儲能系統(tǒng)分析對于新能源項目中的潛在意義

摘 要：由于儲能系統(tǒng)的前瞻性，之前的工作實習(xí)對儲能系統(tǒng)的配置并沒有了解。在整個企業(yè)投標(biāo)過程中積累了一些寶貴信息，現(xiàn)就投標(biāo)項目隊儲能系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)介紹，同時分析一下儲能系統(tǒng)的構(gòu)成，不同接線優(yōu)缺點，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較，以及其應(yīng)用前景，希望在將來的新能源儲能系統(tǒng)的項目中起到指導(dǎo)和借鑒的作用。首先，介紹儲能系統(tǒng)的作用、構(gòu)成，介紹關(guān)鍵設(shè)備儲能原件的種類、優(yōu)缺點;其次，分析儲能系統(tǒng)不同的接線方式及其優(yōu)缺點;最后，分析儲能系統(tǒng)的應(yīng)用前景，為后續(xù)新能源儲能項目的設(shè)計和投標(biāo)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：儲能系統(tǒng);儲能原件;交流側(cè)儲能;直流側(cè)儲能;儲能前景分析

1 儲能系統(tǒng)介紹

儲能系統(tǒng)，顧名思義，是由能夠按照要求對電能進(jìn)行儲存并在合適的時間按照要求釋放的系統(tǒng)簡稱。英文描述為BATTERY ENERGY STORAGE SYSTEM，簡稱為BESS。儲能系統(tǒng)在國內(nèi)新能源項目已經(jīng)有較多應(yīng)用實例，多為試驗性項目，儲能系統(tǒng)在目前的應(yīng)用場景中按照應(yīng)用目的分主要有以下幾種：平滑輸出、削峰填谷、減少棄光（風(fēng)）、優(yōu)化調(diào)度以及微電網(wǎng)。

2 存儲單元的介紹和分析

儲能系統(tǒng)的核心部件是能夠儲存和釋放電能的電能存儲單元，是儲能項目中最關(guān)鍵的系統(tǒng)/設(shè)備，整個儲能項目的技術(shù)優(yōu)劣、使用壽命、投資收益等都取決于存儲單元的性能。應(yīng)用在新能源儲能系統(tǒng)上的儲能原件目前的主流為以下兩種形式：蓄電池和超級電容。

蓄電池是電化學(xué)儲能設(shè)備，包含鋰離子、液流、鉛碳、鉛酸、鈉硫等各種形式，每一種又可以分為很多細(xì)類，此處不展開。電化學(xué)能電池的共同點特點為能量密度高，平均輸出電壓高。每一種蓄電池又有其自身的特點，需要根據(jù)項目的需求進(jìn)行分析后選擇。

3 儲能系統(tǒng)構(gòu)成及典型接線分析

儲能系統(tǒng)的主要構(gòu)成為：儲能蓄電池（超級電容也有使用）、蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）、雙向儲能變流器（PCS）或雙向DC/DC變流器（DC/DC converter）、電能管理系統(tǒng)（EMS）等。蓄電池管理系統(tǒng)BMS保證蓄電池的正常運(yùn)行，由蓄電池廠家提供并完成蓄電池和BMS的集成，并由其保證整個蓄電池的運(yùn)行安全和性能。PCS和DC/DC converter是完成將電能儲能到蓄電池和從蓄電池釋放的設(shè)備，電池儲放電時間和功率的控制由PCS或DC/DC converter的功率決定。EMS系統(tǒng)的作用是對整個儲能系統(tǒng)與微電網(wǎng)進(jìn)行智能分析、能量管理和實時監(jiān)控。

蓄電池系統(tǒng)目前主要由廠家進(jìn)行集成，整體性能由廠家進(jìn)行保證，設(shè)備以20ft集裝箱式發(fā)貨到現(xiàn)場，集裝箱內(nèi)接線工作出廠已完成，并配備齊全的暖通，消防系統(tǒng)，安裝工作較為簡單。

目前儲能系統(tǒng)的接線方式主要分為交流側(cè)儲能接線方式和直流側(cè)儲能接線方式。交流側(cè)儲能為從光伏逆變器之后的交流系統(tǒng)進(jìn)行引接儲能。

直流側(cè)儲能為分布式直流儲能，儲能單元直接從逆變器的直流母線側(cè)引出并聯(lián)分支，進(jìn)行分散儲能，釋放電能的交流回路直接采用原光伏逆變器回路進(jìn)行直交流轉(zhuǎn)換。

