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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、安裝地點靈活等優(yōu)點，但同時又存在輸出功率波動性強、控制復雜等不足。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，增強電網(wǎng)的穩(wěn)定性，儲能系統(tǒng)受到能源界廣泛關(guān)注。小編作為儲能小白，也希望好好學習下，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能系統(tǒng)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用。
首先，儲能在整個電力價值鏈上起到了至關(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，這樣揚長避短地利用了可再生能源清潔發(fā)電的優(yōu)點，也有效地克服了其波動性、間歇性等缺點;在輸電中，儲能系統(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、降低用電費用，并且保持電能的高質(zhì)量。總體來說，儲能是解決新能源消納、增強電網(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)中引入儲能環(huán)節(jié)后，可以有效地實現(xiàn)需求側(cè)管理，消除晝夜間峰谷差，平抑負荷，不僅可以更有效地利用電力設(shè)備、降低用電成本，還可以促進可再生能源的應(yīng)用，也可作為提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、參與調(diào)頻調(diào)壓、補償負荷波動的一種有效手段。
還不明白?一起來看這張圖
小編查閱了一下相關(guān)資料，儲能技術(shù)主要的應(yīng)用方向有：①風力發(fā)電與光伏發(fā)電互補系統(tǒng)組成的局域網(wǎng)，用于偏遠地區(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)模電力存儲和負荷調(diào)峰手段;⑤電動汽車儲能裝置;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、儲能裝置、電能變換裝置、保護裝置和微電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)組成，也可根據(jù)實際應(yīng)用情況進行增減。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)運行中，有兩種運行模式：并網(wǎng)運行模式和孤島運行模式。并網(wǎng)運行模式是在外部無故障時，微電網(wǎng)與外部電網(wǎng)處于連接的狀態(tài);孤島運行模式是當外部電網(wǎng)發(fā)生故障或者電能質(zhì)量較差時，微電網(wǎng)通過快速開關(guān)可以切斷與外電網(wǎng)的連接，進入獨立運行的狀態(tài)，保證微電網(wǎng)內(nèi)部重要負荷的供電可靠性。在微電網(wǎng)孤島運行模式時，能量來源于分布式能源和儲能電池，當分布式能源的出力小于負荷需求時，就會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能設(shè)備。
在新能源發(fā)電中，經(jīng)常會由于外界環(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力發(fā)電中的沒有風吹過的情況等，這個時候就需要儲能系統(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)項目中的儲能系統(tǒng)就是一個很好的例子。林洋結(jié)合總部園區(qū)配電網(wǎng)和負載特點，建設(shè)了由屋頂光伏(2MWp)、車棚光伏(76kWp)、風機(10kWp)、充電樁、儲能系統(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，這個時間段的平均負載需求為2115kWh，低于光伏發(fā)電量。在沒有微電網(wǎng)儲能時，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)。儲能系統(tǒng)可以很好利用中午時段園區(qū)無法消納的光伏發(fā)電量給儲能電池(500kWh)充電，并在用電高峰時段放電。微電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)會根據(jù)每天的生產(chǎn)安排、預測的光伏發(fā)電量，適當調(diào)整電池充放電比例，同時系統(tǒng)預留一部分電池容量給數(shù)據(jù)中心和關(guān)鍵負載做備用電源。微電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)通過實時監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài)，在電網(wǎng)發(fā)生故障時，利用公共接入點(PCC)的靜態(tài)開關(guān)，快速切斷與電網(wǎng)的連接，進入孤島運行狀態(tài)，確保微電網(wǎng)內(nèi)部關(guān)鍵負荷的供電。
