摘要：傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行模式在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中發(fā)生了巨大的變化，分布式儲能作為電力系統(tǒng)中重要的能量調(diào)節(jié)器，也迎來了新的發(fā)展機(jī)遇。立足于儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，分析了分布式儲能技術(shù)特點(diǎn)及在清潔可再生能源方面的應(yīng)用潛力與價值，開展了分布式儲能的應(yīng)用模式和典型場景研究，明確分布式儲能在新型電力系統(tǒng)構(gòu)建過程中的應(yīng)用發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：新型電力系統(tǒng)；分布式；儲能技術(shù)

1引言

分布式儲能技術(shù)2020年9月，第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上宣布：“中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。”2020年12月，氣候雄心峰會上進(jìn)一步提出，到2030年，中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65％以上，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到25％左右，森林蓄積量將比2005年增加60億立方米，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上。2021年3月，中央財(cái)經(jīng)委員會第九次會議提出了構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。由此，中國的低碳能源事業(yè)進(jìn)入新的階段。

為建設(shè)清潔低碳、**的新型能源體系，控制煤炭、石油等化石燃料的能源消耗總量，需進(jìn)一步深化電力系統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)改革，在提高資源利用效率的同時實(shí)施可再生能源替代項(xiàng)目。電力系統(tǒng)的低碳化改造，本質(zhì)是電力系統(tǒng)的體系化結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變，要克服我國風(fēng)力發(fā)電的間歇性和變動性。分布式儲能作為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)，是支撐新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，對推動能源綠色轉(zhuǎn)型、應(yīng)對事件、保障能源**、促進(jìn)能源高質(zhì)量發(fā)展、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。

基于上述背景和需求，本文分析了新型電力系統(tǒng)下分布式儲能的主要應(yīng)用模式和場景，圍繞分布式儲能的特點(diǎn)開展分布式儲能應(yīng)用方向的探索。

2分布式儲能技術(shù)

2．1儲能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

儲能技術(shù)，應(yīng)用于對電能的存儲，是新型電力系統(tǒng)構(gòu)建過程中的關(guān)鍵支撐技術(shù)之一。它在電力系統(tǒng)中的作用**地?cái)傔M(jìn)了一些傳統(tǒng)問題的解決。

存儲能量的技術(shù)種類有很多，適用于新型輸配電系統(tǒng)的儲能技術(shù)主要包括抽水、壓縮空氣、飛輪、電化學(xué)、超導(dǎo)存儲、超級電容存儲等。隨著清潔能源發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展，電力存儲技術(shù)和應(yīng)用也取得了很大進(jìn)步。目前我國在電力系統(tǒng)儲能相關(guān)技術(shù)中所面臨的主要問題包括兩個重要的方面：一是技術(shù)成本較高，二是相關(guān)技術(shù)的成熟度不足。除了抽水蓄能，其他的電力存儲系統(tǒng)等儲能技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)較大范圍的應(yīng)用。

從技術(shù)角度看，材料的制作、制造工藝、能源轉(zhuǎn)換是目前存儲能源技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)，在大規(guī)模應(yīng)用中還需要解決穩(wěn)定性、可靠性和壽命問題。對于影響我國能源儲藏技術(shù)發(fā)展的大規(guī)模應(yīng)用問題，仍需要深入解決許多重要技術(shù)難點(diǎn)。對于抽水蓄能技術(shù)，研究主要是選擇大型抽水蓄電廠、高壩工程技術(shù)、新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)工程技術(shù)、智能化安排和運(yùn)行管理工程技術(shù)。壓縮空氣儲藏技術(shù)研究的主要方向是高溫儲藏?zé)峒夹g(shù)、液化空氣儲藏技術(shù)、超臨界壓縮空氣儲藏技術(shù)。而飛輪存儲技術(shù)研究的則是高強(qiáng)度的復(fù)合材料技術(shù)、電動機(jī)技術(shù)、并網(wǎng)功率自動調(diào)節(jié)技術(shù)。

