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安科瑞電化學(xué)儲能能量管理系統(tǒng)解決方案

更新時間: 2023-06-27   點(diǎn)擊次數(shù): 592次

概述

我國新型電力系統(tǒng)中,新能源裝機(jī)容量逐年提高,但是新能源比如光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電是不穩(wěn)定的能源,所以要維持電網(wǎng)穩(wěn)定,促進(jìn)新能源發(fā)電的消納,儲能將成為至關(guān)重要的一環(huán),是分布式光伏、風(fēng)電等新能源消納以及電網(wǎng)安全必要保障,也是削峰填谷、平滑負(fù)荷的有效手段。國家鼓勵支持市場進(jìn)行儲能項(xiàng)目建設(shè),全國多個省市出臺了具體的儲能補(bǔ)貼政策,明確規(guī)定了儲能補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)和限額。國內(nèi)分時電價的調(diào)整也增加了儲能項(xiàng)目的峰谷套利空間,多個省份每天可實(shí)現(xiàn)兩充兩放,大大縮短了儲能項(xiàng)目的投資回收期,這也讓儲能進(jìn)入熱門賽道。

儲能電站盈利模式

據(jù)統(tǒng)計,2023年1-4月電化學(xué)儲能投運(yùn)項(xiàng)目共73個,裝機(jī)規(guī)模為2.523GW/5.037GWh。其中磷酸鐵鋰儲能項(xiàng)目高達(dá)69個,裝機(jī)規(guī)模為2.52GW/5.019GWh;液流電池儲能項(xiàng)目共4個,裝機(jī)規(guī)模為3.1MW/18.1MWh。其中華東、西北和華北區(qū)域儲能規(guī)模分列前三,占總規(guī)模的78.5%,分別為814.94MW、623.6MW以及541.55MW。華東區(qū)域1-4月投運(yùn)儲能項(xiàng)目規(guī)模*大,達(dá)814.94MW/1514.2MWh,總數(shù)也*多,共26個。

從應(yīng)用場景分布上看,“大儲"依舊占據(jù)重要地位,電源側(cè)和電網(wǎng)側(cè)項(xiàng)目儲能規(guī)模合計占比達(dá)98%,其中電網(wǎng)側(cè)儲能項(xiàng)目共投運(yùn)24個,裝機(jī)規(guī)模為1542MW/2993MWh,包括7個集中式共享儲能項(xiàng)目。電源側(cè)儲能項(xiàng)目共投運(yùn)23個,裝機(jī)規(guī)模為922MW/1964.5MWh,其中大部分為新能源側(cè)儲能項(xiàng)目,共19個,規(guī)模占電源側(cè)的88%。用戶側(cè)儲能項(xiàng)目,雖然規(guī)模體量上不及“大儲",但各地電價機(jī)制改革后,尖峰電價提高,峰谷差價拉大,用電成本提高,給自身帶來了不小的挑戰(zhàn)。用戶側(cè)配儲可以谷時充電峰時放電,一方面可以緩解甚至解決尖峰購電壓力;另一方面,富余的儲能還可并網(wǎng),作為用戶側(cè)參與電力市場,利用峰谷差價實(shí)現(xiàn)獲利,儲能的價值逐漸凸顯。1-4月份用戶側(cè)項(xiàng)目投運(yùn)個數(shù)多達(dá)20個,隨著投資回報率的提升,用戶側(cè)儲能項(xiàng)目會越來越多。

儲能在不同環(huán)節(jié)存在多種盈利模式儲能盈利模式主要有以下幾種:幫助發(fā)、輸、配各環(huán)節(jié)電力運(yùn)營商以及終端用戶降本增效;延緩基礎(chǔ)設(shè)施投資;通過峰谷價差套利、參與虛擬電廠需求響應(yīng)等輔助服務(wù)市場、容量租賃、電力現(xiàn)貨市場等方式。

電源側(cè)

