智慧社區(qū)中分布式儲能的應(yīng)用研究

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司 何 平 興勝利 顧楊青 白 銳

1 分布式儲能技術(shù)介紹

1.1 技術(shù)特點(diǎn)

儲能技術(shù)通過某裝置、介質(zhì)將電能轉(zhuǎn)化其他形式，當(dāng)提出應(yīng)用需求時，通過特定能量形式可釋放出電能。儲能系統(tǒng)由接入裝置、儲能裝置等組成，儲能裝置利用能量存儲、功率交換、釋放等方式，能雙向傳遞和轉(zhuǎn)換儲能裝置、電網(wǎng)裝置，以此發(fā)揮出能源優(yōu)化、電力調(diào)峰，全面提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、供電可靠性[1]。現(xiàn)階段，分布式儲能技術(shù)涉及到飛輪儲能、電池儲能、超級電容。其中飛輪儲能技術(shù)在多種儲能技術(shù)當(dāng)中屬于常見形式，利用電動機(jī)電力能源供給確保飛輪維持在快速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時轉(zhuǎn)化電力資源并進(jìn)行存儲，確保電力能源可轉(zhuǎn)化為動力能源，廣泛應(yīng)用到能源消耗領(lǐng)域；電子儲能技術(shù)。在應(yīng)用儲能系統(tǒng)時多數(shù)超導(dǎo)性技術(shù)都可應(yīng)用到電力系統(tǒng)儲能工作中。在處理溫度層面時可采用低電阻導(dǎo)電物質(zhì)，這樣能確保電阻值不斷降低并趨于0值。分布式儲能技術(shù)的類型不同則技術(shù)特性也不同，主要表現(xiàn)在壽命、效率、持續(xù)發(fā)電時間、額定功率等。

1.2 分布式儲能技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

在配電網(wǎng)系統(tǒng)中分布式儲能技術(shù)具備顯著應(yīng)用效果顯著。分布式儲能不會受到連接部位、自然條件影響，接網(wǎng)靈活性高，所以在配電網(wǎng)、用戶側(cè)中具備顯著優(yōu)勢。在2007年美國研發(fā)出兆瓦級柜式磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)，接入兩個風(fēng)電場，能夠輔助調(diào)頻，確保新能源接入的靈活性。在分布式電池儲能系統(tǒng)中，因發(fā)展起步晚我國與西方國家差距大，系統(tǒng)整體規(guī)模結(jié)構(gòu)較小，性能優(yōu)勢不足，示范項(xiàng)目較少。盡管鋰離子電池技術(shù)成熟，然而在系統(tǒng)集成與設(shè)計(jì)中整個速度較慢，可以加強(qiáng)系統(tǒng)性能與功能。鋰離子電池中具有多種化學(xué)成分，并有效對應(yīng)能量特性和功率。由于能量密度比較高且不存在記憶效應(yīng)，因此被應(yīng)用到數(shù)碼產(chǎn)品當(dāng)中，當(dāng)前部分學(xué)者開始研究鋰離子電池在儲能電站當(dāng)中的應(yīng)用[2]。我國多數(shù)儲能示范項(xiàng)目都需進(jìn)一步探索研究，因此產(chǎn)業(yè)化特征不足。

2 智慧社區(qū)功能特征與新技術(shù)

2.1 智慧社區(qū)

智慧社區(qū)是重要的社區(qū)分支，提出新型管理理念，屬于社會管理創(chuàng)新的模式。智慧社區(qū)采用物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等信息技術(shù)，可形成新的管理形態(tài)社區(qū)，對社會、環(huán)境、商業(yè)進(jìn)行平衡，對現(xiàn)有資源進(jìn)行優(yōu)化，以此實(shí)現(xiàn)全新的社區(qū)建設(shè)目標(biāo)，有效改善居民生活水平。智慧社區(qū)的功能組成有：門禁系統(tǒng)、信息推送、可視對講、遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能安防、智能家居、社區(qū)服務(wù)、社區(qū)管理。

2.2 智慧社區(qū)特征

傳感控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)智慧城市發(fā)展，帶動智慧社區(qū)發(fā)展。智慧社區(qū)可融合不同資源，能覆蓋多行業(yè)領(lǐng)域，形成全新社區(qū)形態(tài)。智慧社區(qū)主要特征如下。