2．2分布式儲能的特點(diǎn)

隨著我國智能電網(wǎng)、可再生能源發(fā)電、分布式風(fēng)力發(fā)電和微電網(wǎng)以及電動汽車等行業(yè)的蓬勃發(fā)展，大量分布式電源已經(jīng)連接到配電網(wǎng)。分散系統(tǒng)的隨機(jī)性和高負(fù)荷等問題需要利用對應(yīng)的能量存儲技術(shù)提供解決方案。因此，分布式能源存儲技術(shù)誕生了。

分布式能源存儲系統(tǒng)通過調(diào)整峰值填谷參與需求響應(yīng)，可以**降低分布式電網(wǎng)的峰值調(diào)整壓力，提高分布式電網(wǎng)的運(yùn)行效率，減緩和降低分布式電網(wǎng)的供電和配套建設(shè)成本，緩解分布式峰值負(fù)載的供電壓力。通過改進(jìn)其技術(shù)特征，可以強(qiáng)化電力網(wǎng)對分散型可再生能源的可接受性。此外，系統(tǒng)在頻率調(diào)整方面也得到了廣泛的應(yīng)用，提高了電網(wǎng)的輔助服務(wù)能力，在提高電力供應(yīng)可靠性的同時，保證了電力能源的質(zhì)量，提高了用戶的電能質(zhì)量。

目前我國分布式電網(wǎng)儲能技術(shù)的應(yīng)用場景主要有3個方向：儲能用戶側(cè)、分布式儲能電源側(cè)以及儲能配套電網(wǎng)側(cè)。相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用引入較多，而在電動汽車方面的應(yīng)用也在快速增加。與傳統(tǒng)的集中型儲能發(fā)電相比，分布式儲能**解決了集中型儲能發(fā)電廠的線路損耗和資金壓力，但同時也存在著布局分散、穩(wěn)定性差等問題。合理規(guī)劃的分布式儲能，不僅可以利用削峰填谷來達(dá)到減少配電網(wǎng)容量的目標(biāo)，而且還可以**地彌補(bǔ)分布式儲能的隨機(jī)性，避免給配電網(wǎng)**與經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)帶來負(fù)面影響。

2．3分布式儲能的重要意義

分布式能源儲能技術(shù)是目前實(shí)施可再生清潔能源推廣應(yīng)用的一項(xiàng)重要且關(guān)鍵的技術(shù)。利用分布式儲能技術(shù)，可以輕松實(shí)現(xiàn)對可再生能源功率進(jìn)行平滑功率波動，跟蹤和自動調(diào)度功率輸出，調(diào)峰和自動關(guān)節(jié)調(diào)頻，從而可以實(shí)現(xiàn)對可再生能源的綜合發(fā)電功率穩(wěn)定、性能可控的輸出，滿足對可再生利用能源綜合發(fā)電的大型或小型規(guī)模并網(wǎng)接入的應(yīng)用需要。分布式并網(wǎng)儲電節(jié)能系統(tǒng)方法設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)可再生清潔能源的大規(guī)模并網(wǎng)接入的必然選擇。能源存儲是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)之一，而分布式儲能是提高其供電可靠性、提高電能質(zhì)量、負(fù)荷平衡和應(yīng)急電源等的關(guān)鍵技術(shù)，具有廣泛的需求、重要的研究價值和巨大的發(fā)展?jié)摿Α?br />
3分布式儲能系統(tǒng)的應(yīng)用模式

目前，分布式儲能系統(tǒng)的應(yīng)用模式主要包括用戶側(cè)、配電網(wǎng)側(cè)和分布式電源側(cè)3個方向。

3．1用戶側(cè)

