安科瑞 陳聰

摘要：隨著(zhù)能源危機和環(huán)境問(wèn)題的日益突出,我國正在大力推進(jìn)能源結構轉型,構建新型電力系統。虛擬電廠(chǎng)可對分布式能源和可控負荷進(jìn)行整合調控,是實(shí)現“源-網(wǎng)-荷-儲”一體化和多能互補的重要手段之一。儲能因其功率雙向流動(dòng)、響應調節速度快等特點(diǎn),成為虛擬電廠(chǎng)不能缺少的組成部分,對于虛擬電廠(chǎng)內新能源消納、參加電網(wǎng)輔助服務(wù)、提高電網(wǎng)運行安全水平等具有積極意義。目前已有學(xué)者針對虛擬電廠(chǎng)的運行機制和調度優(yōu)化進(jìn)行研究,對虛擬電廠(chǎng)中的儲能容量配置進(jìn)行優(yōu)化。為此,首先介紹了以集中型儲能為主的虛擬電廠(chǎng)模型,包括其組成結構和調度模型。然后,以實(shí)際工程為例,研究以虛擬電廠(chǎng)為背景的儲能電站的集成設計,對其他儲能工程的設計具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：虛擬電廠(chǎng)；儲能電站；集成設計

0引言

隨著(zhù)化石能源資源的日益緊張和全球環(huán)境問(wèn)題的突出,全球各國都在尋求可持續的能源發(fā)展道路。在政策支持下,風(fēng)電、光伏等清潔能源快速發(fā)展,但其間歇性和波動(dòng)性對電網(wǎng)的安全穩定運行造成了重大影響,各地都出現了不同程度的棄風(fēng)棄光。虛擬電廠(chǎng)(VirtualPowerPlant,VPP)是推進(jìn)高比例可再生能源發(fā)展的重要措施之一。我國“十四五”現代能源體系規劃中指出,建立“源-網(wǎng)-荷-儲”一體化以及多能互補項目協(xié)調運營(yíng)和利益共享機制。虛擬電廠(chǎng)可在不改變每個(gè)分布式電源并網(wǎng)方式的前提下,聚合分布式電源、儲能、可控負荷等不同類(lèi)型的分布式能源,并通過(guò)控制策略實(shí)現多個(gè)分布式能源的協(xié)調優(yōu)化運行,有利于資源的合理優(yōu)化配置及利用。2021年12月21日,能源局發(fā)布的新版《電力輔助務(wù)管理辦法》和《電力并網(wǎng)運行管理規定》更是明確了虛服擬電廠(chǎng)的并網(wǎng)主體地位,鼓勵虛擬電廠(chǎng)、新型儲能、可調節負荷等并網(wǎng)主體參與電力輔助服務(wù)。

儲能因其功率雙向流動(dòng)、響應調節速度快等特點(diǎn),通過(guò)虛擬電廠(chǎng)的優(yōu)化配置和協(xié)同控制,

可實(shí)現能量專(zhuān)業(yè)和快速功率控制,在系統調峰、調頻、調壓、緊急控制等方面發(fā)揮作用,與源、荷側靈活調節資源形成調節能力,對支撐新型電力系統,提高電網(wǎng)運行安全水平等具有積極意義。

目前,已有學(xué)者對虛擬電廠(chǎng)的運行機制和調度優(yōu)化進(jìn)行研究。文獻[1]將風(fēng)電機組和常規水、火電機組以及儲能納入虛擬電廠(chǎng)調度區域,在電力系統實(shí)時(shí)調度的模式下,通過(guò)有效的功率控制,實(shí)現大規模風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)調度,減少風(fēng)電的不確定性對電網(wǎng)安全穩定運行造成的重大影響。文獻[2]考慮風(fēng)電和光伏出力的不確定性,建立了以虛擬發(fā)電廠(chǎng)凈收益為目標函數的虛擬電廠(chǎng)優(yōu)經(jīng)濟調度的魯棒優(yōu)化模型,并驗證了模型對于制定電廠(chǎng)運行計劃具有經(jīng)濟優(yōu)勢。針對含電動(dòng)汽車(chē)充電站的虛擬電廠(chǎng),文獻[3]提出了虛擬電廠(chǎng)日前調度優(yōu)化模型,驗證了虛擬電廠(chǎng)可促進(jìn)新能源消納,減少電動(dòng)汽車(chē)充電無(wú)序性對電網(wǎng)運行的影響。