清潔能源持續(xù)供給：智慧社區(qū)具備能源供給、環(huán)保清潔、多類型特點(diǎn)，利用多電源模式可實(shí)現(xiàn)綠色經(jīng)濟(jì)、生活方式的發(fā)展。隨著新能源的應(yīng)用能夠使能源消耗降低，進(jìn)一步促使用戶費(fèi)用支出下降。智慧社區(qū)能源管理有能源管理、智慧配網(wǎng)、金融和碳服務(wù)、儲能微網(wǎng)、能源計(jì)量與采集、智慧光伏，智慧社區(qū)的多電源系統(tǒng)基本滿足多電能質(zhì)量要求，全面提升供電可靠性，屬于現(xiàn)有電網(wǎng)的有益補(bǔ)償。

多服務(wù)功能聚集：智慧社區(qū)采用現(xiàn)代化科技手段，可有效支撐社區(qū)服務(wù)。通過應(yīng)用科學(xué)技術(shù)手段，既可提升辦事流程與效率，還可增加服務(wù)、管理內(nèi)容，為居民獲得優(yōu)質(zhì)服務(wù)；人性化環(huán)境：智慧社區(qū)目的在于為社區(qū)提供服務(wù)，現(xiàn)代科技手段能夠滿足居民個性化、人性化需求，屬于智慧社區(qū)重要特征。然而社區(qū)會產(chǎn)生大量信息，及時獲取和分離信息，采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對居民行為特點(diǎn)進(jìn)行分析、科學(xué)預(yù)測服務(wù)和管理，屬于智慧社區(qū)智能管理要點(diǎn)，以信息化方式處理信息。

2.3 智慧社區(qū)對新技術(shù)的需求

電源裝置、儲能技術(shù)：智慧社區(qū)在規(guī)劃和設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)時會牽扯到較多發(fā)電系統(tǒng)，特別是可再生能源系統(tǒng)，全面實(shí)現(xiàn)清潔能源發(fā)展，滿足用戶電能質(zhì)量安全性、供電可靠性的需求。此外，參與需求側(cè)響應(yīng)，轉(zhuǎn)變用戶的用電習(xí)慣、使購電費(fèi)用降低。通過分布式儲能技術(shù)能夠全面帶動發(fā)展，但和推廣應(yīng)用的差距大。注重分布式儲能技術(shù)的發(fā)展能夠改善能源運(yùn)行特性，進(jìn)一步提升綠色能源利用率。分布式儲能快速響應(yīng)能力強(qiáng)，能持續(xù)不間斷提供電源，全面維護(hù)供電可靠性[3]。在社區(qū)或家庭安裝分布式儲能時，必須利用需求側(cè)響應(yīng)，全面提升用戶用電經(jīng)濟(jì)性，以此提升能源利用效率，有效補(bǔ)充未來電網(wǎng)發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：智慧社區(qū)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)⒎稚⒃谏鐓^(qū)的智能安防、智能家居管理、建筑設(shè)備監(jiān)控、物業(yè)服務(wù)等多種系統(tǒng)高度集成在同一平臺上，實(shí)現(xiàn)管理、服務(wù)、資源、信息共享，加強(qiáng)智慧社區(qū)的應(yīng)用水平。智慧社區(qū)的未來發(fā)展中，對于網(wǎng)布局、規(guī)模、質(zhì)量提出較高要求，注重地理空間跨越，同時利用網(wǎng)絡(luò)平臺將信息傳輸至數(shù)據(jù)系統(tǒng)，便于后期應(yīng)用。注重智慧社區(qū)建設(shè)應(yīng)促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，結(jié)合無線技術(shù)和有線技術(shù)，以此滿足社區(qū)的網(wǎng)絡(luò)需求。

大數(shù)據(jù)技術(shù)：大數(shù)據(jù)技術(shù)能有效支持智慧社區(qū)發(fā)展，但高度依賴底層數(shù)據(jù)。融合與應(yīng)用基礎(chǔ)大數(shù)據(jù)，能夠?yàn)橹腔凵鐓^(qū)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。注重建設(shè)大數(shù)據(jù)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)層，保證網(wǎng)絡(luò)與大數(shù)據(jù)技術(shù)的適應(yīng)性，高效建設(shè)智慧社區(qū)。智慧社區(qū)發(fā)展，首先獲取海量數(shù)據(jù)，做好存儲、查詢、應(yīng)用，充分發(fā)揮出數(shù)據(jù)深度挖掘技術(shù)的作用，注重信息的融合與共享，獲取價值信息，且不同應(yīng)用間應(yīng)互聯(lián)與互通。