用戶側(cè)分布式的能量存儲是指在用戶側(cè)設(shè)置能量存儲裝置，在電費(fèi)低的時候，使用光伏或風(fēng)電等新能源，在電力價格高峰或電力網(wǎng)停電時保存電能，用戶側(cè)的存儲能量基本上不參加電力網(wǎng)的調(diào)整，存儲的電能只提供給用戶。

用戶側(cè)分布式能源存儲系統(tǒng)有各種應(yīng)用模型，能自動調(diào)整能源轉(zhuǎn)換器和光伏反相器功率因素的控制，可改善廠內(nèi)和設(shè)備的電網(wǎng)環(huán)境，可以避免電力因素超標(biāo)罰款?？梢哉{(diào)整蓄電池的充放電方式，利用電費(fèi)峰值、谷值的價格差，晚上用電低谷時從蓄電池蓄積的電能，白天以電力峰值從蓄電池排出的能量進(jìn)行輸送幫助企業(yè)管理電力高峰，可以減少工廠時間段的電費(fèi)。當(dāng)電網(wǎng)故障停電時，利用太陽能、風(fēng)力、油機(jī)等清潔可再生能源，通過儲蓄能源電池等多種發(fā)電方式組成微網(wǎng)存儲系統(tǒng)，為關(guān)鍵負(fù)載提供持續(xù)的電源。

3．2配電網(wǎng)側(cè)

近年來，隨著電力低碳化的不斷加深，配電網(wǎng)方面的大量分散式發(fā)電可以進(jìn)行很多電力供給。由于功率傳輸距離短，所以可以簡化電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減少功率傳送損耗，提高供給功率的效率，提升供給可靠性。

電網(wǎng)側(cè)分布式儲能系統(tǒng)是在輸配電網(wǎng)中進(jìn)行建設(shè)的一種儲能系統(tǒng)，它是作為輸配電網(wǎng)中的一種有功無功調(diào)節(jié)式電源，其主要目標(biāo)是**地提高電網(wǎng)的**性能水平，實(shí)現(xiàn)電能在短時間內(nèi)和空間上的負(fù)載相互匹配，在增強(qiáng)可再生能源的消納、減少高峰負(fù)載供電的壓力、調(diào)峰式低頻調(diào)諧等方面的應(yīng)用意義重大。

電網(wǎng)側(cè)分布式儲能是根據(jù)電網(wǎng)公司開展的，項(xiàng)目高度集中，且能源儲量大。電網(wǎng)公司本身具有實(shí)力規(guī)模，不僅支持存儲能源的業(yè)務(wù)，電網(wǎng)公司自身也承擔(dān)著一定的責(zé)任。因此，能源存儲項(xiàng)目的意義不能用簡單的峰值、谷值來計(jì)算。另外，通過電力網(wǎng)的集中調(diào)整來實(shí)施能源存儲設(shè)施效果更好，能夠發(fā)揮更大的作用，能源存儲也更有價值。

3．3分布式電源側(cè)

在大型光伏發(fā)電站的組合下進(jìn)行能量存儲，光伏發(fā)電側(cè)的分布式接收儲蓄能量的主要特征是調(diào)度平滑電網(wǎng)負(fù)荷，對各部門的上級電力網(wǎng)按照計(jì)劃曲線跟蹤。太陽能發(fā)電在其輸出功率大于規(guī)定曲線后，將多余的能量存儲在蓄電池中。太陽能發(fā)電在輸出功率小于規(guī)定曲線后，將蓄電池的能量傳送到電力網(wǎng)。削峰填谷被視為光伏發(fā)電側(cè)可再生能源的另一重要任務(wù)。太陽能發(fā)電在其輸出功率有限時，會將多余的能量存儲在蓄電池中。當(dāng)輸出功率還沒有達(dá)到限時，光伏將存儲的能量傳送到電力網(wǎng)中。

