安科瑞 陳聰

摘要：隨著(zhù)我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，能源消耗不斷增加，環(huán)境污染日趨嚴重。為了解決能源危機問(wèn)題，國家大力支持發(fā)展新能源行業(yè)。我國在新能源發(fā)電技術(shù)上已經(jīng)取得了較大的進(jìn)步，但是由于受到技術(shù)及政策等因素的影響，新能源發(fā)電仍然存在一定的問(wèn)題，并且由于風(fēng)能和太陽(yáng)能具有不穩定性等特點(diǎn)，會(huì )對電網(wǎng)產(chǎn)生嚴重影響。為解決這個(gè)問(wèn)題，需在風(fēng)電和光伏工程中應用儲能技術(shù)，這樣能有效地提高風(fēng)電和光伏發(fā)電系統的穩定性與安全性?；诖?，對新能源風(fēng)電和光伏工程中儲能技術(shù)應用的意義進(jìn)行分析，同時(shí)探討相關(guān)的儲能技術(shù)，并研究其具體的應用，以更好地利用清潔能源。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；光伏發(fā)電；儲能系統；遠程監測；故障診斷

1引言

隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，能源問(wèn)題變得日益突出，世界各國都開(kāi)始將目光投向新能源的開(kāi)發(fā)利用。新能源發(fā)電是解決能源危機的重要途徑之一，我國逐漸認識到發(fā)展新能源的重要性，積極地對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)。

在我國風(fēng)電和光伏發(fā)電的應用中，通常會(huì )面臨以下問(wèn)題：由于風(fēng)電和光伏發(fā)電的間歇性、波動(dòng)性等特點(diǎn)，會(huì )對電網(wǎng)造成一定影響。為了解決這個(gè)問(wèn)題，就需在風(fēng)電和光伏工程中應用儲能技術(shù)。由于風(fēng)能和太陽(yáng)能具有不穩定性的特點(diǎn)，會(huì )對電網(wǎng)造成了一定的影響，因此，在風(fēng)電和光伏工程中應用儲能技術(shù)具有重要意義。

2儲能技術(shù)應用的意義

2.1　增強對電網(wǎng)的調峰能力

為了保障新能源風(fēng)電和光伏發(fā)電工程的穩定運行，需采用相應的技術(shù)對其進(jìn)行調節，其中儲能技術(shù)已經(jīng)成為調節新能源風(fēng)電和光伏發(fā)電工程中*主要的方式之一。通過(guò)采用儲能技術(shù)對新能源風(fēng)電和光伏發(fā)電工程進(jìn)行調節，可有效地提高新能源風(fēng)電和光伏發(fā)電工程對電網(wǎng)的調峰能力，使其能夠在電網(wǎng)負荷低谷時(shí)期及時(shí)地對負荷進(jìn)行轉移。因為在新能源風(fēng)電和光伏發(fā)電工程中，其發(fā)電規模的變化與電網(wǎng)負荷的變化有著(zhù)非常密切的關(guān)系，可通過(guò)電網(wǎng)負荷曲線(xiàn)的變化情況來(lái)對儲能技術(shù)進(jìn)行分析，從而對儲能裝置進(jìn)行有效的控制，使其在電網(wǎng)負荷低谷時(shí)期對新能源風(fēng)電和光伏發(fā)電工程進(jìn)行調用[2]。

2.2　提高能源利用率

新能源風(fēng)電和光伏發(fā)電在我國的能源結構中占據越來(lái)越重要的地位，然而這兩種能源的利用效率受到自然條件，尤其是天氣因素的影響。風(fēng)能和太陽(yáng)能的發(fā)電能力隨著(zhù)風(fēng)向、光照強度的變化而波動(dòng)，這導致了能源的利用率在一定程度上受到限制。為了解決這一問(wèn)題，儲能技術(shù)的引入成為一種有效的解決方案。儲能系統可以?xún)Υ娑嘤嗟碾娔?，在電力需求高峰時(shí)期釋放，從而平衡電網(wǎng)負荷，這不僅可以充分利用低谷時(shí)期的電能，還可以提高新能源的利用率。與此同時(shí)，在新能源發(fā)電過(guò)程中，儲能系統的作用相當于一個(gè)“調節器”，其能夠在電網(wǎng)負荷波動(dòng)時(shí)保持電力供應的穩定，這不僅可降低對傳統能源的依賴(lài)，還可減少能源浪費，為我國實(shí)現可持續發(fā)展目標提供了有力支持[3]。此外，通過(guò)引入和優(yōu)化儲能技術(shù)，可*大限度克服天氣條件對新能源發(fā)電的制約，提高能源利用率，進(jìn)一步降低對傳統能源的依賴(lài)；而且儲能技術(shù)還可助力我國實(shí)現能源產(chǎn)業(yè)的轉型升級，推動(dòng)綠色低碳經(jīng)濟的發(fā)展。