其中在中壓匯流母線段進(jìn)行的交流側(cè)集中儲能目前應(yīng)用較為成熟，不存在較大的技術(shù)風(fēng)險，也比較適合大規(guī)模儲能項目。交流側(cè)儲能的優(yōu)點在于儲能系統(tǒng)與光伏系統(tǒng)相對獨立，可以進(jìn)行集中控制和管理，調(diào)度和控制較為簡單，擴(kuò)展方便，適用于大規(guī)模上網(wǎng)電能的應(yīng)用。缺點就是因為充放電回路中需要單獨經(jīng)過逆變和降壓，會增加這部分設(shè)備的投入，同時增加了設(shè)備和線路損耗，效率較直流側(cè)偏低。同時，交流側(cè)集中儲能，“棄光”電能無法利用。而直流側(cè)儲能，儲能過程不需要降壓變壓器，而是通過DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行直流儲能，而且一般不需要額外配置光伏組件，可以直接利用perk hour的“棄光”電能進(jìn)行儲能，因此設(shè)備利用率高，轉(zhuǎn)化效率高。直流側(cè)儲能需要在直流側(cè)集合光伏控制單元和電池充放單元，這種形式直流轉(zhuǎn)換器需要與光伏逆變器進(jìn)行耦合，會影響到逆變器的MPPT工作精度，降低光伏發(fā)電效率，并且此功能傳統(tǒng)光伏逆變器無法承擔(dān)，需要專用逆變器配合，一般只適用于小型規(guī)模的儲能方案。

目前國內(nèi)華能清潔能源研究院正在研究并提出了DC/DC控制器原理，可以實現(xiàn)雙擾動源的交互和分時獨立控制，不影響光伏組件最大功率輸出，不再需要與逆變器進(jìn)行配合。其設(shè)備的應(yīng)用案例為華能青海格爾木集中式光伏電站一期儲能示范項目1.5MW/3.5MWh儲能系統(tǒng)。該項目包含鉛炭電池、磷酸鐵鋰電池等多種儲能電池種類，采用光儲管理系統(tǒng)進(jìn)行直流側(cè)儲能，解決了光伏電站的棄光問題。如果直流側(cè)儲能轉(zhuǎn)化原件可以實現(xiàn)技術(shù)上的突破，讓直流側(cè)儲能變得便于控制管理，則真正意義上實現(xiàn)了“棄光”的再利用。投資方需要根據(jù)儲能目的和預(yù)期投入來綜合比較選擇最合適的儲能方案。

4 應(yīng)用前景分析

由于電網(wǎng)對光伏和風(fēng)電站的輸出容量隨時進(jìn)行調(diào)整，一些光伏和風(fēng)項目的“棄光”“棄風(fēng)”比例非常高，導(dǎo)致電站的投資收入差，對電站造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。隨著目前一些項目向多種能源互補(bǔ)發(fā)電的方向發(fā)展，多種能源發(fā)電配合和區(qū)間調(diào)整需要考慮能量存儲和釋放作為調(diào)度協(xié)調(diào)和提高效率，儲能系統(tǒng)將會得到應(yīng)用。隨著技術(shù)革新，如果儲能系統(tǒng)能從產(chǎn)品可靠性、安全性、價格等方面逐步改進(jìn)，則儲能系統(tǒng)在光伏和風(fēng)電、一些小規(guī)模分散能源、多能互補(bǔ)能源項目上就可以得到大規(guī)模的應(yīng)用，應(yīng)用前景較為可觀。綜上所述，現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，生產(chǎn)生活方式發(fā)生了巨大的變化，新型社交方式對普及。為充分認(rèn)識并發(fā)揮通信信息工程的應(yīng)用價值，明確傳輸技術(shù)和接入網(wǎng)技術(shù)的具體情況，并加以科學(xué)應(yīng)用，更好的適應(yīng)市場發(fā)展趨勢，滿足社會發(fā)展的多元化需求，推動通信信息工程技術(shù)改革創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)

[1] （英）戴維·林登，托馬斯B.雷迪，著.電池手冊[M].3版.汪繼強(qiáng)，譯.北京：化學(xué)工業(yè)制版社，2007.

[2] 彭彬，朱勇，馬天馳.基于應(yīng)用層邏輯的分布式集群架構(gòu)在生物計算中的應(yīng)用[J].計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2007，16（6）：62-66.

作者簡介：朱子芃（1997.03-）男，安徽人，本科，單位：皖江工學(xué)院，研究方向：新能源科學(xué)與工程。