4分布式儲能的典型應(yīng)用場景

4．1削峰填谷

此項(xiàng)措施是調(diào)節(jié)電量和負(fù)荷的措施之一。根據(jù)不同類型用戶的生活習(xí)慣和規(guī)則，合理、有計(jì)劃地安排和組織各類用戶的用電時間。通過采取減少負(fù)荷的峰值，來填補(bǔ)負(fù)荷的低谷，從而減少了電網(wǎng)的峰值和谷值之間的差距，使得發(fā)電、用電之間取得平衡。位于北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，一期建設(shè)的375kW／100kw·h的能源存儲項(xiàng)目，在項(xiàng)目本身配置了充電樁，為用戶降低電量電費(fèi)的同時也降低大需求，目前項(xiàng)目已交付。

4．2提高供電可靠性和電能質(zhì)量

電力網(wǎng)設(shè)備發(fā)生故障或停電時，為了防止對電力系統(tǒng)重要使用者造成經(jīng)濟(jì)損失，可通過選擇一定數(shù)量的能源存儲電源來用作緊急電源使用，可以**提高電力供給的可靠性。此外，系統(tǒng)對裝置進(jìn)行、高速的有功功率控制，快速反饋系統(tǒng)的紊亂，調(diào)整工作頻率和電壓，補(bǔ)償負(fù)荷變動，提高系統(tǒng)正常運(yùn)行的穩(wěn)定性，也可以進(jìn)一步提高電能的質(zhì)量。

4．3調(diào)頻

目前，比較重要的是鋰離子動力電池的儲能技術(shù)，它們具有響應(yīng)速度快、雙向調(diào)節(jié)能力強(qiáng)、比以往的頻率調(diào)制方式更**的特點(diǎn)。但是，由于蓄電池能源系統(tǒng)的資金和經(jīng)濟(jì)性受到制約，所以蓄電池能源系統(tǒng)的消耗功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的頻率調(diào)制功率。因此，參與該系統(tǒng)的調(diào)頻器系統(tǒng)通常與常規(guī)頻率調(diào)制電源耦合。

4．4分布式可再生能源消納

風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電以及其他可再生能源在我國發(fā)展過程中存在的隨機(jī)性和波動性都會影響與之連接的配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營控制。通過能源存儲系統(tǒng)，電力網(wǎng)能夠順利克服分散型風(fēng)力發(fā)電的有功功率變動，改善電能質(zhì)量，提高跟蹤計(jì)劃輸入能力，減少分布式風(fēng)力發(fā)電對電力網(wǎng)的影響，進(jìn)一步提高輸電過程中電網(wǎng)滲透性高的能力。

現(xiàn)階段，分布型可再生能源的發(fā)電和集中型發(fā)電由于各地域間的接入地理位置和綜合利用模型不同，控制要求也不同。

5分布式儲能系統(tǒng)的應(yīng)用案例

關(guān)于能源儲藏技術(shù)的特征和應(yīng)用場景的對應(yīng)關(guān)系，可以直觀地看到能源存儲系統(tǒng)的不同應(yīng)用特征。不同場景下的能量存儲系統(tǒng)的電力特性和容量特性見表1。