3新能源風(fēng)電和光伏工程中的儲能技術(shù)

3.1　電化學(xué)儲能技術(shù)

電化學(xué)儲能技術(shù)在新能源領(lǐng)域的應用日益廣泛，特別是在風(fēng)電和光伏工程中，已成為一種重要的儲能手段。這種技術(shù)的原理，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將電能轉化為化學(xué)能進(jìn)行儲存，以便在需要的時(shí)候再將化學(xué)能轉化為電能輸出。這一過(guò)程體現了能量的轉化和儲存，從而為新能源的穩定供應提供了保障。電化學(xué)儲能技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)：首先是儲能密度高，這意味著(zhù)在相同的體積或重量下，其能儲存更多的能量；其次實(shí)循環(huán)壽命長(cháng)，這意味著(zhù)其可以反復充放電多次，而不會(huì )明顯影響其性能；*后是響應速度快，這使得其在應對電力系統中的瞬時(shí)負荷變化時(shí)表現出較高的靈活性。在我國，電化學(xué)儲能技術(shù)已經(jīng)在大規模的風(fēng)電和光伏發(fā)電系統中得到廣泛應用，其中鋰離子電池和鈉硫電池等是典型的代表。鋰離子電池由于其高能量密度、長(cháng)循環(huán)壽命和環(huán)境友好性，在我國得到了優(yōu)先推廣；鈉硫電池則因其在大規模儲能系統中的優(yōu)勢，如占地面積小、建設成本低、運行維護簡(jiǎn)便等，也在我國得到了廣泛應用[4]。

3.2　電容器儲能技術(shù)

*級電容器作為一種電能儲存設備，以其高功率密度、長(cháng)壽命和快速充放電特性在眾多儲能技術(shù)中脫穎而出。與電化學(xué)儲能技術(shù)相比，*級電容器在功率密度方面具有明顯優(yōu)勢，使其在需要快速響應和瞬時(shí)高峰負荷的情況下具有較高的靈活性，這使得*級電容器在新能源發(fā)電領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。*級電容器是一種能量?jì)Υ嬖O備，其工作原理是利用電極材料和電解質(zhì)的電化學(xué)反應來(lái)實(shí)現電能的儲存和釋放。與電池相比，*級電容器具有更快的充放電速度和更高的功率密度，但能量密度相對較低。此外，由于其高功率密度和快速充放電特性，*級電容器在新能源發(fā)電系統中得到了廣泛的應用。首先，新能源發(fā)電過(guò)程中，如風(fēng)能和太陽(yáng)能，受到自然條件的影響，輸出功率存在較大波動(dòng)，而*級電容器可實(shí)時(shí)調整發(fā)電系統的功率輸出，使其在瞬時(shí)高峰負荷和快速響應情況下保持穩定。其次，*級電容器可以?xún)Υ嫘履茉窗l(fā)電系統產(chǎn)生的高峰負荷電力，并在需要時(shí)釋放，從而降低對電網(wǎng)的壓力，提高系統的運行效率[5]。

3.3　氫能儲能技術(shù)

氫能儲能技術(shù)是一種將電能轉化為氫能進(jìn)行儲存，并在需要時(shí)將氫能轉化為電能輸出的技術(shù)。氫能儲能技術(shù)在新能源領(lǐng)域具有巨大的潛力，主要是因為氫是一種清潔的能源，其燃燒產(chǎn)物僅為水，無(wú)任何污染。此外，氫能儲能技術(shù)的儲能密度高，能量轉換效率高，且具有廣泛的來(lái)源。在風(fēng)電和光伏工程中，氫能儲能技術(shù)可以用于平滑電網(wǎng)負荷波動(dòng)，提高新能源的利用率。氫能儲能技術(shù)的應用主要包括氫燃料電池和氫儲能系統等，氫燃料電池是一種將氫能直接轉化為電能的設備，具有*效、清潔、無(wú)噪聲等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在一些發(fā)達國家得到了廣泛應用。同時(shí)，氫儲能系統是將氫能儲存于特定的容器中，以便在需要時(shí)轉化為電能輸出，其主要包括氫氣儲存罐、氫氣壓縮機、氫氣輸送管道等設備。在我國，氫能儲能技術(shù)尚處于研究和發(fā)展階段，但已有一些項目開(kāi)始投入使用，預計在未來(lái)幾年內，氫能儲能技術(shù)將在我國的新能源領(lǐng)域得到廣泛應用。