針對虛擬電廠(chǎng)中的儲能配置優(yōu)化,文獻[4]考慮到虛擬電廠(chǎng)對分布式光伏的管理,以經(jīng)濟收益、網(wǎng)供功率和電壓質(zhì)量為目標,建立了儲能系統容量配置優(yōu)化模型。文獻[5]中的虛擬電廠(chǎng)引入超級電容器、蓄電池以及可入網(wǎng)電動(dòng)汽車(chē)等儲能設備,建立以AGC調頻效果和凈收益為目標的虛擬電廠(chǎng)參與AGC調頻決策模型,實(shí)現對混合儲能系統容量配置的優(yōu)化,以及虛擬電廠(chǎng)各單元的出力優(yōu)化。

本文針對以集中式儲能為主體的虛擬電廠(chǎng),首先分析了其組成結構和調度模型;然后以實(shí)際工程為例,研究了集中式儲能的設計,從儲能技術(shù)路線(xiàn)選擇到儲能系統集成設計方面,保證集中式儲能可以滿(mǎn)足虛擬電廠(chǎng)運行要求。虛擬電廠(chǎng)以集中式儲能作為主體,一方面可以為區域提供平穩可控的出力,另一方面可以通過(guò)儲能的雙向功率調節作用,增加區域內新能源的消納,減少棄風(fēng)棄光現象,使得電網(wǎng)運行更加安全。

1以集中式儲能為主體的虛擬電廠(chǎng)模型

1.1虛擬電廠(chǎng)結構

虛擬電廠(chǎng)將分布式能源(DistributedEnergyResource,DER)、可控負荷(InterruptibleLoad,IL)和儲能設備進(jìn)行有機結合,通過(guò)控制技術(shù)和通信技術(shù)對其區域內各類(lèi)分布式能源和負荷進(jìn)行整體優(yōu)化調控,不影響各能源并網(wǎng)方式,可多點(diǎn)接入電網(wǎng),也可將其區域內所有能源整合作為整體參與電力市場(chǎng)。如圖1所示,虛擬電廠(chǎng)可以根據其控制策略,通過(guò)調整分布式電源出力、儲能設備充放電以及切除可控負荷等手段,協(xié)調優(yōu)化其內部各分布式能源和負荷間的能量流動(dòng),從而作為整體參與電力市場(chǎng)交易行為,進(jìn)行電能售賣(mài)與購買(mǎi)。以集中式儲能電站為主體構建虛擬電廠(chǎng),可充分發(fā)揮集中式儲能電站大容量出力、大范圍調節、寬時(shí)域支撐的宏觀(guān)作用,同時(shí)輻射周邊其他靈活調節資源,形成“以點(diǎn)帶面、以大聚小”的整體運行模式,可有效提升虛擬電廠(chǎng)確定性、置信度、可靠性和支撐力,實(shí)現對大量分布式、小容量、多類(lèi)型、高分散資源真正有效控制,強化虛擬電廠(chǎng)的可觀(guān)、可測、可控,同時(shí)兼顧電網(wǎng)安全穩定運行與電力市場(chǎng),以高可靠性、高靈活性、多商業(yè)模式的方式運行。

1.2虛擬電廠(chǎng)調度模型

虛擬電廠(chǎng)控制作為以?xún)δ茈娬緸橹黧w的新型虛擬電廠(chǎng)的總控,可以把區域范圍內的儲能電站、分布式電源、可調節負荷等資源接入該系統?；谠摽刂?虛擬電廠(chǎng)可參與主能量和輔助服務(wù)的電力交易市場(chǎng),充分發(fā)揮集中式儲能電站的出力特性,提高分布式電源、可調節負荷的使用效率,提升虛擬電廠(chǎng)可靠性。虛擬電廠(chǎng)中的儲能可以運行在兩種模式:一是單獨參與電網(wǎng)調度;二是與分布式電源、負荷聯(lián)合參與調度運行。