電力調(diào)峰:通過儲能的方式實(shí)現(xiàn)用電負(fù)荷的削峰填谷,即發(fā)電廠在用電負(fù)荷低谷時段對電池充電,在用電負(fù)荷高峰時段將存儲的電量釋放。

提供容量:通過儲能提供發(fā)電容量以應(yīng)對發(fā)電尖峰負(fù)荷,提升傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率。

可再生能源并網(wǎng):在風(fēng)、光電站配置儲能,基于電站出力預(yù)測和儲能充放電調(diào)度,對隨機(jī)性、間歇性和波動性的可再生能源發(fā)電出力進(jìn)行平滑控制,滿足并網(wǎng)要求。

可再生能源發(fā)電調(diào)峰:將可再生能源的棄風(fēng)棄光電量存儲后再移至其他時段進(jìn)行并網(wǎng),提高可再生能源利用率。

調(diào)頻:頻率的變化會對發(fā)電及用電設(shè)備的安全高效運(yùn)行及壽命產(chǎn)生影響,因此頻率調(diào)節(jié)至關(guān)重要。電化學(xué)儲能調(diào)頻速度快,可以靈活地在充放電狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換,因而成為優(yōu)質(zhì)的調(diào)頻資源。

虛擬電廠通過虛擬電廠的需求響應(yīng)為電網(wǎng)尖峰時段提供應(yīng)急容量,針對突發(fā)情況時為保障電能質(zhì)量和系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行而預(yù)留的有功功率儲備。

黑啟動:發(fā)生重大系統(tǒng)故障或全系統(tǒng)范圍停電時,在沒有電網(wǎng)支持的情況下重啟無自啟動能力的發(fā)電機(jī)組,逐漸擴(kuò)大系統(tǒng)恢復(fù)范圍,*終實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的恢復(fù)。

盈利方式:提升發(fā)電效率以增加收入;減少棄風(fēng)棄光,提升發(fā)電效率;峰谷價差套利。

電網(wǎng)側(cè)

緩解電網(wǎng)阻塞:將儲能系統(tǒng)安裝在線路上游,當(dāng)發(fā)生線路阻塞時可以將無法輸送的電能儲存到儲能設(shè)備中,等到線路負(fù)荷小于線路容量時,儲能系統(tǒng)再向線路放電。

延緩輸配電設(shè)備擴(kuò)容升級:在負(fù)荷接近設(shè)備容量的輸配電系統(tǒng)內(nèi),可以利用儲能系統(tǒng)通過較小的裝機(jī)容量有效提高電網(wǎng)的輸配電能力,從而延緩新建輸配電設(shè)施,降低成本。

盈利方式:提升輸配電效率,延緩?fù)顿Y。

用戶側(cè)

容量管理:工業(yè)用戶可以利用儲能系統(tǒng)在用電低谷時儲能,在高峰負(fù)荷時放電,從而降低整體負(fù)荷,達(dá)到降低容量電費(fèi)的目的。

容量租賃:儲能電站租賃給新能源服務(wù)商,目前國內(nèi)的儲能容量租賃費(fèi)用范圍在250-350元/kW·年,具體定價由儲能電站與新能源電站的項(xiàng)目收益相互協(xié)商,而后雙方簽訂長期租賃協(xié)議。

電力自發(fā)自用:安裝光伏的家庭和工商業(yè)用戶通過配置儲能可以更好地利用光伏電力,提高自發(fā)自用水平,降低用電成本。

峰谷價差套利:在實(shí)施峰谷電價的電力市場中,通過低電價時給儲能系統(tǒng)充電,高電價時儲能系統(tǒng)放電,實(shí)現(xiàn)峰谷電價差套利,降低用電成本。

消納綠電:當(dāng)光伏、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源有富余時可儲存電能,促進(jìn)綠電消納。

