摘要：儲(chǔ)能作為能源服務(wù)新產(chǎn)品，是優(yōu)質(zhì)、可靠的毫秒級(jí)控制響應(yīng)資源，可以提供有功無功的雙重支撐，為電網(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻、備用以及事故應(yīng)急響應(yīng)等多種服務(wù)。為了緩解地區(qū)夏季高峰期間供電壓力和提高地區(qū)電網(wǎng)可再生能源就地消納水平、削峰填谷能力、局部電網(wǎng)供電能力以及電網(wǎng)靈活調(diào)節(jié)能力，結(jié)合電化學(xué)儲(chǔ)能電站建設(shè)周期短、布點(diǎn)靈活的優(yōu)勢，可規(guī)劃實(shí)施電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站項(xiàng)目?；诖耍疚闹饕治隽穗娋W(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站的技術(shù)原理及應(yīng)用有關(guān)內(nèi)容，可供參考。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)能電站;網(wǎng)荷;能量管理系統(tǒng);電池管理系統(tǒng)

1概述

當(dāng)火電機(jī)組降低運(yùn)行負(fù)荷進(jìn)行調(diào)峰的時(shí)候，效率降低，煤耗率相應(yīng)提高。另外，發(fā)電機(jī)組響應(yīng)時(shí)間慢，不能快速響應(yīng)因負(fù)荷變化而引起的頻率波動(dòng)，并且參與二次調(diào)頻的火電機(jī)組受爬坡速率限制，不能精確跟蹤調(diào)度調(diào)頻指令。因此，以火電為主的電網(wǎng)并不能有效快速的實(shí)現(xiàn)頻率的調(diào)節(jié)。與此同時(shí)，電網(wǎng)的不儲(chǔ)備電能的特點(diǎn)造成了在用電高峰期供電緊張，用電低谷時(shí)電力浪費(fèi)的局面。在緩解電力缺口，解決電網(wǎng)調(diào)頻方面，有關(guān)專家做了一些研究，其中一個(gè)有效途徑就是建設(shè)“電網(wǎng)友好型儲(chǔ)能電站”。在各種儲(chǔ)能載體當(dāng)中，電池儲(chǔ)能由于其無運(yùn)動(dòng)部件、動(dòng)態(tài)特性好以及能量密度高等特點(diǎn)得到了一致認(rèn)可。電池儲(chǔ)能電站具有跟蹤負(fù)荷變化能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快以及控制精確等特點(diǎn)。其削峰填谷作用，可以提高火電機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)，使電網(wǎng)內(nèi)煤電機(jī)組能在其經(jīng)濟(jì)區(qū)間上運(yùn)行;對(duì)于需要啟停機(jī)組調(diào)峰的電網(wǎng)，可以減少電網(wǎng)啟停機(jī)組的費(fèi)用和對(duì)機(jī)組壽命的影響，進(jìn)而提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性;同時(shí)能實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)節(jié)響應(yīng)曲線與調(diào)度要求曲線基本一致，避免出現(xiàn)電網(wǎng)自身調(diào)節(jié)滯后，調(diào)節(jié)方向出現(xiàn)偏差的現(xiàn)象。因此，大規(guī)模電池儲(chǔ)能電站的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)需求管理，消除峰谷差，降低供電成本。同時(shí)，在保證電網(wǎng)穩(wěn)定性和安全性，快速響應(yīng)頻率波動(dòng)、補(bǔ)償負(fù)荷需求變化方面具有重要的作用。

2儲(chǔ)能電站的組成分析

電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站采用標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制艙體戶外布置形式，通過多回10kV線路接入110kV變電站10kV母線。儲(chǔ)能電站主要由電池艙、PCS升壓艙、智能總控艙、10kV匯流艙、SVG艙以及站用變艙組成。電池艙由電池管理系統(tǒng)（BMS）和磷酸鐵鋰電池組成。每座PCS升壓艙與儲(chǔ)能電池艙一一對(duì)應(yīng)，每座PCS升壓艙含有2臺(tái)500kWPCS變流器和1臺(tái)1250kVA變壓器。10kV匯流艙每段母線含2面儲(chǔ)能電池進(jìn)線柜，1面SVG進(jìn)線柜，1面母線設(shè)備柜，1面計(jì)量柜，1面出線柜及相關(guān)附屬設(shè)備。智能總控艙布置站端監(jiān)控系統(tǒng)（EMS）、智能網(wǎng)荷互動(dòng)終端、同步相量測量裝置（PMU）、防孤島保護(hù)及頻率電壓緊急控制裝置、故障錄波柜、交直流一體化電源以及備用屏柜等。