儲能電站單獨參與電網(wǎng)調度時(shí),只調整儲能的充放電,不影響其他分布式能源或負荷。儲能參與調峰輔助服務(wù),代替電網(wǎng)傳統調峰手段(燃煤火電機組),提高整個(gè)電網(wǎng)的經(jīng)濟性;參與調頻輔助服務(wù),支持自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)功能,即實(shí)時(shí)響應上層調度系統下發(fā)的儲能系統調頻功率需求命令,實(shí)時(shí)滿(mǎn)足上層調度下發(fā)的支持AGC計劃相對應的功率命令值;參與現貨市場(chǎng),支持自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)功能,即實(shí)時(shí)響應上層調度系統下發(fā)的儲能系統日前/實(shí)時(shí)調峰功率需求命令。

儲能電站與分布式電源、負荷聯(lián)合參與調度運行,需要通過(guò)控制執行相應控制策略,協(xié)調不同能源和負荷的功率流動(dòng)?？紤]儲能、風(fēng)電、分布式光伏作為一個(gè)虛擬電廠(chǎng)主體,項目?jì)炔績(jì)?yōu)化,整體預測出力計劃上報調度,調度命令僅下達至虛擬電廠(chǎng)總控?？偪貙︼L(fēng)、光、儲電站進(jìn)行實(shí)時(shí)信息采集并統一調度。此運行模式下,儲能系統運行的主要目標為彌補風(fēng)光發(fā)電實(shí)際出力與預測出力的偏差,提升虛擬電廠(chǎng)整體的出力精度。儲

能電站能量管理系統依據上層調度下發(fā)的當日虛擬電廠(chǎng)調度計劃,通過(guò)控制儲能電站的充放電功率,實(shí)現跟蹤發(fā)電計劃的功能,控制虛擬電廠(chǎng)聯(lián)合功率輸出滿(mǎn)足計劃跟蹤要求。

在電網(wǎng)負荷低谷和高峰時(shí)段啟動(dòng)儲能裝置進(jìn)行充放電,儲能系統削峰填谷功能實(shí)時(shí)響應虛擬電廠(chǎng)總控下發(fā)的儲能系統功率需求命令,即實(shí)時(shí)滿(mǎn)足上層下發(fā)的削峰填谷計劃對應的功率命令值,以保證削峰填谷的應用效果。

1.3以集中式儲能為主體的虛擬電廠(chǎng)的作用

1.3.1提升調峰能力,保障用電

隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展,社會(huì )用電需求日益增長(cháng),區域內用電峰谷差也在不斷增大。2016年以來(lái),浙江電網(wǎng)日峰谷差從2355萬(wàn) kW 增大至3436萬(wàn) kW,是峰谷差省份之一。傳統發(fā)電機組的調峰能力有限,已無(wú)法彌補日益擴大的調峰缺口;而且,受風(fēng)電、光伏等新能源滲透率不斷提高的影響,區域內電網(wǎng)調峰難度增加,電力靈活性調節需求不斷增加。

儲能作為新型電力系統的重要構成要素,發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的保供作用。以集中式儲能為主體的虛擬電廠(chǎng),通過(guò)對區域內可控負荷進(jìn)行調節,對儲能充放電進(jìn)行控制,可以保障重要負荷的供電,減少電力匱乏對生產(chǎn)生活的影響。有大量案例證明,通過(guò)虛擬電廠(chǎng),可以提高用電保障能力。2021年6月21日,平湖市縣域虛擬電廠(chǎng),通過(guò)負荷預測,實(shí)現了負荷緊張異常預警;通過(guò)對域內負荷的調控,在成本和影響的前提下,避免了平湖110kV永興變2號主變的負荷緊張異常事件。2021年8月29日,廣州市虛擬電廠(chǎng)在廣東電網(wǎng)廣州調控指令下,對公交充電公司下達調控指令,調整充電計劃,完成負荷資源的調節,保障了高溫條件下2000戶(hù)家庭的空調用電。

