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1概述
在我國新型電力系統(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)安全的必要保障,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)整也增加了儲能項目的峰谷套利空間,多個省份每天可實現(xiàn)兩充兩放,大大縮短了儲能項目的投資回收期,這也讓儲能進(jìn)入熱門賽道。
8kW及以下儲能系統(tǒng)
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,實現(xiàn)戶用并、離網(wǎng)模式運行。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)。
8kW-1000kW儲能系統(tǒng)
8kW-1000kW儲能系統(tǒng)一般500kW以下采用380V并網(wǎng),500kW-1000kW根據(jù)接入電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可采用0.4kV多點并網(wǎng),也可以采用6kV-20kV電壓并網(wǎng)。當(dāng)然采用6kV-20kV電壓并網(wǎng)需要增加升壓變壓器、中壓開關(guān)柜等設(shè)備,會大大增加儲能系統(tǒng)的成本,所以在情況允許的情況下可以采用0.4kV多點并網(wǎng)以減少成本。
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。
通過0.4kV多點并網(wǎng)的儲能系統(tǒng)中,在10kV產(chǎn)權(quán)分界點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。
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。
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0.4kV、0.54kV、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10(6)kV~35kV(66kV)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),計量點應(yīng)設(shè)置在公共連接點;采用T接方式并入公共電網(wǎng),計量點應(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),計量點應(yīng)設(shè)置在并網(wǎng)點,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10(6)kV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。
在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
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35kV、110kV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。
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10(6)kV~35kV(66kV)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)。
接入公用電網(wǎng)的電化學(xué)儲能站應(yīng)在并網(wǎng)點配置電能質(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。
2.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)行實時監(jiān)測和優(yōu)化控制,保護(hù)微電網(wǎng)儲能系統(tǒng)運行安全,實現(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)運行安全,降低運行成本。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。
2.1 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。
2.2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)運行安全。
2.3實時監(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)運行監(jiān)控、充放電指令下發(fā)、參數(shù)限值設(shè)定等。
2.4光伏運行監(jiān)控
監(jiān)測企業(yè)分布式光伏電站運行情況,包括逆變器運行數(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。
2.5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。
2.6AcrelEMS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)定運行,并提供移動端數(shù)據(jù)服務(wù)。