新型儲能發(fā)展面臨的難點(diǎn)分析及相應管理平臺的設計應用

安科瑞虞佳豪

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據中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )儲能應用分會(huì )公開(kāi)資料顯示，2022年我國新型儲能新增物理儲能裝機規模分別為：蓄熱蓄冷新增裝機容量為69.6MW，壓縮空氣儲能新增裝機容量為115MW,飛輪儲能新增裝機容量為17.4MW?；瘜W(xué)儲能新增裝機規模分別為：鋰離子電池儲能新增裝機容量5.4GW，占電化學(xué)儲能比例高達96.4%，液流電池儲能累計投運裝機容量為132.2MW，占新增儲能裝機總量的0.6%。

當前國家出臺的一系列新型儲能政策，給相關(guān)企業(yè)帶來(lái)了較大的發(fā)展空間和市場(chǎng)機遇。如零碳未來(lái)(重慶)能源發(fā)展有限公司，一直致力于熱(冷)儲能的技術(shù)研究，已經(jīng)在山東新泰、四川綿陽(yáng)、江西南城建立了新型儲能產(chǎn)業(yè)化基地，三大生產(chǎn)基地建成投產(chǎn)后，年產(chǎn)相變材料約15萬(wàn)噸，產(chǎn)值超過(guò)30億元?！?/span>

盡管新型儲能技術(shù)在近年來(lái)取得了顯著(zhù)進(jìn)展，但仍需要應對來(lái)自各個(gè)方面的挑戰。王會(huì )指出，一是高成本的挑戰，比如儲熱領(lǐng)域，目前面臨材料成本高，限制了其大規模應用。二是循環(huán)壽命和穩定性的挑戰，比如部分新型電池、儲熱材料等在循環(huán)壽命和穩定性方面還存在挑戰。三是資源依賴(lài)和環(huán)境影響，某些新型儲能技術(shù)對特定材料或稀有資源的依賴(lài)較高，這可能引發(fā)供應風(fēng)險和環(huán)境問(wèn)題，例如鋰離子電池需要大量的鋰資源。四是缺乏標準和規范，目前標準和規范相對不完善，部分新型儲能技術(shù)缺乏統一的測試方法、安全標準和性能評價(jià)方法，這給技術(shù)推廣和市場(chǎng)發(fā)展帶來(lái)了一定的不確定性。此外，相關(guān)法律法規不完善、儲能系統安全問(wèn)題等仍需進(jìn)一步攻關(guān)。

為推動(dòng)新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，江西南城縣委、縣人民政府出臺了一系列支持鼓勵政策，通過(guò)產(chǎn)業(yè)資金扶持、生產(chǎn)基地建設、產(chǎn)業(yè)引導等‘一企一策’的政策措施，在企業(yè)落戶(hù)、工廠(chǎng)建設、供應鏈金融、產(chǎn)業(yè)引導資金等方面給與了大力的支持，為企業(yè)快速發(fā)展注入了強大的活力?！眲㈢鞅硎?，新型儲能已經(jīng)得到了政府、市場(chǎng)的廣泛認可，對培育和壯大儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的意義。

我國在新型儲能領(lǐng)域的建設和發(fā)展可以追溯到2009年發(fā)布的《節能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃》，將新能源汽車(chē)和新型儲能技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。隨后，相繼出臺了一系列政策和計劃，以促進(jìn)新型儲能技術(shù)的發(fā)展。

2010年，啟動(dòng)了國家科技重大專(zhuān)項“先進(jìn)儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新”，加大對新型儲能技術(shù)的研發(fā)和支持力度。2013年，發(fā)布了《儲能技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)圖》，明確了儲能技術(shù)發(fā)展的目標和路徑?！笆濉币詠?lái)，我國新型儲能行業(yè)整體處于由研發(fā)示范向商業(yè)化初期過(guò)渡階段，在技術(shù)裝備研發(fā)、示范項目建設、商業(yè)模式探索、政策體系構建等方面取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，市場(chǎng)應用規模穩步擴大。

“當前在‘雙碳’背景下，新型儲能產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了‘萬(wàn)億級’藍海，產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)廣闊、發(fā)展潛力巨大?！痹搮^工信局總工程師譚志彬表示，《措施》的出臺是廣州開(kāi)發(fā)區搶抓新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰略機遇的創(chuàng )新實(shí)踐，該區將依托國家新能源綜合利用示范區建設，強化政策引導，從供給側入手、在制造端發(fā)力、以硬科技為導向、以產(chǎn)業(yè)化為目標，聚焦新型儲能全產(chǎn)業(yè)鏈條及多場(chǎng)景應用示范，聚力打造具有核心競爭力的新型儲能產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新高地。