1.3.2提升調頻能力,保障電網(wǎng)安全運行

相比傳統同步機電源,新能源缺乏轉動(dòng)慣量上的支撐。而隨著(zhù)新能源滲透率的不斷提高,電力系統的轉動(dòng)慣量水平降低,系統頻率穩定性降低。根據發(fā)電機動(dòng)能等值換算分析,通過(guò)對浙江省內發(fā)電機慣性常數進(jìn)行評估后可知當新能源裝機占比超過(guò)25%時(shí),系統將出現慣量缺額,系統調頻能力也隨之逐步降低。傳統的調頻電源主要為火力發(fā)電機組,傳統機組響應速度較慢,爬坡速度一般為每分鐘約1%~3%;同時(shí),機組參與調頻會(huì )造成煤耗增加、設備損耗等問(wèn)題。因此,傳統機組已無(wú)法滿(mǎn)足日益增長(cháng)的調頻要求。

儲能系統響應速度快、調節速率高,可在1s內以99%以上的精度完成*定功率的輸出,其綜合AGC調節性能遠超常規燃煤機組,因此規?；瘍δ転橄到y提供的慣量支撐和一次調頻能力可有效降低大功率缺額下電網(wǎng)頻率失穩風(fēng)險和系統安全運行風(fēng)險。而且儲能設備從零功率到滿(mǎn)功率僅需數秒,可以在電網(wǎng)故障情況下,提供緊急調頻支撐作用,提高交直流混聯(lián)系統的穩定性。

1.3.3促進(jìn)新能源消納

新能源出力具有隨機性、間歇性的特征,儲能具有能量吞吐和時(shí)空轉移能力,結合新能源出力預測及調度日前計劃進(jìn)行有序充放,可以有效解決新能源波動(dòng)性大、置信出力不足的問(wèn)題,提高電力與電量平衡的協(xié)同度。

隨著(zhù)新能源占比的不斷提高,新能源的消納壓力日益增大。要保持較好的新能源利用水平,需綜合采取火電靈活性改造、擴大需求側響應規模以及增加儲能裝機規模等措施。

以國內某示范工程為例,對該工程風(fēng)儲系統運行在VPP模式和一般模式以風(fēng)電、儲能分別單獨運行的模式進(jìn)行對比。采用VPP運行模式的風(fēng)儲系統可以緩解風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)并網(wǎng)帶來(lái)的備用容量增加問(wèn)題,同時(shí)充分利用電池儲能系統和風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)的容量,顯著(zhù)提高經(jīng)濟收益[6]。

1.3.4提升電網(wǎng)運行靈活性

隨著(zhù)電力體制改革和能源結構革命推進(jìn),貨市我國電力現場(chǎng)和售電市場(chǎng)開(kāi)始啟動(dòng)和開(kāi)放,電網(wǎng)不斷向智能化和柔性化發(fā)展。儲能電站作為智能電網(wǎng)的關(guān)鍵組成部分,運行靈活、啟動(dòng)快、動(dòng)態(tài)效益顯著(zhù),而且儲能可按四象限運行,可為區域內提供無(wú)功電壓調節,減少電網(wǎng)無(wú)功設備的投資。例如一個(gè)100MW/200MWh的儲能電站接入500kV電網(wǎng)后,可提供調相容量±20萬(wàn)kvar。儲能對優(yōu)化電網(wǎng)電源結構、改善電網(wǎng)電壓水平、提高供電質(zhì)量、提升電網(wǎng)運行靈活性、保證電網(wǎng)的安全穩定運行有很大作用。

2儲能系統設計

2.1儲能技術(shù)路線(xiàn)選擇

儲能能系技統術(shù)可路以線(xiàn)應選用擇于電力系統調頻、調峰、緊急功率支撐等不同場(chǎng)景。不同應用場(chǎng)景下,對儲能系統的容量、功率、響應時(shí)間、調節速度等的要求所有區別。不同類(lèi)型的儲能都有其優(yōu)勢,使其適用于某個(gè)應用場(chǎng)景,因此儲能技術(shù)的發(fā)展呈現多元化,存在著(zhù)電化學(xué)、機械、儲熱等技術(shù)種類(lèi)繁多、特性各異的技術(shù)路線(xiàn),新型儲能技術(shù),如超級電容、壓縮空氣、液流、鋰離子電池等也得到了不同程度的發(fā)展應用。