表1分布式儲能應(yīng)用場景需求



與目前一些分布式儲能技術(shù)相比，除了抽水蓄能受地理環(huán)境限制而不能被靈活地應(yīng)用于分布式儲能外，其他各種類型的儲能技術(shù)基本上都具有分布式儲能應(yīng)用的潛力。例如，某公司為了加速，建設(shè)新能源、清潔能源網(wǎng)絡(luò)，推進(jìn)光伏發(fā)電+能源儲能應(yīng)用，為電動汽車等新型業(yè)務(wù)構(gòu)筑了“油氣氫電服”的新型綜合能源服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，在清潔能源和綠色發(fā)展領(lǐng)域處于地位。此外，在某市的光存儲一體化電力站組網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，項(xiàng)目占地60多平方米，設(shè)置了30多片瓦片單晶硅光伏組件，光伏大輸入功率約15kW。能源存儲設(shè)備采用閥控磷酸鐵鋰電池，大存儲容量超過20kW·h。支持太陽能發(fā)電、能源存儲、電力和負(fù)載4個口之間接入的三相光存儲一體機(jī)作為整個系統(tǒng)的和大腦，對分散型電力資源進(jìn)行了管理。白天分布式光伏板的發(fā)電供給被用于分布式負(fù)荷，多余的風(fēng)力和水力發(fā)電主要用于動力電池的充電。當(dāng)光伏低于一定的負(fù)電荷力時，通過能量存儲系統(tǒng)進(jìn)行放電或補(bǔ)給。當(dāng)光伏+能量存儲輸出力小于恒定的負(fù)電荷力時，由電網(wǎng)補(bǔ)充。同時，該系統(tǒng)還可以充分利用低谷的時間來保存、充電，通過電能來進(jìn)行時間偏移，從而減少投資成本。

從以上分析可以看出，針對新能源的分布式存儲技術(shù)對于不同的實(shí)際應(yīng)用場景有不同的要求。目前，分布式儲能在用戶側(cè)、配電網(wǎng)側(cè)、分布式輸送電源側(cè)等典型應(yīng)用模式的案例比較多，下面從以上3個方面對分布式儲能應(yīng)用情況展開分析。

5．1用戶側(cè)應(yīng)用案例

2020年，墨西哥離網(wǎng)光伏儲能項(xiàng)目順利發(fā)電并投入使用，為附近地區(qū)提供清潔電力能源。項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)位于墨西哥的偏遠(yuǎn)地帶，該離網(wǎng)式光伏發(fā)電儲能系統(tǒng)，安裝有多臺古瑞瓦特逆變器，通過吸收太陽能不分晝夜地供電，給這個地區(qū)帶來活力。白天產(chǎn)生的發(fā)電量除了保障設(shè)備的正常運(yùn)行外，剩余的發(fā)電被存儲在能源存儲型電池里。晚上貯藏的能源還通過逆變器和交流轉(zhuǎn)化為高頻，用于附近社區(qū)的家庭和居民，發(fā)電站不依賴外部的電力網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了24h不停供電。即使遇到雨天等天氣，電池單元也能為該設(shè)備提供充足的電力和水資源，滿足設(shè)備正常運(yùn)行的需求。與石油發(fā)動機(jī)相比，太陽能發(fā)電不產(chǎn)生環(huán)境污染、零噪音、更經(jīng)濟(jì)，當(dāng)?shù)厣钯|(zhì)量顯著提高。

5．2配電網(wǎng)側(cè)應(yīng)用案例

此應(yīng)用主要體現(xiàn)在無效支持、放寬輸電阻斷、擴(kuò)充配電設(shè)備等方面。例如，武漢某電力公司就綜合性光伏能源消耗試驗(yàn)實(shí)施了光伏應(yīng)用技術(shù)研究行動計(jì)劃，采用光伏綜合建筑電站單元面板一體化建設(shè)模式，通過在大學(xué)校園的高層建筑屋頂上建造一個大功率的綜合光伏發(fā)電站單元建筑面板，所需發(fā)電量的大小優(yōu)先滿足電力供應(yīng)公司的實(shí)際電力容量要求，同時以“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”的并網(wǎng)方式，進(jìn)行能源的消納。光伏材料的表面板系統(tǒng)采用多晶硅和激光薄膜兩種材料的表面板，便于大數(shù)據(jù)的收集對比度和分析研究，提高了光伏廠的效率。同時，園內(nèi)能源存儲計(jì)劃將探討建設(shè)215kW·h的大型分布式能源存儲系統(tǒng)，根據(jù)武漢市峰值、谷值能源削減期的特點(diǎn)制定能源充電、放電優(yōu)惠政策，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。另外，如果園內(nèi)有電動汽車用的快速充電站，可以利用光伏發(fā)電技術(shù)產(chǎn)生的大量電力，快速向其他車充電。