盈利方式:降低容量電費(fèi),節(jié)約用電成本,峰谷價差套利。

電化學(xué)儲能電站分類

GB 51048-2014《電化學(xué)儲能電站設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱規(guī)范)中電化學(xué)儲能電站按電池類型分類可以分為鉛酸(鉛炭)電池、鋰離子電池、液流電池、鈉硫電池和多類型電化學(xué)儲能等,但是在2022年的《電化學(xué)儲能電站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(征求意見稿)》(以下簡稱標(biāo)準(zhǔn))中已經(jīng)刪除鈉硫電池儲能,明確為鉛酸(鉛炭)電池、鋰離子電池和液流電池。國家能源局綜合司發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)的要求(2022年版)(征求意見稿)》,提出中大型電化學(xué)儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池,不宜選用梯次利用動力電池。所以中大型電化學(xué)儲能電站電池類型一般可選擇鉛酸(鉛炭)電池、磷酸鐵鋰電池全釩液流電池。

儲能系統(tǒng)設(shè)計及選型

8kW及以下的儲能系統(tǒng)一般用于戶用的光儲系統(tǒng),配合屋頂光伏和光伏、儲能一體式逆變器,實(shí)現(xiàn)戶用并、離網(wǎng)模式運(yùn)行。當(dāng)不允許向電網(wǎng)輸送電能時,通過防逆流裝置可以實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電富余時自動充電,*大程度消納綠電,配電結(jié)構(gòu)如圖1所示。戶用光儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)可上傳云平臺供移動端查看數(shù)據(jù)。

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1  8kW及以下戶用儲能光伏一體化系統(tǒng)

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 8kW-1000kW儲能系統(tǒng)

比如企業(yè)內(nèi)部需要安裝大功率充電樁,但是企業(yè)變壓器容量不滿足要求的情況下可以安裝光伏、儲能系統(tǒng)用于擴(kuò)展用電容量,在不更換變壓器的情況下,可以在0.4kV母線增加儲能系統(tǒng)并網(wǎng)。在光伏發(fā)電有富余或者負(fù)荷較低的谷電時段充電,負(fù)荷高峰時期放電,以*小的成本擴(kuò)展企業(yè)內(nèi)部用電容量,這種情況*典型的場景是城市快速充電站或者需要變壓器擴(kuò)容的企業(yè),如圖2所示。通過多組250kW/500kWh分布式儲能柜并入0.4kV母線,這樣可以把企業(yè)內(nèi)部配電容量一段時間內(nèi)擴(kuò)展1000kW,滿足企業(yè)用電擴(kuò)容需要。

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2  8kW-1000kW工商儲能光伏充電一體化系統(tǒng)

通過0.4kV多點(diǎn)并網(wǎng)的儲能系統(tǒng)中,在10kV產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)需要增加防孤島保護(hù)裝置和電能質(zhì)量分析裝置,如果不需要往電網(wǎng)送電還需要安裝逆功率保護(hù)裝置,在低壓側(cè)0.4kV安裝電能質(zhì)量治理和無功補(bǔ)償裝置等,儲能系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過智能網(wǎng)關(guān)采集后可以上傳至本地管理系統(tǒng)或者云平臺,實(shí)現(xiàn)企業(yè)可靠、有序用電,降低用能成本。

在這種模式下,安科瑞電氣可以為1000kW以下儲能監(jiān)控系統(tǒng)提供以下設(shè)備,見表4

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5.
500kW-5000kW儲能系統(tǒng) 

500kW-5000kW儲能系統(tǒng)采用6kV-20kV并網(wǎng),一般采用電氣集裝箱方式安裝,分為電池艙、電氣艙等,也可采用模塊化的分布式儲能柜并聯(lián)匯流后升壓并網(wǎng),組裝方便,安全系數(shù)高。

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3  2MW/4MWh工商業(yè)儲能系統(tǒng)示意圖

現(xiàn)行分時電價政策由于不少地區(qū)在冬夏高峰時段每天會有2個尖峰時段,持續(xù)時間2小時左右,為了保證峰谷套利收益*大化,工商業(yè)儲能系統(tǒng)大多采用充放電倍率0.5C輸出設(shè)計。

