安科瑞 陳聰

摘要：獨立電池儲能電站是解決新能源發(fā)電系統波動(dòng)性和不穩定性問(wèn)題的關(guān)鍵設備。然而，在新能源發(fā)電中，獨立電池儲能電站也存在一系列問(wèn)題，如缺乏科學(xué)的盈利模式，影響運行經(jīng)濟效果，同時(shí)也存在電網(wǎng)接入問(wèn)題、儲能技術(shù)有待優(yōu)化問(wèn)題。本文將分別從這些方面探討獨立電池儲能電站的應用問(wèn)題和策略，以期為獨立電池儲能電站的推廣以及其在新能源發(fā)電中的應用提供一些參考。

關(guān)鍵字：新能源；獨立電池儲能電站；發(fā)電；應用

0.引言

隨著(zhù)可再生能源的發(fā)展和應用，新能源發(fā)電系統的應用越來(lái)越廣泛。然而，由于新能源發(fā)電系統的波動(dòng)性和不穩定性，使得其應用受到了諸多限制。為了更好地解決這些問(wèn)題，獨立電池儲能電站應運而生。獨立電池儲能電站能夠將電能進(jìn)行儲存并在需要時(shí)釋放出來(lái)供電，從而增加系統的穩定性和可靠性。不過(guò)，在將獨立電池儲能電站應用于新能源發(fā)電的過(guò)程中也產(chǎn)生了一些問(wèn)題。為了充分發(fā)揮獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應用價(jià)值，有必要采取科學(xué)的措施，及時(shí)解決相關(guān)問(wèn)題。

1.獨立電池儲能系統介紹

獨立電池儲能系統是指一種通過(guò)把電能進(jìn)行存儲，而在需要時(shí)釋放出來(lái)，以供應給用戶(hù)使用的電力儲能系統。而蓄電池組、PCS儲能變流器儲能系統的重、隔離變壓器、BMS電池管理系統和EMS能量管理系統則是獨立電池要組成部分，在充分發(fā)揮獨立電池儲能電站的價(jià)值中起著(zhù)*要作用。（1）蓄電池組是指由多個(gè)電池單元組成的電池組合體，用于儲存電能。在獨立電池儲能系統中，蓄電池組是*基本的組成部分，其承擔著(zhù)儲存電能的功能。目前，常用的蓄電池技術(shù)包括鉛酸電池、鋰離子電池、鈉離子電池等。（2）PCS儲能變流器是一種能夠將直流電能轉換*交流電能的裝置。在獨立電池儲能系統中，PCS的主要作用是將蓄電池組所儲存的直流電能轉換*交流電能，以供應電網(wǎng)或者其他負載使用。（3）隔離變壓器是一種能夠將電能從一個(gè)電路轉移到另一個(gè)電路的裝置。在獨立電池儲能系統中，隔離變壓器主要承擔著(zhù)隔離電池組和PCS之間的電氣連接，保障系統的安全性和穩定性。（4）BMS電池管理系統是一種能夠對蓄電池組進(jìn)行監測、控制、管理的系統。在獨立電池儲能系統中，BMS主要承擔著(zhù)對蓄電池組進(jìn)行SOC（電池組剩余電量）和SOH（電池組健康狀態(tài)）的監測和管理，以保證系統的可靠性和安全性。（5）EMS能量管理系統是一種能夠對電池儲能系統進(jìn)行整體調度、管理的系統。在獨立電池儲能系統中，EMS主要承擔著(zhù)整體調度和管理電池組PCS、隔離變壓器、負載等設備的能量流動(dòng)，以*大限度地提高系統效率和經(jīng)濟性。