3.4　壓縮空氣儲能技術(shù)

壓縮空氣儲能技術(shù)是一種利用壓縮空氣的原理來(lái)實(shí)現電能儲存和釋放的技術(shù)，在新能源風(fēng)電和光伏工程中，壓縮空氣儲能技術(shù)具有很大的應用價(jià)值。壓縮空氣儲能技術(shù)的原理是：在電網(wǎng)負荷低谷時(shí)期，利用新能源發(fā)電設備產(chǎn)生的多余電能對空氣進(jìn)行壓縮，將電能轉化為壓縮空氣能儲存起來(lái)；在電網(wǎng)負荷高峰時(shí)期，釋放壓縮空氣，通過(guò)膨脹驅動(dòng)渦輪發(fā)電機發(fā)電，將壓縮空氣能轉化為電能輸出，這一過(guò)程實(shí)現了新能源電能在低谷時(shí)期的儲存和高峰時(shí)期的釋放，有效平衡了電網(wǎng)負荷。壓縮空氣儲能技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有：①儲能密度較高，可以在較小的空間內儲存大量的能量；②儲能設備相對簡(jiǎn)單，主要包括壓縮機、儲氣罐和渦輪發(fā)電機等，降低了投資成本；③壓縮空氣儲能技術(shù)具有良好的環(huán)保性能，因為其不使用任何化學(xué)介質(zhì)，能量轉換過(guò)程中沒(méi)有污染物排放。然而，壓縮空氣儲能技術(shù)也存在一定的局限性，例如對地理環(huán)境和氣候條件的依賴(lài)較大，壓縮空氣的儲存和釋放過(guò)程中能量損失較大，以及設備占地面積較高等。為了克服這些局限性，研究人員應該不斷優(yōu)化壓縮空氣儲能技術(shù)，如提高壓縮機和渦輪機的效率、降低能量損失、研究新型材料和結構、減小設備占地面積，以及探索適應不同地理環(huán)境和氣候條件的儲能方案。

3.5　抽水儲能技術(shù)

抽水儲能技術(shù)是一種利用高低水位差來(lái)實(shí)現電能儲存和釋放的技術(shù)，其在新能源風(fēng)電和光伏工程中具有廣泛的應用價(jià)值。抽水儲能技術(shù)的原理是：在電網(wǎng)負荷低谷時(shí)期，利用新能源發(fā)電設備產(chǎn)生的多余電能驅動(dòng)水泵，將低水位的水抽到高水位的水庫中儲存；在電網(wǎng)負荷高峰時(shí)期，釋放水庫中的水，通過(guò)水輪發(fā)電機發(fā)電，將水的重力勢能轉化為電能輸出。抽水儲能技術(shù)可以在較大的地理空間內儲存大量的能量，而且相關(guān)設備相對簡(jiǎn)單，主要包括水泵、水輪發(fā)電機和水庫等，降低了投資成本。此外，抽水儲能技術(shù)還可以利用抽水蓄能電站對電網(wǎng)負荷進(jìn)行調節，在電網(wǎng)出現負荷低谷時(shí)，利用抽水蓄能電站的蓄電能力將多余的電力儲存起來(lái)；在電網(wǎng)出現負荷高峰時(shí)，將多余的電力釋放到電網(wǎng)中，減少了對電網(wǎng)的沖擊。

4新能源風(fēng)電和光伏工程中儲能技術(shù)應用

4.1　儲能技術(shù)在風(fēng)電工程中的應用

在風(fēng)電工程領(lǐng)域，儲能技術(shù)發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用，其應用主要可以從以下三個(gè)方面進(jìn)行闡述：

1. 儲能技術(shù)在風(fēng)電發(fā)電系統中起到了平衡功率波動(dòng)的作用。風(fēng)能的間歇性和不確定性，使得風(fēng)電發(fā)電系統的輸出功率存在較大的波動(dòng)，而儲能技術(shù)的應用能夠有效地緩解這些波動(dòng)，從而提高風(fēng)電發(fā)電系統的穩定性和可靠性。儲能設備可在風(fēng)電發(fā)電系統輸出功率較低的時(shí)候，將電能儲存起來(lái)，以便在輸出功率波動(dòng)時(shí)釋放，保持系統的平穩運行[6]。