按照GB/T 36547-2018《電化學(xué)儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》要求,儲能系統(tǒng)交流側(cè)匯流后通過變壓器升壓至10kV后并入企業(yè)內(nèi)部配電網(wǎng)10kV母線,儲能系統(tǒng)交流側(cè)額定電壓可根據(jù)儲能系統(tǒng)功率確定,一般可選擇線電壓0.4kV0.54kV、0.69kV、1.05kV、6.3kV、10.5kV等。

儲能系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)配置要求:儲能電站應(yīng)配置防孤島保護(hù),非計劃孤島時應(yīng)在2s動作,將儲能電站與電網(wǎng)斷開;通過106kV~35kV66kV)電壓等級專線方式接入系統(tǒng)的儲能電站宜配置光纖電流差動或方向保護(hù)作為主保護(hù)。

關(guān)于儲能系統(tǒng)計量點(diǎn)的設(shè)置:如果儲能系統(tǒng)采用專線接入公用電網(wǎng),計量點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在公共連接點(diǎn);采用T接方式并入公共電網(wǎng),計量點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在儲能系統(tǒng)出線側(cè);如果儲能系統(tǒng)接入企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng),計量點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在并網(wǎng)點(diǎn),見圖3。

儲能單元應(yīng)具備絕緣監(jiān)測功能,當(dāng)儲能單元絕緣低時應(yīng)能發(fā)出報警和/或跳閘信號通知儲能變流器及計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),如果BMS或者PCS具備絕緣監(jiān)測功能的話不需要另外配置絕緣監(jiān)測裝置。

通過106kV接入公用電網(wǎng)的儲能系統(tǒng)電能質(zhì)量宜滿足GB/T19862要求的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置,當(dāng)儲能系統(tǒng)的電能質(zhì)量指標(biāo)不滿足要求時,應(yīng)安裝電能質(zhì)量治理設(shè)備。

5000kW以下儲能系統(tǒng)中,安科瑞提供的二次設(shè)備推薦如表5所示。

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 5000kW以上儲能系統(tǒng)

5000kW以上規(guī)模的儲能系統(tǒng)根據(jù)功率大小可采用35kV110kV或者220kV并網(wǎng),一般采用2MWh~4MWh左右的儲能單元作為一個基礎(chǔ)單元,集成安裝在一個40英尺集裝箱。和儲能單元配套的系統(tǒng)還包括三級電池管理系統(tǒng)(BMS)、消防系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)(EMS),每個電池艙還包括電池柜、控制柜(BMS)和匯流柜等。也可采用模塊化的分布式儲能柜并聯(lián)匯流后升壓并網(wǎng),組裝較為方便,安全系數(shù)較高,但是相對成本偏高。

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4 中大型儲能電站電氣布局示意圖

通過110kV及以上電壓等級專線方式接入系統(tǒng)的儲能電站應(yīng)配置光纖電流差動保護(hù)作為主保護(hù);通過106kV~35kV66kV)電壓等級專線方式接入系統(tǒng)的儲能電站宜配置光纖電流差動或方向保護(hù)作為主保護(hù);大型儲能電站(100MW以上)應(yīng)配置專用故障錄波裝置。

儲能電站高壓側(cè)接線型式可采用單母線、單母線分段等簡單接線形式。當(dāng)電化學(xué)儲能電站經(jīng)雙回路接入系統(tǒng)時,宜采用單母線分段接線,并宜符合下列要求:小型儲能電站可采用線變組、單母線接線等;中型儲能電站可采用單母線或單母線分段接線等;大型儲能電站可采用單母線分段接線、雙母線接線等,儲能電站35kV及以上電壓等級的母線宜設(shè)置母線保護(hù)。

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5 中大型儲能電站電氣接線示意圖

接入公用電網(wǎng)的電化學(xué)儲能站應(yīng)在并網(wǎng)點(diǎn)配置電能質(zhì)量監(jiān)測裝置或具備電能質(zhì)量監(jiān)測功能。10(6)kV及以上電壓等級接入公共電網(wǎng)的電化學(xué)儲能電站宜配置滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備通用要求》GB/T 19862要求的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置,當(dāng)電能質(zhì)量指標(biāo)不滿足要求時,應(yīng)安裝電能質(zhì)量治理設(shè)備。