5．3分布式電源側(cè)應(yīng)用案例

分布式電源側(cè)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在能源存儲系統(tǒng)的快速響應(yīng)、發(fā)電單元的效率提高、碳排放削減等方面。近期，國家電網(wǎng)某鉛炭儲能項(xiàng)目落地實(shí)施，是**首座超大型鉛炭儲能電站項(xiàng)目，可實(shí)現(xiàn)可再生能源的消納、低儲高發(fā)、谷電峰用，保證當(dāng)?shù)刎?fù)荷的不間斷供電，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲動態(tài)平衡等功能。此前，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的研究員率領(lǐng)研究小組成功研發(fā)了百千瓦時輕量級的鉛炭電池儲能系統(tǒng)，已經(jīng)成功在中國大連化物所基地星海二站工業(yè)園區(qū)并網(wǎng)運(yùn)行。鉛炭電池技術(shù)作為一種新型的電化學(xué)存儲能源技術(shù)，本質(zhì)上是鉛酸電池配制的優(yōu)化。目前，已經(jīng)在國內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用和施行。

5．4結(jié)論

未來，新能源在電力系統(tǒng)中的作用不言而喻。目前的技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了投入更大規(guī)模的應(yīng)用需求，因此分布式能源存儲系統(tǒng)對電網(wǎng)的建設(shè)和運(yùn)行仍有著非常廣泛的研發(fā)需求。隨著中國蓄電池的能源存儲技術(shù)及其經(jīng)濟(jì)性不斷進(jìn)步和發(fā)展提高，這將進(jìn)一步促進(jìn)基于分布式的儲能系統(tǒng)廣泛應(yīng)用和普及。構(gòu)建清潔低碳、**的能源體系，控制各種化石燃料的總量，不斷提高能源的綜合利用率，實(shí)施可再生能源的替代行動，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。分布式儲能作為這個過程中不可或缺的技術(shù)環(huán)節(jié)，有著非常廣闊的發(fā)展前景。

提高可再生能源并網(wǎng)消納技術(shù)研究

在分布式儲能容量的配置、控制技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性等方面展開分析，分布式風(fēng)能和太陽能發(fā)電是針對配電網(wǎng)中電能的質(zhì)量提高和峰值調(diào)整需求出發(fā)的，這兩種方法相結(jié)合，將顯著提高我國配電網(wǎng)的運(yùn)行水平。

統(tǒng)一調(diào)度管理技術(shù)研究

在需要直接接入各種大型電力網(wǎng)的分布式能源系統(tǒng)的容量和大小發(fā)展到一定規(guī)模的情況下，對分布式能源存儲系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，可以適應(yīng)各種大型電網(wǎng)不同水平的需求。由此，可以大限度地發(fā)揮各種分布式能源系統(tǒng)的作用。

配置優(yōu)化技術(shù)研究

當(dāng)前，分布式儲能的架構(gòu)優(yōu)化和系統(tǒng)配置主要聚焦于特定網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)、接入點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)功率和存儲器容量的優(yōu)化。未來，將積開展關(guān)于分布式儲能系統(tǒng)有序發(fā)展規(guī)劃和資源配置的技術(shù)基礎(chǔ)研究，充分利用多個節(jié)點(diǎn)分布式系統(tǒng)的能源存儲電網(wǎng)資源，提高電網(wǎng)各種資源需求的綜合支持和適應(yīng)能力，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

6安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統(tǒng)解決方案

6.1概述

安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統(tǒng)具有完善的儲能監(jiān)控與管理功能，涵蓋了儲能系統(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、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。在應(yīng)用上支持能量調(diào)度，具備計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、備用電源等控制功能。系統(tǒng)對電池組性能進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測及歷史數(shù)據(jù)分析、根據(jù)分析結(jié)果采用智能化的分配策略對電池組進(jìn)行充放電控制，優(yōu)化了電池性能，提高電池壽命。系統(tǒng)支持Windows操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫采用SQLServer。本系統(tǒng)既可以用于儲能一體柜，也可以用于儲能集裝箱，是專門用于儲能設(shè)備管理的一套軟件系統(tǒng)平臺。