小編查閱資料發(fā)現(xiàn)，儲能技術(shù)進步最快的就是電化學儲能技術(shù)，以鋰離子電池、鉛炭電池、液流電池為主導的電化學儲能技術(shù)在安全性、能量轉(zhuǎn)換效率和經(jīng)濟性等方面均取得了重大突破，極具產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。
在林洋集團總部微電網(wǎng)示范工程中，林洋采用了市場上主流的化學儲能電池，針對不同電池種類設(shè)計相應(yīng)的儲能系統(tǒng)解決方案。在該項目中，林洋對鎂基鋰離子和鉛炭儲能電池的循環(huán)壽命、充放電時間及效率等進行測試，不斷積累實際應(yīng)用經(jīng)驗。
隨著全球可再生能源的普及和電動汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，動力電池也將迎來巨大的市場，此后也將出現(xiàn)大量動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力電池可作為儲能電池繼續(xù)服役，這個應(yīng)用隨著我國電動汽車的發(fā)展將帶來儲能發(fā)展的良機，這將會一個是非常好的應(yīng)用領(lǐng)域。在林洋眾多的微電網(wǎng)項目中，上海國際汽車城微電網(wǎng)示范項目就對新能源汽車與能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的有機融合進行了技術(shù)研發(fā)和探索。
林洋上海國際汽車城示范項目基于汽車博物館配電網(wǎng)系統(tǒng)，利用退役電動汽車動力電池作為儲能電池，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、電動汽車動力電池儲能及變流裝置、電動汽車充放電裝置等，調(diào)控網(wǎng)內(nèi)能量流動方式，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)項目中的儲能電池采用了退役的電動汽車磷酸鐵鋰動力電池，經(jīng)過無損檢測和配對后，分為兩組相互獨立的電池組。每組分別配有直流斷路器和電池管理系統(tǒng)(BMS)，實時監(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)分析可以預判電池狀態(tài)，并及時調(diào)整充放電策略，為動力電池的梯次利用提供大量有價值的數(shù)據(jù)和應(yīng)用經(jīng)驗。系統(tǒng)中還采用了V2G(Vehicle-to-grid)雙向充電樁，電動汽車通過V2G充電樁，可實現(xiàn)移動能量體的功能。移動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)將能量從一個地方輸送到另外的地方。當類似的移動式能量體設(shè)備數(shù)量較大時，可以幫助電網(wǎng)解決很多問題，如頻率和電壓調(diào)節(jié)、平抑負荷等，在電網(wǎng)發(fā)生故障時也可以作為應(yīng)急電源使用。
截至目前，林洋已先后完成林洋集團總部微電網(wǎng)示范工程、上海國際汽車城微電網(wǎng)示范項目、崇明風電場儲能接入示范工程、上海電力公司培訓中心微電網(wǎng)系統(tǒng)實驗平臺儲能解決方案、上海北沿風電微網(wǎng)項目、上海匯泰大樓智能樓宇光伏儲能系統(tǒng)示范工程、江蘇泗洪109.9MW光伏項目及分布式光伏發(fā)電項目，鋅溴電池儲能移動保電系統(tǒng)等眾多應(yīng)用項目。
電力安全是國家能源安全的重要組成，儲能是保證電力安全、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)。林洋儲備多種微電網(wǎng)項目架構(gòu)模式和儲能技術(shù)的實際工程經(jīng)驗，是為應(yīng)對未來大規(guī)模應(yīng)用儲能技術(shù)而積累技術(shù)數(shù)據(jù)和運行經(jīng)驗。
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，我國儲能技術(shù)發(fā)展落后于應(yīng)用需求，林洋認為，如果未來國家能夠從宏觀戰(zhàn)略層面上制定儲能發(fā)展規(guī)劃，加強對儲能技術(shù)研發(fā)與示范的資金支持力度，出臺利于儲能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的激勵政策與機制，引導社會資金向儲能產(chǎn)業(yè)傾斜，使得儲能項目投資能夠獲得回報，相信在未來，微電網(wǎng)及儲能應(yīng)用將會迎來大規(guī)模的快速發(fā)展時期。屆時，林洋微網(wǎng)作為行業(yè)內(nèi)優(yōu)秀的儲能系統(tǒng)方案提供商，將利用自身的優(yōu)勢發(fā)展經(jīng)驗，為推動中國智能微電網(wǎng)的發(fā)展提供動力。