（2）儲能技術(shù)有助于提高風(fēng)電發(fā)電系統的運行效率。通過(guò)儲能設備，風(fēng)電發(fā)電系統可以在輸出功率較低的時(shí)候儲存電能，以便在需要的時(shí)候釋放，從而平衡電力需求和供應之間的矛盾，提高系統的運行效率。此外，儲能技術(shù)還可以?xún)?yōu)化風(fēng)電發(fā)電系統的調度和運行管理，實(shí)現對風(fēng)能的*效利用。

（3）儲能技術(shù)可以降低風(fēng)電發(fā)電系統對電網(wǎng)的依賴(lài)。在并網(wǎng)運行過(guò)程中，風(fēng)電發(fā)電系統經(jīng)常會(huì )遇到電網(wǎng)頻率波動(dòng)、電壓不穩定等問(wèn)題。儲能技術(shù)的應用可有效地解決這些問(wèn)題，提高風(fēng)電發(fā)電系統的自主運行能力，降低對電網(wǎng)的依賴(lài)程度。

4.2　儲能技術(shù)在光伏工程中的應用

在光伏工程領(lǐng)域，儲能技術(shù)同樣具有重要應用價(jià)值，具體表現在以下幾個(gè)方面：

1. 儲能技術(shù)能夠平滑光伏發(fā)電系統的功率輸出波動(dòng)。由于光伏發(fā)電受天氣和季節影響，發(fā)電量存在一定波動(dòng)，儲能技術(shù)的應用可以有效地平衡這些波動(dòng)，提高光伏發(fā)電系統的穩定性和可靠性。

2. 儲能技術(shù)有助于提高光伏發(fā)電的能源利用率。光伏發(fā)電系統在夜間或陰雨天無(wú)法發(fā)電，導致能源浪費，而通過(guò)儲能技術(shù)，可以將多余的電能儲存起來(lái)，以便在發(fā)電不足的時(shí)候供給電網(wǎng)，從而提高光伏發(fā)電的能源利用率。

3. 儲能技術(shù)有助于促進(jìn)光伏發(fā)電的可持續發(fā)展。儲能設備可以提高光伏發(fā)電的系統容量，使得光伏發(fā)電在同等占地面積下產(chǎn)生更多的電力。此外，儲能技術(shù)可以實(shí)現光伏發(fā)電的峰谷電價(jià)政策，進(jìn)一步降低發(fā)電成本，提高光伏發(fā)電的經(jīng)濟效益。

（4）儲能技術(shù)可以提高光伏發(fā)電在電網(wǎng)中的競爭力。儲能設備的應用可使得光伏發(fā)電更加靈活，適應電力市場(chǎng)的需求。在電網(wǎng)調峰、應急供電等方面，儲能技術(shù)具有顯著(zhù)的優(yōu)勢，有助于提高光伏發(fā)電在電網(wǎng)中的競爭力。

5安科瑞Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統

5.1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。5.2應用場(chǎng)景

適用于工商業(yè)儲能電站、新能源配儲電站。

5.3系統結構

5.4系統功能

（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。

（2）智能監控

對系統環(huán)境、光伏組件、光伏逆變器、風(fēng)電控制逆變一體機、儲能電池、儲能變流器、用電設備等進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，掌握微電網(wǎng)系統的運行狀況。

（3）功率預測

對分布式發(fā)電系統進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預測，并展示合格率及誤差分析。

（4）電能質(zhì)量

實(shí)現整個(gè)微電網(wǎng)系統范圍內的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續性的監測。如電壓諧波、電壓閃變、電壓不平衡等穩態(tài)數據和電壓暫升/暫降、電壓中斷暫態(tài)數據進(jìn)行監測分析及錄波展示，并對電壓、電流瞬變進(jìn)行監測。

（5）可視化運行

實(shí)現微電網(wǎng)無(wú)人值守，實(shí)現數字化、智能化、便捷化管理;對重要負荷與設備進(jìn)行不間斷監控。

（6）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。

（7）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。

（8）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)。

（9）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。

6硬件及其配套產(chǎn)品

7結束語(yǔ)

總而言之，隨著(zhù)我國新能源發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，儲能技術(shù)也在不斷完善和改進(jìn)。在新能源風(fēng)電和光伏工程中，儲能技術(shù)能夠發(fā)揮出重要作用。因為儲能技術(shù)能夠將風(fēng)電和光伏發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的能量存儲起來(lái)，然后再進(jìn)行合理的分配和利用，從而提高新能源的利用率，同時(shí)儲能技術(shù)還可以實(shí)現對電壓波動(dòng)和頻率波動(dòng)的有效控制，保證電網(wǎng)系統的穩定性和可靠性。

參考文獻

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