2.獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應用現狀

用戶(hù)端分布式發(fā)電及微電網(wǎng)中儲能的應用以及集中式風(fēng)光電站（可再生能源并網(wǎng)）儲能應用是獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應用類(lèi)型。本文主要從這兩大類(lèi)型的角度研究了獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應用現狀。（1）用戶(hù)端分布式發(fā)電及微電網(wǎng)中儲能的應用。我國用戶(hù)端分布式發(fā)電及微電網(wǎng)中儲能的應用已經(jīng)得到了快速發(fā)展，主要分布在城市和農村地區。在城市地區，一些大型商業(yè)、工業(yè)用戶(hù)和住宅社區已經(jīng)開(kāi)始采用太陽(yáng)能光伏電池板和儲能設備實(shí)現自給自足的能源供應。另外，在農村地區，許多偏遠地區的村莊也開(kāi)始使用分布式發(fā)電和儲能技術(shù)解決能源供應問(wèn)題。目前，我國的用戶(hù)端分布式發(fā)電及微電網(wǎng)中儲能的應用已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。根據**能源局的數據，截至2020年年底，我國的分布式光伏發(fā)電裝機容量達到了48.4GW，分布式風(fēng)電裝機容量達到了11.2GW。同時(shí)，我國也提出了一系列政策和措施，支持分布式能源發(fā)展，并鼓勵相關(guān)企業(yè)和機構加強技術(shù)研發(fā)和應用推廣。（2）集中式風(fēng)光電站（可再生能源并網(wǎng)）儲能應用。集中式風(fēng)光電站分布在全國各地，其中主要分布在風(fēng)力和光照資源較為豐富的地區，如內蒙古、甘肅、新疆、青海等地。當前，我國的可再生能源發(fā)展較為迅速，集中式風(fēng)光電站的建設和應用也在快速推進(jìn)。截至2021年年底，我國的可再生能源裝機容量已達有史以來(lái)*高的1.21億千瓦，其中風(fēng)力發(fā)電裝機容量達到了3.1億千瓦，光伏發(fā)電裝機容量達到了2.7億千瓦。集中式風(fēng)光電站的建設和應用在這一進(jìn)程中發(fā)揮了*要作用。另外，我國的集中式風(fēng)光電站已經(jīng)取得了一系列進(jìn)展和成果。例如，內蒙古的大唐集團已經(jīng)建設了數十個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，總裝機容量超過(guò)了15億千瓦時(shí)；甘肅的華能集團也建設了多個(gè)光伏電站，總裝機容量超過(guò)了1億千瓦時(shí)。

3.獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應用問(wèn)題

3.1缺乏盈利模式

獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應用面臨著(zhù)盈利模式不明的問(wèn)題。由于獨立電池儲能電站與傳統電網(wǎng)之間的連接較為獨立，缺乏統一的管理和運營(yíng)模式，企業(yè)在投資和建設獨立電池儲能電站時(shí)難以確定收益來(lái)源。例如，一家企業(yè)投資建設了一座獨立電池儲能電站，并與當地電網(wǎng)進(jìn)行連接。對于企業(yè)來(lái)講，其需要承擔電池的采購、安裝和運營(yíng)等成本。然而，由于電價(jià)的波動(dòng)和政策的變化，企業(yè)難以確定儲能電站的收益來(lái)源，無(wú)法保證該項目的盈利能力。此外，由于新能源發(fā)電的不穩定性和季節性，儲能電站的負載率也較低，導致投**報周期較長(cháng)，難以吸引資本市場(chǎng)的關(guān)注。

3.2電網(wǎng)接入問(wèn)題

由于獨立電池儲能電站的容量較大，需要與電網(wǎng)進(jìn)行連接，以實(shí)現與用戶(hù)和其他電源的能量交換，但是電網(wǎng)接入的難度較大，主要表現在以下幾個(gè)方面：首先，電網(wǎng)接入需要符合一定的技術(shù)標準和安全要求，例如，需要滿(mǎn)足電壓、頻率等技術(shù)指標，以此保證與電網(wǎng)的穩定運行。此外，電網(wǎng)接入還需要考慮安全風(fēng)險，如考慮電池的短路、漏電、過(guò)充等問(wèn)題，便于防止對電網(wǎng)和用戶(hù)造成安全隱患。其次，電網(wǎng)接入還需要考慮電網(wǎng)運營(yíng)商的管理和運營(yíng)模式。傳統電網(wǎng)運營(yíng)商的管理和運營(yíng)模式相對保守，難以適應新能源發(fā)電和儲能電站的接入。主要表現在以下方面：傳統電網(wǎng)運營(yíng)商的管理和運營(yíng)模式主要是基于**化的發(fā)電和配電模式，缺乏靈活性和可擴展性，導致電網(wǎng)的網(wǎng)損率較高。而新能源發(fā)電和儲能電站的接入可以提高電網(wǎng)的可靠性和穩定性，降低網(wǎng)損率，但傳統電網(wǎng)運營(yíng)商難以有效管理和運營(yíng)。