以集中式儲能為主體的虛擬電廠(chǎng)要求儲能既要具備較大容量以提供區域內用電支撐,又可以滿(mǎn)足調頻、調峰等輔助服務(wù)的需求,具備較快的響應速度和較高的調節速率,因此虛擬電廠(chǎng)中的集中式儲能需要滿(mǎn)足不同時(shí)間尺度、不同大小的調節需求。本文從技術(shù)特性、經(jīng)濟性、安全性三個(gè)維度綜合考慮不同類(lèi)型儲能在虛擬電廠(chǎng)的應用情況。

技術(shù)特性方面,主要關(guān)注集成規模與可靠性、響應速度、能量轉換效率等因素。目前,電化學(xué)儲能集成規?？蛇_百兆瓦級,響應速度可達百毫秒級,其中鋰離子電池儲能轉換效率可達85%~90%,鉛碳電池為70%~80%,液流電池一般低于65%,而機械儲能和儲熱技術(shù)可集成規模為兆瓦級至百兆瓦級,響應速度為毫秒至分鐘級。

經(jīng)濟性方面,主要關(guān)注建設成本、使用壽命、運維投入等因素。近來(lái),鋰離子電池儲能建設成本快速下降至1800~2500元/(kWh)、循環(huán)壽命為6000~8000次(10~15年);鉛炭電池儲能的建設成本與鋰離子電池相當,但壽命僅為鋰離子電池的1/3;液流電池儲能循環(huán)壽命大于10000次,但建設成本為鋰離子電池的2倍以上,且維護成本較高。

安全性方面,各類(lèi)新型儲能均有不同安全風(fēng)險。鋰離子電池存在熱失控以及由此引發(fā)的燃爆風(fēng)險,液流電池存在酸性有毒電解液的泄漏風(fēng)險,壓縮空氣儲能存在氣體的高壓力存儲安全風(fēng)險。從應用現狀來(lái)看,鋰離子電池儲能占我國電化學(xué)儲能裝機規模的91%,安全風(fēng)險隨著(zhù)多類(lèi)型安全防護手段的應用將得到進(jìn)一步控制。

根據項目需求,虛擬電廠(chǎng)中的集中式儲能以調峰輔助服務(wù)為主,調峰需求時(shí)常集中于2~3h。綜上,鋰離子電池系統轉換效率高、響應速度快、成本合理、安全風(fēng)險可進(jìn)一步控制,具備大規模建設的條件,符合虛擬電廠(chǎng)需求,因此可采用鋰離子電池儲能系統。

2.2儲能系統集成設計要點(diǎn)

電化學(xué)儲能集成應用方式直接影響電池運行一致性、使用壽命、安全特性,是電化學(xué)儲能規?；踩煽繎玫幕A。在設計儲能電站時(shí),一般可以從交直流電壓等級、電池系統熱管理方式和廠(chǎng)站結構等方面考慮。

2.2.1交直流電壓等級

根據交直流電壓等級不同,儲能電站的集成方式可分為低壓集成、高壓集成和級聯(lián)直掛,參數對比見(jiàn)表1。低壓集成一般是直流600~900V、交流380V經(jīng)變壓器升壓10kV(35kV)并網(wǎng)方案,目前該方案成熟度高、應用規模廣。該電壓等級下,單個(gè)電池簇中電芯數量相對較少,電芯一致性問(wèn)題對系統的影響相對較小,具有更高的可靠性,但相對于高壓集成方案,該方案能量密度與轉換效率偏低。

隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展,高壓集成方案日益成熟。高壓集成一般是直流1000~1500V、交流550V或690V經(jīng)變壓器升壓10kV(35kV)并網(wǎng)。該電壓等級下,電池簇中電池數量增加,功率密度有效提升,相同容量占地更少,同時(shí)輔助系統設備成本降低,但隨著(zhù)電芯數量的增加,一致性問(wèn)題突出,對單芯電池、電池模組、電池簇的均壓、均流以及熱量管理提出了更高的要求,對系統設計也有更高要求。