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統能夠對企業(yè)微電網(wǎng)的源（市電、分布式光伏、微型風(fēng)機）、網(wǎng)（企業(yè)內部配電網(wǎng)）、荷（固定負荷和可調負荷）、儲能系統、新能源汽車(chē)充電負荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和優(yōu)化控制，保護微電網(wǎng)儲能系統運行安全，實(shí)現不同目標下源網(wǎng)荷儲資源之間的靈活互動(dòng)，增加多策略控制下系統的穩定運行。同時(shí)促進(jìn)新能源消納、合理削峰填谷，減少電網(wǎng)建設投資，提升微電網(wǎng)運行安全，降低運行成本。

3.1 數據采集及處理

系統通過(guò)測控單元與儲能裝置、電池管理系統(BMS)、汽車(chē)充電樁、風(fēng)機逆變器、光伏逆變器進(jìn)行實(shí)時(shí)信息的采集和處理，實(shí)時(shí)采集模擬量、開(kāi)關(guān)量。

圖1 企業(yè)微電網(wǎng)光伏、儲能數據統計

3.2 監視報警

微電網(wǎng)能量管理系統應具有事故報警和預告報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動(dòng)作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態(tài)異常信息或電芯過(guò)壓、電芯欠壓、電池簇過(guò)壓告警、電池簇欠壓告警等，保障儲能系統運行安全。

圖2 儲能系統告警記錄

3.3 運行監控

微電網(wǎng)能量管理系統是儲能系統與運行人員聯(lián)系的主要方式，系統可提供重要參數的顯示和必要操作，包括儲能系統主要儲能裝機容量、單次充放電量與時(shí)間、SOC曲線(xiàn)、收益及儲能系統運行狀態(tài)參數，手動(dòng)和自動(dòng)控制，控制調節對象包括直流開(kāi)關(guān)、各電壓等級的電動(dòng)操作開(kāi)關(guān)、主要設備的啟動(dòng)退出、PCS功率設定、裝置運行參數設定等。

圖3 企業(yè)微電網(wǎng)運行監測

3.4 光伏運行監控

監測企業(yè)分布式光伏電站運行情況，包括逆變器運行數據、光伏發(fā)電效率分析、發(fā)電量及收益統計以及光伏發(fā)電功率控制。

圖4 光伏運行監測

3.5 儲能管理

監測儲能系統、電池管理系統(BMS)和儲能變流器(PCS)運行，包括運行模式、功率控制模式，功率、電壓、電流、頻率等預定值信息、儲能電池充放電電壓、電流、SOC、溫度，根據企業(yè)峰谷特點(diǎn)和電價(jià)波動(dòng)設置儲能系統的充放電策略，控制儲能系統充放電模式，實(shí)現削峰填谷，降低企業(yè)用電成本。

圖5 儲能管理

3.6 充電樁監測

系統具備和企業(yè)充電樁系統或設備的軟件接口，充電樁數據接入微電網(wǎng)能量管理系統進(jìn)行集中監控，監測充電樁的運行狀態(tài)，根據企業(yè)負荷率變化控制和調節充電樁的充電功率，使企業(yè)微電網(wǎng)穩定安全運行。

3.7 電能質(zhì)量監測

監測微電網(wǎng)重要回路的電壓波動(dòng)與閃變、電壓暫升/暫降、短時(shí)中斷情況，實(shí)時(shí)記錄事件并故障錄波，為電能質(zhì)量分析與治理提供數據來(lái)源。及時(shí)采取相應的措施提高配電系統的可靠性，減少因諧波造成的供電事故的發(fā)生。

3.8 自診斷和自恢復

系統具備在線(xiàn)診斷能力，對系統自身的軟硬件運行狀況進(jìn)行診斷，發(fā)現異常時(shí)，予以報警和記錄，必要時(shí)采取自動(dòng)恢復措施。

4微電網(wǎng)數字化系統硬件設備

除了微電網(wǎng)能量管理系統軟件外，還具備現場(chǎng)傳感器、智能網(wǎng)關(guān)等設備，還包括了高低壓配電綜合保護和監測產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置、電能質(zhì)量治理、新能源充電樁、電氣消防類(lèi)解決方案等，可以為企業(yè)微電網(wǎng)數字化提供一站式服務(wù)能力。

5結束語(yǔ)

在雙碳目標以及電網(wǎng)運行安全要求驅動(dòng)下，儲能行業(yè)未來(lái)將會(huì )得到越來(lái)越多的政策支持，可以想象未來(lái)也會(huì )有越來(lái)越多的資本投入促使行業(yè)迅速發(fā)展，從而提高電網(wǎng)運行安全，提升電能使用效率。但是微電網(wǎng)系統，特別是儲能電站的運行安全不容忽視，需要嚴格按照標準，建立微電網(wǎng)能量監測系統對儲能電站進(jìn)行監視、預警和控制，保障安全生產(chǎn)。