6.2適用場合

6.2.1系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

6.2.2工商業(yè)儲能四大應(yīng)用場景

1）工廠與商場：工廠與商場用電習(xí)慣明顯，安裝儲能以進(jìn)行削峰填谷、需量管理，能夠降低用電成本，并充當(dāng)后備電源應(yīng)急；

2）光儲充電站：光伏自發(fā)自用、供給電動車充電站能源，儲能平抑大功率充電站對于電網(wǎng)的沖擊；

3）微電網(wǎng)：微電網(wǎng)具備可并網(wǎng)或離網(wǎng)運(yùn)行的靈活性，以工業(yè)園區(qū)微網(wǎng)、海島微網(wǎng)、偏遠(yuǎn)地區(qū)微網(wǎng)為主，儲能起到平衡發(fā)電供應(yīng)與用電負(fù)荷的作用；

4）新型應(yīng)用場景：工商業(yè)儲能進(jìn)行探索融合發(fā)展新場景，已出現(xiàn)在數(shù)據(jù)、5G基站、換電重卡、港口岸電等眾多應(yīng)用場景。

6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)





6.4系統(tǒng)功能

6.4.1實(shí)時監(jiān)測

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機(jī)界面友好，應(yīng)能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。其中，各子系統(tǒng)回路電參量主要有：三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、頻率和正向有功電能累計(jì)值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)時掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對儲能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時告警，并支持定期的電池維護(hù)。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面，包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲能、充電樁及總體負(fù)荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求，也可將充電，儲能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。



圖2系統(tǒng)主界面

子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖、光伏信息、風(fēng)電信息、儲能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。

光伏界面





圖3光伏系統(tǒng)界面

本界面用來展示對光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、電站發(fā)電量年**利用小時數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

儲能界面



圖4儲能系統(tǒng)界面

本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲能裝機(jī)容量、儲能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。



圖5儲能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開關(guān)機(jī)、運(yùn)行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。



圖6儲能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來展示對BMS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要包括電芯電壓、溫度保護(hù)限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。



圖7儲能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。



圖8儲能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、溫度值等。同時針對交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。



圖9儲能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。



圖10儲能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來展示對PCS狀態(tài)信息，主要包括通訊狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、STS運(yùn)行狀態(tài)及STS故障告警等。



圖11儲能電池狀態(tài)界面

本界面用來展示對BMS狀態(tài)信息，主要包括儲能電池的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等，同時展示當(dāng)前儲能電池的SOC信息。

圖12儲能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對電池簇信息，主要包括儲能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當(dāng)前電芯的電壓、溫度值及所對應(yīng)的位置。

風(fēng)電界面





圖13風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來展示對風(fēng)電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機(jī)直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、電站發(fā)電量年**利用小時數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

充電樁界面





圖14充電樁界面

本界面用來展示對充電樁系統(tǒng)信息，主要包括充電樁用電總功率、交直流充電樁的功率、電量、電量費(fèi)用，變化曲線、各個充電樁的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

視頻監(jiān)控界面



圖15微電網(wǎng)視頻監(jiān)控界面

本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫面，且通過不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

6.4.2發(fā)電預(yù)測

系統(tǒng)應(yīng)可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測數(shù)據(jù)、未來天氣預(yù)測數(shù)據(jù)，對分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測可進(jìn)行人工輸入或者自動生成發(fā)電計(jì)劃，便于用戶對該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。



圖16光伏預(yù)測界面

6.4.3策略配置

系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時電價信息，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計(jì)劃、需量控制、有序充電、動態(tài)擴(kuò)容等。