另外,為了提升儲能能量轉換效率,部分商家研發(fā)并推出級聯(lián)高壓直掛儲能集成方案,儲能系統經(jīng)變流器輸出后,可不需變壓器直接接入10kV或35kV電網(wǎng)。該方案具備能量密度大、轉換效率高等特點(diǎn),可用于大容量、高電壓接入儲能系統的實(shí)現,但存在相間直流側儲能單元容量不均衡、直流鏈紋波分量、電池及附屬器件的高壓絕緣等問(wèn)題,尚不具備規?；茝V條件。

根據集中式儲能的定位和應用場(chǎng)景,考慮電站全壽命周期可靠運行以及經(jīng)濟收益,通過(guò)對比不同電壓等級集成方案的技術(shù)成熟度、安全性、轉換效率、占地面積和成本,高壓集成應用在虛擬電廠(chǎng)的集中式儲能中具有一定的技術(shù)優(yōu)勢。

2.2.2電池系統熱管理方式

電池系統的熱管理技術(shù),主要是根據電池佳工作溫度范圍,通過(guò)對電池的排列方式、冷卻方式以及控制系統進(jìn)行設計來(lái)有效地對電池系統進(jìn)行溫度調節、保證電池的適宜工作溫度、降低電池組中電池間的溫度差異以及對有害的氣體及時(shí)通風(fēng)等,以提高系統的運行效率、安全性能。其中,冷卻方式的選擇對電池溫升和溫差具有較大影響,目前儲能系統常用冷卻技術(shù)主要有風(fēng)冷、液冷以及特殊應用場(chǎng)景下的相變材料冷卻等。

風(fēng)冷結構簡(jiǎn)單、成本低及易于維護,是目前應用廣泛的冷卻方法,但存在效率較低、噪聲較大等問(wèn)題。隨著(zhù)電池系統向高能量密度方向發(fā)展,電池組內電池間距越來(lái)越小,風(fēng)冷的弊端越來(lái)越明顯。相較于風(fēng)冷,液冷具有更高的冷卻效率,可以有效降低電池的高溫度,改善電池組溫度的一致性。而液冷成本較高、功耗較大,目前在動(dòng)力電池領(lǐng)域應用較多。

相變材料冷卻可以很好地控制電池系統溫度場(chǎng)的均一性,但目前還處于實(shí)驗室驗證階段,大規模工業(yè)化應用體系尚不成熟。

從技術(shù)成熟度、安全性、Pack防護等級、電池溫差、電池一致性、輔助運行功耗、運行效率、能量密度、維護難度、經(jīng)濟性等角度對電池系統熱管理方式進(jìn)行對比分析。風(fēng)冷系統應用時(shí)間長(cháng)、案列多,并且在安全性、單體電池溫度分布以及電池電場(chǎng)分布方面具有優(yōu)勢,但是液冷方案在電池一致性、輔助運行功耗、運行效率、能量密度等方面具有優(yōu)勢,同時(shí)液冷方案也是儲能的未來(lái)發(fā)展趨勢之一。綜合考慮項目的經(jīng)濟性、安全性以及科技示范性,液冷方案具有一定的技術(shù)優(yōu)勢。

2.2.3廠(chǎng)站結構

為保障儲能系統良好的運行環(huán)境和維護條件,國內外電化學(xué)儲能電站建設主要采用廠(chǎng)房式或預制艙式兩種形式。廠(chǎng)房式集成存在建設周期長(cháng)、地理位置不靈活、建設所需基礎設施較多等問(wèn)題,在新建儲能電站中的應用越來(lái)較少,因此一般采用預制艙式集成。

預制艙式集成分為步入式和非步入式兩種。步入式方案采用雙列面對面方式布置電池簇,預留人員通道,人員可進(jìn)入預制艙內部進(jìn)行日常運維巡檢。預制艙系統整體的防水防腐性能較好,日常運維時(shí)環(huán)境對設備的安全性影響較小;但人員通道占用艙內空間,系統能量密度較低。非步入式方案采用雙列背靠背的方式布置電池簇,預制艙體側墻板采取對外開(kāi)門(mén)的方式,人員在箱體外部進(jìn)行維護工作。運維人員安全風(fēng)險低但由于采用多門(mén)設計,艙體密閉性不好,且外部維修通道較艙內通道占地增加,整站空間利用率降低。