3.3儲能技術(shù)不足

獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應用還面臨著(zhù)儲能技術(shù)不足的問(wèn)題。目前，電池儲能技術(shù)雖然取得了一定的進(jìn)展，但是還存在以下問(wèn)題：一方面，電池儲能密度不夠高。目前，市場(chǎng)上主要使用的電池儲能技術(shù)包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等，但是這些電池的儲能密度相對較低，無(wú)法滿(mǎn)足大規模儲能需求。以鋰離子電池為例，鋰離子電池的能量密度一般在100～250Wh/kg，相對其他電池儲能技術(shù)已經(jīng)算是較高的了，但是對于大規模儲能來(lái)說(shuō)仍然不夠。另一方面，電池儲能成本較高。電池儲能技術(shù)的成本主要包括電池材料成本、生產(chǎn)成本、維護成本等，目前電池儲能的成本較高，難以實(shí)現大規模應用。以生產(chǎn)成本為例，鋰離子電池的生產(chǎn)成本主要包括工藝成本、設備成本、人力成本等。目前，鋰離子電池生產(chǎn)需要高精度的設備和工藝，生產(chǎn)過(guò)程中需要大量的人力投入，這些都會(huì )增加鋰離子電池的生產(chǎn)成本。

4.獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應用策略

4.1優(yōu)化盈利模式

為提高盈利水平，發(fā)揮獨立電池儲能電站的應用價(jià)值，可以采取多元化的盈利模式。例如，企業(yè)可以將一些獨立電池儲能電站與電力市場(chǎng)掛鉤，通過(guò)買(mǎi)賣(mài)電力來(lái)獲得收益。另外，企業(yè)可以將獨立電池儲能電站作為服務(wù)提供商，向電力公司和用戶(hù)提供儲能、調峰等服務(wù)，以此獲得收益。另外，當前，**有必要深入地研究該項目，把握項目運營(yíng)管理要點(diǎn)，以此加大獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應用力度，保證相關(guān)主體的經(jīng)濟發(fā)展效益。

4.2加強電網(wǎng)接入

新能源發(fā)電已成為當今全球能源行業(yè)的熱點(diǎn)領(lǐng)域，而獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應用也越來(lái)越受到關(guān)注。然而，獨立電池儲能電站的接入面臨著(zhù)許多困難和挑戰，其中**要的是電網(wǎng)接入問(wèn)題。為了實(shí)現獨立電池儲能電站的有效應用，*須加強電網(wǎng)接入，以確保其與電網(wǎng)的穩定運行、安全交互和*效利用。本次主要從以下方面提出了對策，希望能夠提高電網(wǎng)接入水平。（1）制定電池儲能電站接入標準。制定符合電池儲能電站接入的技術(shù)標準和安全要求，明確電壓、頻率等技術(shù)指標，規定電池儲能電站的短路、漏電、過(guò)充等問(wèn)題的防范措施。（2）建立電池儲能電站接入審核機制。建立電池儲能電站接入審核機制，對電池儲能電站進(jìn)行審核，確保電池儲能電站符合接入標準和要求，同時(shí)監管電池儲能電站的運行情況，及時(shí)發(fā)現和處理問(wèn)題。（3）加強電池儲能電站與電網(wǎng)的協(xié)調。加強電池儲能電站與電網(wǎng)的協(xié)調，規定電池儲能電站的輸出功率和電網(wǎng)的負荷需求相匹配，避免對電網(wǎng)造成不必要的影響。（4）推廣智能電網(wǎng)技術(shù)。智能電網(wǎng)技術(shù)可以有效解決傳統電網(wǎng)運營(yíng)商的管理和運營(yíng)模式相對保守的問(wèn)題，提高電網(wǎng)的可靠性和穩定性，降低網(wǎng)損率。同時(shí)，智能電網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現電池儲能電站與電網(wǎng)的無(wú)縫連接，實(shí)現能量的*效交換。

4.3發(fā)展儲能技術(shù)

儲能技術(shù)在提高獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應用水平中起著(zhù)*要作用，為此有必要積*發(fā)展儲能技術(shù)，便于為獨立電池儲能電站建設以及新能源發(fā)電提供支持。具體可以從以下方面開(kāi)展工作：首先，加強電池儲能技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng )新，提高電池儲能密度和降低成本。例如，開(kāi)發(fā)新型電池材料，提高儲能密度；優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本；開(kāi)發(fā)新的儲能技術(shù)，如液流電池技術(shù)、*級電容器技術(shù)等。通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新和優(yōu)化，提高電池儲能技術(shù)的性能和降低成本，以滿(mǎn)足大規模應用的需求。其次，建立健全的政策體系和市場(chǎng)機制，促進(jìn)電池儲能技術(shù)的應用和推廣。例如，加大制定政策支持力度，鼓勵企業(yè)加大對電池儲能技術(shù)的投入和研發(fā)；建立健全的市場(chǎng)機制和交易規則，促進(jìn)電池儲能技術(shù)的應用和交易；加強對電池儲能技術(shù)的標準化和規范化管理，提高儲能技術(shù)的穩定性和可靠性。*后，加強國際合作和技術(shù)交流，加大電池儲能技術(shù)的創(chuàng )新和應用。例如，開(kāi)展國際合作項目，共同研究和開(kāi)發(fā)新型電池儲能技術(shù)；加強國際技術(shù)交流和合作，吸收國際**技術(shù)和經(jīng)驗，推動(dòng)電池儲能技術(shù)的發(fā)展和應用?？傊?，通過(guò)做好以上國際合作和技術(shù)交流工作，就容易提高電池儲能技術(shù)水平和質(zhì)量，促進(jìn)其在新能源發(fā)電中的應用。

