高峰或紧急情况下,可以适当降低用电功率或短暂中断供电。
通过对微电网负荷进行分级分类控制,提升需求侧资源调节能力,有效降低系统建设冗余度,增强微电网的运行韧性,也利于更好地参与电力市场。在区域(省)级场景,作为电力市场交易的基础聚合商,微电网与虚拟电厂、区块链等技术的结合,配合电网统一调度,充分发挥电力电量的调节作用,增强各市场主体的积极性与竞争力,推动建立源网荷储灵活高效互动的电力运行与市场交易体系,充分发挥电力市场对能源清洁低碳转型的支撑作用,支撑电力系统的绿色转型和可持续发展。
1.3能源交易市场中的创新支持
独立型微电网能量管理主要目标是在保证微电网生存力的基础上提高微电网的供电品质,*大限度满足用户需求;并网型微电网能量管理的目标是在保证供电可靠性的基础上与配网灵活交互,高比例消纳分布式清洁能源,还需要广泛参加电力市场交易与绿色能源交易等。
微电网技术立足于新型电力系统局部,其概念与功能进一步明确,实现源网荷储高效集成聚合,就地改善供电品质,就近实现功率互济。微电网智能化、数字化发展,提升了其自主运行及与配电网灵活交互能力,配微协同,深度支撑与服务电力系统的运行优化;微电网规模化、集群化发展,深刻影响并推动配电网形态改变,配微融合,有效提升电力系统对新能源、电动汽车等分布式资源的承载能力,显著提升系统自愈能力;配微一体化,全面提高电力系统全域能量管控水平,有力支撑与推动面向分布式资源的现代市场交易机制的创新发展,助力新型电力系统的构建。
微电网技术将引发能源电力系统生产要素的深度融合,微电网有利于整合和优化利用分布式资源,激发绿色创新各方面优势,高效参与电力辅助服务、电力市场交易、碳交易等,催生了微电网技术与人工智能、区块链等新兴技术持续深度融合,向智能化、数字化方向深度演进,有力促进电力系统向源网荷储一体化的深度转型,在更多领域与场景中实现广泛应用。2.安科瑞Acrel-2000ES储能能量管理系统概述
2.1概述
安科瑞Acrel-2000ES储能能量管理系统,专门针对工商业储能柜、储能集装箱研发的一款储能EMS,具有完善的储能监控与管理功能,涵盖了储能系统设备(PCS、BMS、电表、消防、空调等)的详细信息,实现了数据采集、数据处理、数据存储、数据查询与分析、可视化监控、报警管理、统计报表等功能。在高级应用上支持能量调度,具备计划曲线、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。
2.2系统结构
Acrel-2000ES,可通过直采或者通过通讯管理或串口服务器将储能柜或者储能集装箱内部的设备接入系统。系统结构如下:0
2.3接入设备
Acrel-2000ES,具备多种接口,多种协议对接的能力,支持多种设备接入。2.4系统功能
2.4.1实时监测
系统人机界面友好,能够显示储能柜的运行状态,实时监测PCS、BMS以及环境参数信息,如电参量、温度、湿度等。实时显示有关故障、告警、收益等信息。2.4.2设备监控
系统能够实时监测PCS、BMS、电表、空调、消防、除湿机等设备的运行状态及运行模式。
PCS监控:满足储能变流器的参数与限值设置;运行模式设置;实现储能变流器交直流侧电压、电流、功率及充放电量参数的采集与展示;实现PCS通讯状态、启停状态、开关状态、异常告警等状态监测。
BMS监控:满足电池管理系统的参数与限值设置;实现储能电池的电芯、电池簇的温度、电压、电流的监测;实现电池充放电状态、电压、电流及温度异常状态的告警。
空调监控:满足环境温度的监测,可根据设置的阈值进行空调温度的联动调节,并实时监测空调的运行状态及温湿度数据,以曲线形式进行展示。
UPS监控:满足UPS的运行状态及相关电参量监测。
2.4.3曲线报表
系统能够对PCS充放电功率曲线、SOC变换曲线、及电压、电流、温度等历史曲线的查询与展示。
2.4.4策略配置
满足储能系统设备参数的配置、电价参数与时段的设置、控制策略的选择。目前支持的控制策略包含计划曲线、削峰填谷、需量控制等。
2.4.5实时报警
储能能量管理系统具有实时告警功能,系统能够对储能充放电越限、温度越限、设备故障或通信故障等事件发出告警。
2.4.6事件查询统计
储能能量管理系统能够对遥信变位,温湿度、电压越限等事件记录进行存储和管理,方便用户对系统事件和报警进行历史追溯,查询统计、事故分析。
2.4.7遥控操作
可以通过每个设备下面的红色按钮对PCS、风机、除湿机、空调控制器、照明等设备进行相应的控制,但是当设备未通信上时,控制按钮会显示无效状态。
2.4.8用户权限管理
不同级别用户的登录名、密码及操作权限,为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。储能能量管理系统为保障系统安全稳定运行,设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作(如遥控的操作,数据库修改等)。
2.4.9安科瑞配套产品
3.结语
在全球范围内,微电网已经在城市工业园区、农村偏远地区以及灾后恢复等场景中得到了广泛的示范应用。例如,在我国山东长岛的智能微电网群试点项目中,储能技术的合理应用显著提高了分布式能源的利用率和系统的供电可靠性;而在非洲的偏远地区,微电网和储能技术的结合有效解决了无电地区的基本用电问题,为当地经济发展提供了重要支持。这些成功案例不仅验证了微电网和储能技术的实际效益,也为未来的技术推广和规模化应用提供了宝贵经验。
未来,随着物联网、人工智能和区块链等前沿技术的引入,储能技术与微电网的深度融合将进一步推动能源系统的智能化和数字化转型。储能技术的多样化发展,例如混合储能系统和多能互补技术的创新应用,也将为微电网在更复杂的能源环境中发挥作用奠定基础。本文将从微电网的关键技术需求出发,围绕储能系统的规划设计、运行调度和技术发展展开深入探讨,旨在为微电网技术的持续优化和应用场景的拓展提供理论支持和实践参考。
参考文献
[1]吴鸣,张楠春,梁英,刘海涛,季宇.新型电力系统背景下微电网技术研究与发展[J].
[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.
[3]舒印彪,陈国平,贺静波,等.构建以新能源为主体的新 型电力系统框架研究[J].中国工程科学,2021,23(6): 61-69.
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