在分析站址地形、地址、廠(chǎng)區面積、施工周期的情況下,綜合考慮儲能能量密度和整站空間利用率,對廠(chǎng)站結構進(jìn)行設計。本項目的集中式儲能采用非步入式預制艙方案具有一定的優(yōu)勢。

2.2.4小結

儲能系統的集成設計關(guān)系到儲能系統的安全穩定運行。虛擬電廠(chǎng)中的集中式儲能具有規模大、輔助服務(wù)要求高、調節頻繁的特點(diǎn),在儲能系統集成設計時(shí)應根據項目情況對電壓等級、熱管理方式以及場(chǎng)站結構等方面進(jìn)行技術(shù)分析,選擇具有優(yōu)勢的方案。綜合考慮本項目場(chǎng)地條件及經(jīng)濟性需求,建議項目選擇效率更高、能量密度更大的高壓液冷系統非步入式預制艙集成。

3安科瑞Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統

3.1概述

Acrel-2000MG儲能能量管理系統是安科瑞專(zhuān)門(mén)針對工商業(yè)儲能電站研制的本地化能量管理系統，可實(shí)現了儲能電站的數據采集、數據處理、數據存儲、數據查詢(xún)與分析、可視化監控、報警管理、統計報表、策略管理、歷史曲線(xiàn)等功能。其中策略管理，支持多種控制策略選擇，包含計劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制、防逆流等。該系統不僅可以實(shí)現下級各儲能單元的統一監控和管理，還可以實(shí)現與上級調度系統和云平臺的數據通訊與交互，既能接受上級調度指令，又可以滿(mǎn)足遠程監控與運維，確保儲能系統安全、穩定、可靠、經(jīng)濟運行。

3.2應用場(chǎng)景

適用于工商業(yè)儲能電站、新能源配儲電站。

3.3系統結構

3.4系統功能

3.4.1實(shí)時(shí)監管

對微電網(wǎng)的運行進(jìn)行實(shí)時(shí)監管，包含市電、光伏、風(fēng)電、儲能、充電樁及用電負荷，同時(shí)也包括收益數據、天氣狀況、節能減排等信息。

3.4.2優(yōu)化控制

通過(guò)分析歷史用電數據、天氣條件對負荷進(jìn)行功率預測，并結合分布式電源出力與儲能狀態(tài)，實(shí)現經(jīng)濟優(yōu)化調度，以降低尖峰或者高峰時(shí)刻的用電量，降低企業(yè)綜合用電成本。

3.4.3收益分析

用戶(hù)可以查看光伏、儲能、充電樁三部分的每天電量和收益數據，同時(shí)可以切換年報查看每個(gè)月的電量和收益。

3.4.4能源分析

通過(guò)分析光伏、風(fēng)電、儲能設備的發(fā)電效率、轉化效率，用于評估設備性能與狀態(tài)。

3.4.5策略配置

微電網(wǎng)配置主要對微電網(wǎng)系統組成、基礎參數、運行策略及統計值進(jìn)行設置。其中策略包含計劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制、新能源消納、逆功率控制等。

4硬件及其配套產(chǎn)品

5結語(yǔ)

以集中式儲能為主體,聚合周邊分布式資源形成的虛擬電廠(chǎng),通過(guò)資源的整合和調控,促進(jìn)電網(wǎng)從“源隨荷動(dòng)”轉化為“源荷互動(dòng)”。以集中式儲能為主體的虛擬電廠(chǎng)可以直接接收電網(wǎng)調度或者作為三方獨立主體參與輔助服務(wù)。大規模儲能可以提供大量實(shí)時(shí)可調的平穩出力,有效緩解電力供應短缺問(wèn)題,提供電網(wǎng)調峰、調頻、緊急功率支撐等服務(wù),并增強新能源消納能力,為高比例新能源的接入提供安全保障,為實(shí)現“碳達峰·碳中和”戰略目標提供支撐。針對虛擬電廠(chǎng)集中式儲能電站的集成設計,可以通過(guò)綜合分析,選擇交直流電壓等級、電池系統熱管理方式和廠(chǎng)站結構,使得儲能系統集成設計滿(mǎn)足項目定位和應用場(chǎng)景要求。

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