3儲(chǔ)能電站的技術(shù)原理分析

3.1智能網(wǎng)荷互動(dòng)終端

儲(chǔ)能電站智能網(wǎng)荷互動(dòng)終端通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)光纖通道，上行與毫秒級(jí)精準(zhǔn)切負(fù)荷主站、營銷控制快速響應(yīng)主站通信，下行與站端監(jiān)控系統(tǒng)（EMS）通信，通過對(duì)PCS的精準(zhǔn)控制，實(shí)現(xiàn)“負(fù)荷”向“電源”的毫秒級(jí)轉(zhuǎn)變。當(dāng)電力系統(tǒng)電量發(fā)生供需不平衡的時(shí)候，容易形成電網(wǎng)事故。而此時(shí)源網(wǎng)荷裝置會(huì)動(dòng)作，將儲(chǔ)能電站變?yōu)樘摂M電廠，通過控制PCS滿功率向電網(wǎng)輸送有功功率，彌補(bǔ)短時(shí)間的電力短缺，進(jìn)而維持電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2預(yù)制艙設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)電站大多位于固定建筑物當(dāng)中，建造周期較長，成本高，二次利用率低。本項(xiàng)目采用預(yù)制艙方案。本設(shè)計(jì)方案中預(yù)制艙采用防水、保暖、隔熱以及阻燃防震設(shè)計(jì)。預(yù)制艙門板與外界連通的部位采用密封條防護(hù)，防止在戶外遭遇風(fēng)沙或降雨天氣時(shí)灰塵或雨水進(jìn)入集裝箱內(nèi)部。進(jìn)出線：包含電源線、通信線、光纜等采用下進(jìn)下出方式布置。具有防震設(shè)計(jì)，保證運(yùn)輸和地震條件下預(yù)制艙及其內(nèi)部設(shè)備的機(jī)械強(qiáng)度滿足要求，不出現(xiàn)變形、功能異常、震動(dòng)后不運(yùn)行等故障。逃生設(shè)計(jì)采用了標(biāo)識(shí)、應(yīng)急燈、自動(dòng)滅火氣體釋放聲光報(bào)警等措施。

3.3智能輔助系統(tǒng)

智能輔助控制系統(tǒng)，主要由圖像監(jiān)視及安全警衛(wèi)子系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及消防子系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)三部分組成。其中，電池艙和PCS升壓艙采用帶紅外測溫功能的高清攝像頭，實(shí)時(shí)掌握環(huán)境溫度及設(shè)備溫度狀態(tài)。智能輔助控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收各類終端裝置上傳的信號(hào)，分類存儲(chǔ)并分析、計(jì)算、判斷以及統(tǒng)計(jì)各類信息，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的智能聯(lián)動(dòng)控制。

3.4二次保護(hù)及監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用開放式分層分布結(jié)構(gòu)，由站控層、間隔層以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成，層與層之間相互獨(dú)立，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率≥100Mbit/s。站控層網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)站控層各個(gè)工作站之間和來自間隔層的全部數(shù)據(jù)的傳輸和各種訪問請(qǐng)求。硬件設(shè)備、數(shù)據(jù)鏈路采用雙重化星形以太網(wǎng)。間隔層設(shè)備采用雙重化星形以太網(wǎng)接入雙重化站控層網(wǎng)絡(luò)，間隔層設(shè)備直接與站控層通信，這樣可實(shí)現(xiàn)站控層與間隔層能夠并行完成信息的采集以及各個(gè)斷路器控制的功能。

4儲(chǔ)能電站在電網(wǎng)側(cè)的應(yīng)用分析

例如，某儲(chǔ)能電站儲(chǔ)能系統(tǒng)采用預(yù)制艙戶外布置方式，共設(shè)置24套儲(chǔ)能電池預(yù)制艙和24套PCS及升壓變壓器成套裝置，每個(gè)電池預(yù)制艙容量為1MW×2h，采用40英尺非標(biāo)預(yù)制艙;每座PCS升壓艙與儲(chǔ)能電池艙一一對(duì)應(yīng)，每座PCS升壓艙含有2臺(tái)500kWPCS變流器和1臺(tái)1250kVA雙繞組升壓變壓器。PCS變流器實(shí)現(xiàn)DC/AC轉(zhuǎn)換，將直流760V轉(zhuǎn)化為交流315V，然后由升壓變壓器升壓至10kV并分別接入三段10kV匯流母線。每段10kV匯流艙含2面儲(chǔ)能電池進(jìn)線柜，1面SVG進(jìn)線柜，1面母線設(shè)備柜，1面計(jì)量柜，1面出線柜及相關(guān)附屬設(shè)備。每4座儲(chǔ)能電池艙與PCS升壓艙并聯(lián)接入10kV匯流艙中的1面儲(chǔ)能電池進(jìn)線柜。每段匯流母線通過10kV匯流艙中的1面出線柜將新建10kV線路接入對(duì)側(cè)110kV變電站10kV開關(guān)柜。

5結(jié)語

大規(guī)模儲(chǔ)能電站在電網(wǎng)側(cè)運(yùn)行能夠提供調(diào)峰、備用電以及需求響應(yīng)等多項(xiàng)服務(wù)，有效實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷，緩解電網(wǎng)高峰供電壓力等功能，為了確保大電網(wǎng)安全可靠穩(wěn)定運(yùn)營提供了一種新的路徑。理論與實(shí)踐證明大規(guī)模電池儲(chǔ)能電站可作為獨(dú)立電站參與電網(wǎng)調(diào)峰/調(diào)頻，提供備用、削峰填谷，同時(shí)也可作為輸電網(wǎng)投資升級(jí)替代方案，延緩電網(wǎng)升級(jí)，并為電網(wǎng)提供二次調(diào)頻服務(wù)。

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作者簡介：劉平（1987.06），性別：男;籍貫：貴州省息烽縣;民族：漢;學(xué)歷：本科;論文研究方向：電網(wǎng)儲(chǔ)能應(yīng)用;