5.Acrel-2000ES儲能柜能量管理系統

5.1系統概述

安科瑞儲能能量管理系統Acrel-2000ES，專(zhuān)門(mén)針對工商業(yè)儲能柜、儲能集裝箱研發(fā)的一款儲能EMS，具有完善的儲能監控與管理功能,涵蓋了儲能系統設備(PCS、BMS、電表、消防、空調等)的詳細信息,實(shí)現了數據采集、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、統計報表等功能。在應用上支持能量調度,具備計劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

5.2系統結構

Acrel-2000ES，可通過(guò)直采或者通過(guò)通訊管理或串口服務(wù)器將儲能柜或者儲能集裝箱內部的設備接入系統。系統結構如下：

5.3系統功能

5.3.1實(shí)時(shí)監測

系統人機界面友好，能夠顯示儲能柜的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測PCS、BMS以及環(huán)境參數信息，如電參量、溫度、濕度等。實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警、收益等信息。

5.3.2設備監控

系統能夠實(shí)時(shí)監測PCS、BMS、電表、空調、消防、除濕機等設備的運行狀態(tài)及運行模式。

PCS監控：滿(mǎn)足儲能變流器的參數與限值設置；運行模式設置；實(shí)現儲能變流器交直流側電壓、電流、功率及充放電量參數的采集與展示；實(shí)現PCS通訊狀態(tài)、啟停狀態(tài)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、異常告警等狀態(tài)監測。

BMS監控：滿(mǎn)足電池管理系統的參數與限值設置；實(shí)現儲能電池的電芯、電池簇的溫度、電壓、電流的監測；實(shí)現電池充放電狀態(tài)、電壓、電流及溫度異常狀態(tài)的告警。

空調監控：滿(mǎn)足環(huán)境溫度的監測，可根據設置的閾值進(jìn)行空調溫度的聯(lián)動(dòng)調節，并實(shí)時(shí)監測空調的運行狀態(tài)及溫濕度數據，以曲線(xiàn)形式進(jìn)行展示。

UPS監控：滿(mǎn)足UPS的運行狀態(tài)及相關(guān)電參量監測。

5.3.3曲線(xiàn)報表

系統能夠對PCS充放電功率曲線(xiàn)、SOC變換曲線(xiàn)、及電壓、電流、溫度等歷史曲線(xiàn)的查詢(xún)與展示。

5.3.4策略配置

滿(mǎn)足儲能系統設備參數的配置、電價(jià)參數與時(shí)段的設置、控制策略的選擇。目前支持的控制策略包含計劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制等。5.3.5實(shí)時(shí)報警

儲能能量管理系統具有實(shí)時(shí)告警功能，系統能夠對儲能充放電越限、溫度越限、設備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

5.3.6事件查詢(xún)統計

儲能能量管理系統能夠對遙信變位，溫濕度、電壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。

5.3.7遙控操作

可以通過(guò)每個(gè)設備下面的紅色按鈕對PCS、風(fēng)機、除濕機、空調控制器、照明等設備進(jìn)行相應的控制，但是當設備未通信上時(shí)，控制按鈕會(huì )顯示無(wú)效狀態(tài)。

5.3.8用戶(hù)權限管理

儲能能量管理系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶(hù)權限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如遙控的操作，數據庫修改等）?？梢远x不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

6.相關(guān)平臺部署硬件選型清單

7結語(yǔ)

綜上所述，獨立電池儲能電站的應用已經(jīng)成為新能源發(fā)電中不能或缺的組成部分。從太陽(yáng)能光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、微電網(wǎng)、智能電網(wǎng)、電動(dòng)汽車(chē)充電等方面來(lái)看，獨立電池儲能電站都具有廣泛的應用前景。相信隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展和政策的不斷完善，獨立電池儲能電站將為新能源發(fā)電提供更多的保障。

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