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儲能工程能量管理系統(tǒng)

Acrel-2000MG儲能系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)和AcrelEMS能源管理平臺能夠?qū)ζ髽I(yè)微電網(wǎng)的源(市電、分布式光伏、微型風(fēng)機(jī))、網(wǎng)(企業(yè)內(nèi)部配電網(wǎng))、荷(固定負(fù)荷和可調(diào)負(fù)荷)、儲能系統(tǒng)、新能源汽車充電負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和優(yōu)化控制,保護(hù)微電網(wǎng)儲能系統(tǒng)運(yùn)行安全,實(shí)現(xiàn)不同目標(biāo)下源網(wǎng)荷儲資源之間的靈活互動,增加多策略控制下系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時促進(jìn)新能源消納、合理削峰填谷,減少電網(wǎng)建設(shè)投資,提升微電網(wǎng)運(yùn)行安全,降低運(yùn)行成本。Acrel-2000MG儲能系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)適合部署在本地,作為實(shí)時監(jiān)控、異常告警和策略管理;AcrelEMS能源管理平臺適用于企業(yè)源網(wǎng)荷儲充運(yùn)維的一體化管理平臺,并提供移動端數(shù)據(jù)服務(wù)和異常告警。

 

6.1  數(shù)據(jù)展示

展示儲能的容量信息、收益、充放電量及電壓、電流、及充放電功率的變化曲線等。

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6 儲能系統(tǒng)數(shù)據(jù)展示

6.2 異常報警

儲能系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)具有事故報警和預(yù)告報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動作信號;預(yù)告報警包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息或電芯過壓、電芯欠壓、溫度異常、電池簇過壓告警、電池簇欠壓告警等,保障儲能系統(tǒng)運(yùn)行安全。

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7 儲能系統(tǒng)告警記錄

6.3 實(shí)時監(jiān)控

儲能BMS監(jiān)測電芯、電池模組、電池簇的電壓、電流、溫度、SOC及越限電芯位置等,并針對越限信息進(jìn)行告警儲能變流器交直流側(cè)運(yùn)行監(jiān)控、充放電指令下發(fā)、參數(shù)限值設(shè)定等。

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8 儲能系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控

6.4 光伏運(yùn)行監(jiān)控

監(jiān)測企業(yè)分布式光伏電站運(yùn)行情況,包括逆變器運(yùn)行數(shù)據(jù)、光伏發(fā)電效率分析、發(fā)電量及收益統(tǒng)計以及光伏發(fā)電功率控制。

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9 光伏運(yùn)行監(jiān)測

6.5 電能質(zhì)量監(jiān)測

監(jiān)測微電網(wǎng)重要回路的電壓波動與閃變、電壓暫升/暫降、短時中斷情況,實(shí)時記錄事件并故障錄波,為電能質(zhì)量分析與治理提供數(shù)據(jù)來源。及時采取相應(yīng)的措施提高配電系統(tǒng)的可靠性,減少因諧波造成的供電事故的發(fā)生。

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10 電能質(zhì)量監(jiān)測

6.6 AcrelEMS能源管理平臺

AcrelEMS能源管理平臺通過先進(jìn)的控制、計量、通信等技術(shù),將分布式電源、儲能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動汽車、電能路由器聚合在一起;平臺根據(jù)*新的電網(wǎng)價格、用電負(fù)荷、電網(wǎng)調(diào)度指令等情況,靈活調(diào)整微電網(wǎng)控制策略并下發(fā)給儲能系統(tǒng)、電動汽車充電樁、電能路由器等系統(tǒng),保障企業(yè)微電網(wǎng)高效、穩(wěn)定運(yùn)行,并提供移動端數(shù)據(jù)服務(wù)。

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11  AcrelEMS能源管理平臺及APP展示



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