3 分布式儲能在智慧社區(qū)中的作用

提升清潔能源利用率。在智慧社區(qū)建設(shè)中有序接入可再生能源屬于重要內(nèi)容。相比于常規(guī)電源，可再生能源具備間歇性、波動性特點(diǎn)，當(dāng)占比超過標(biāo)準(zhǔn)值后對局部電網(wǎng)沖擊影響大。通過分布式儲能系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)緩沖，以免影響電網(wǎng)發(fā)展。如果波動性可再生能源裝機(jī)率增加且配置動態(tài)響應(yīng)良好、儲能裝置可靠性高，可以處理可再生能源的不確定性、間歇性問題，即可增加可再生能源在智慧社區(qū)中的應(yīng)用集約化開發(fā)和利用[4]。

參與需求側(cè)管理。將分布式儲能系統(tǒng)安裝在智慧社區(qū)內(nèi)，能夠參與需求側(cè)響應(yīng)。當(dāng)電價低廉時可以充電；當(dāng)電價高時可以放電，維護(hù)用戶錯峰用電，減少購電費(fèi)用。分布式儲能技術(shù)可應(yīng)用到應(yīng)急電源管理系統(tǒng)中，科學(xué)調(diào)節(jié)輸出功率。利用儲能供電可對應(yīng)急電源予以維護(hù)，降低高峰用電量，確保家庭生活的能源補(bǔ)給。

提升用電可靠性。社區(qū)儲能系統(tǒng)容量小、占地面積小且移動便捷。因此在系統(tǒng)配置時必須放置于電力用戶端、配電網(wǎng)側(cè)，將其作為備用電源，避免由于自然災(zāi)害、人為影響所致短暫停電事故問題，同時可以處理電能質(zhì)量問題，提升供電可靠性。對于電網(wǎng)系統(tǒng)，應(yīng)通過分布式儲能系統(tǒng)對負(fù)載起到均衡作用，確保電壓穩(wěn)定性，全面減少線路損耗。

促進(jìn)電動汽車的發(fā)展。在分布式儲能領(lǐng)域中，電動汽車儲能為特殊方式。智慧交通在智慧社區(qū)中非常重要，不僅涉及到電動私家車、電動出租車，同時涉及到公共服務(wù)領(lǐng)域，例如電動公交車、郵政車、環(huán)衛(wèi)車都需應(yīng)用分布式儲能資源。無論是儲能規(guī)模、可行性、汽車發(fā)展需求角度分析，發(fā)展前景都非常大。2020年我國電動汽車產(chǎn)銷數(shù)量基本達(dá)到500萬輛，大力建設(shè)分布式儲能設(shè)施，確保投資規(guī)模達(dá)到2000億元[5]。將儲能方式推廣到智慧社區(qū)中會增加投資規(guī)模。社區(qū)儲能系統(tǒng)中電池容量與動力電池的容量一致，可應(yīng)用車網(wǎng)互聯(lián)方式。其一，由于電網(wǎng)發(fā)電過剩、用戶無需大能量需求，可將多余能量存儲至電動車內(nèi)，加強(qiáng)電網(wǎng)應(yīng)用效率；其二，電網(wǎng)容量不足，能夠反饋電動車電能傳輸至電網(wǎng)中，加強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性，降低備用容量。

3.5 智慧社區(qū)中應(yīng)用分布式儲能關(guān)鍵技術(shù)

分布式儲能屬于新市場，電力企業(yè)、政府、電池廠商應(yīng)當(dāng)示范論證分布式儲能系統(tǒng)在需求側(cè)響應(yīng)、提供獨(dú)立電源、平滑可再生能源中的應(yīng)用。在未來發(fā)展中，分布式發(fā)電、電動汽車實(shí)施價格管理機(jī)制，能有效支持分布式儲能系統(tǒng)發(fā)展。社區(qū)儲能、家庭儲能都需應(yīng)用分布式儲能，因此在智慧社區(qū)中分布式儲能組成非常重要。智慧社區(qū)應(yīng)全面分析分布式儲能的應(yīng)用需求：注重研發(fā)分布式儲能的設(shè)計(jì)規(guī)范以滿足智慧社區(qū)發(fā)展，涉及到不同應(yīng)用場景的性能指標(biāo)、功能需求；對于分布式儲能的未來發(fā)展中，應(yīng)關(guān)注分布式儲能性能，使成本降到最低。注重研究和開發(fā)新型儲能技術(shù)、優(yōu)化改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)等。

綜上，針對智慧社區(qū)來說，必須高度關(guān)注分布式儲能的應(yīng)用場景，深入討論能量管理技術(shù)，針對不同能量管理層次，針對性分析分布式儲能作用，實(shí)現(xiàn)多元化應(yīng)用，展示出應(yīng)用潛能，以此提升應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性與效率。