圖17策略配置界面

6.4.5運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備時間的運(yùn)行參數(shù)，報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。



圖18運(yùn)行報(bào)表

6.4.6實(shí)時報(bào)警

應(yīng)具有實(shí)時報(bào)警功能，系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動作或事故跳閘時應(yīng)能發(fā)出告警，應(yīng)能實(shí)時顯示告警事件或跳閘事件，包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動作時刻；并應(yīng)能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。



圖19實(shí)時告警

6.4.7歷史事件查詢

應(yīng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風(fēng)速、氣壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。



圖20歷史事件查詢

6.4.8電能質(zhì)量監(jiān)測

應(yīng)可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，使管理人員實(shí)時掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。

1）在供電系統(tǒng)主界面上應(yīng)能實(shí)時顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度和正序/負(fù)序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率；應(yīng)能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電流含有率；

3）電壓波動與閃變：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長閃變值；應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動曲線、短閃變曲線和長閃變曲線；應(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計(jì)量：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無功功率、總視在功率和總功率因素；應(yīng)能提供有功負(fù)荷曲線，包括日有功負(fù)荷曲線（折線型）和年有功負(fù)荷曲線（折線型）；

5）電壓暫態(tài)監(jiān)測：在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時中斷發(fā)生時，系統(tǒng)應(yīng)能產(chǎn)生告警，事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關(guān)人員；系統(tǒng)應(yīng)能查看相應(yīng)暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

6）電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計(jì)整2h存儲的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括均值、、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應(yīng)包含事件名稱、狀態(tài)（動作或返回）、波形號、越限值、故障持續(xù)時間、事件發(fā)生的時間。



圖21微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

6.4.9遙控功能

應(yīng)可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預(yù)置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。



圖22遙控功能

6.4.10曲線查詢

應(yīng)可在曲線查詢界面，可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。



圖23曲線查詢

6.4.11統(tǒng)計(jì)報(bào)表

具備定時抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。對微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；對系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析；具備對微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時間、年停電次數(shù)等分析；具備對并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析。



圖24統(tǒng)計(jì)報(bào)表

6.4.12網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)支持實(shí)時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。



圖25微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?br />
本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)洌ㄏ到y(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計(jì)等信息。

6.4.13通信管理

可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開通信管理程序，然后選擇通信控制啟動所有端口或某個端口，快速查看某設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應(yīng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。



圖26通信管理

6.4.14用戶權(quán)限管理

應(yīng)具備設(shè)置用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控操作，運(yùn)行參數(shù)修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、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**保障。



圖27用戶權(quán)限

6.4.15故障錄波

應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動作、提高電力系統(tǒng)**運(yùn)行水平有著重要作用。其中故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發(fā)6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個周波、故障后4個周波波形，總錄波時間共計(jì)46s。每個采樣點(diǎn)錄波至少包含12個模擬量、10個開關(guān)量波形。



圖28故障錄波

6.4.16事故追憶

可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實(shí)時掃描數(shù)據(jù)，包括開關(guān)位置、保護(hù)動作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

用戶可自定義事故追憶的啟動事件，當(dāng)每個事件發(fā)生時，存儲事故前10個掃描周期及事故后10個掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶和隨意修改。



圖29事故追憶

6.5系統(tǒng)硬件配置清單





7結(jié)束語

分布式儲能技術(shù)作為提高分布式清潔能源消納、儲能系統(tǒng)調(diào)度和控制的關(guān)鍵技術(shù)，在配電、用戶側(cè)、主動配電網(wǎng)等多個領(lǐng)域應(yīng)用都具有廣闊發(fā)展前景，是我國構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的堅(jiān)實(shí)力量，可產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，在實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)的過程中，分布式儲能潛力巨大，具有廣泛的應(yīng)用前景，將發(fā)揮不可忽視的促進(jìn)作用。
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