淺談移動(dòng)儲能系統的應用

摘 要：隨著(zhù)大量的風(fēng)電、光伏等新能源并入電網(wǎng)，尤其是大量的分布式電源并入用電側，將給電網(wǎng)平穩運行帶來(lái)一定挑戰。移動(dòng)儲能系統作為能源互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)主要組成部分，主要應用在能源互聯(lián)網(wǎng)的分布式能源與微網(wǎng)領(lǐng)域。本文提出的移動(dòng)儲能系統，采用一體式集裝箱設計方案，集成可靠的智能動(dòng)環(huán)監控系統，集裝箱環(huán)境支持系統及儲能電站監控管理系統，具備與電網(wǎng)即插即用的工作模式，可以方便應用于電網(wǎng)的支撐及區域性臨時(shí)供電支撐。

關(guān)鍵詞：能源互聯(lián)網(wǎng)； 移動(dòng)儲能 ；電池PACK

1 移動(dòng)儲能系統的背景

1.1 電化學(xué)儲能趨于成熟

儲能應用更多的是電化學(xué)儲能，還有鋰離子電池，鈉硫電池等等，從2016—2017年，所有規劃和在建項目已經(jīng) 達到1.6GW，政策、企業(yè)、技術(shù)成熟度、產(chǎn)品成本下降等呈現出猛增的態(tài)勢。

現在10MW甚至100MW并不是很新鮮的事。除此之外，成本下降也是一個(gè)非常好的消息，根據中國電力科學(xué)研究院的模型計算，到2020年儲能系統的建設成本額已經(jīng)基本達到營(yíng)收平衡點(diǎn)。

1.2 國內外儲能政策

國際方面，現在有10多個(gè)政策支撐儲能發(fā)展，有能源規劃裝備，有電力規劃還有新能源、電動(dòng)汽車(chē)等等，在國際相關(guān)的政策里，儲能是一個(gè)非常重要的支持要素。對于中國而言，政策在2017年10月11日發(fā)布，對儲 能現在和未來(lái)的發(fā)展提出了明確的目標，規定了五大任務(wù)，在指導意見(jiàn)出臺之后很多地方就開(kāi)始研究和出臺支持儲能發(fā)展的相關(guān)政策；2017年11月份出臺的43號文，在政策支持下，儲能份額由2015年的2%提高到了9%。

在一些應用領(lǐng)域，如重點(diǎn)設施短時(shí)間內保障供電，季節性區域內負荷曲線(xiàn)調整等方面，需要采用移動(dòng)式電力儲能系統。

2 移動(dòng)儲能系統的分類(lèi)

在傳統發(fā)電領(lǐng)域，移動(dòng)儲能主要起到輔助動(dòng)態(tài)運行、取代或延緩新建機組的作用；在可再生能源領(lǐng)域，移動(dòng)儲能主要起到削峰填谷和跟蹤計劃出力的作用；在輔助服務(wù)領(lǐng)域，移動(dòng)儲能主要起到調頻、調峰和備用容量的作用;在分布式能源與微網(wǎng)領(lǐng)域，儲能主要起到分時(shí)電價(jià)管理、容量費用管理和提高供電可靠性的作用。

2.1 大型電力儲能系統

大型電力儲能系統是對電網(wǎng)可靠運行的支撐，在調整負載曲線(xiàn)、削峰填谷、提高配電網(wǎng)設備與線(xiàn)路的利用效率、參于電網(wǎng)調頻、改善大電網(wǎng)的供電水平等方面具有重要作用。在一些應用領(lǐng)域，如重點(diǎn)設施短時(shí)間內保障供電，季節性區域內負荷曲線(xiàn)調整等方面，需要采用移動(dòng)式電力儲能系統。大規模移動(dòng)儲能系統采用一體式集裝箱設計方案，集成可靠的智能動(dòng)環(huán)監控系統，集裝箱環(huán)境支持系統及儲能電站監控管理系統，具備與電網(wǎng)即插即用的工作模式，可以方便應用于電網(wǎng)的支撐及區域性臨時(shí)供電支撐。

2.2 中型電力儲能系統

中型電力儲能系統如移動(dòng)充電設備，也就是電動(dòng)車(chē)、樓宇、大型會(huì )議、充電站（樁）等臨時(shí)需要充電的用電設備“充電寶”，可以有效應對臨時(shí)用電、老舊小區電網(wǎng)改造難導致的電力增容和應急負荷等難題，也解決了小區停車(chē)位不固定、充電不方便的問(wèn)題。例如北京的“移動(dòng)充電寶”，2018年2月，北京的新能源車(chē)主就可以在“易充網(wǎng)”上看到電子版的充電樁地圖，地圖囊括所有快速充電樁和慢速充電樁的地理位置信息和相應的數量信息，隨時(shí)隨地查詢(xún)到充電樁信息。

2.3 小型移動(dòng)儲能系統

家用儲能系統主要指安裝在居民住宅或者企業(yè)園區的的小型儲能系統，其運行模式包括獨立運行、與小型風(fēng)機、屋頂光伏等可再生能源發(fā)電設備配套運行以及家用儲熱設備等。家用儲能系統的應用包括：電費管理、控制用電成本（低充高放）；供電可靠性；分布式可再生能源接入；電動(dòng)汽車(chē)儲能電池應用等。

3 移動(dòng)儲能系統的作用

（1）解決“發(fā)電與用電的時(shí)差矛盾”和“間歇式可再生能源發(fā)電直接并網(wǎng)沖擊電網(wǎng)”，平滑出力及調節電能品質(zhì)。

（2）將“谷電”存儲在儲能電池中，在高峰期釋放出來(lái)應用于生產(chǎn)、運營(yíng)，不僅可以減輕電網(wǎng)負荷負擔，還可以降低運營(yíng)成本。

（3）將儲能系統應用于、醫院、數據、精密制造、軍事指揮等重要部門(mén)的備用電站，可在非常時(shí)期保證穩定、及時(shí)的應急電力供應。

（4）儲能系統還可以為實(shí)現資源的優(yōu)化配置（燃料、太陽(yáng)能和風(fēng)能）、資源整合、電網(wǎng)穩定性（頻率和電壓）以及負載管理服務(wù)提供支持。

4 移動(dòng)儲能系統的組成

采用一體式集裝箱設計方案，集成可靠的智能動(dòng)環(huán)監控系統，集裝箱環(huán)境支持系統及儲能電站監控管理系統，具備與電網(wǎng)即插即用的工作模式，可以方便應用于電網(wǎng)的支撐及區域性臨時(shí)供電支撐。將電池PACK、變流器（PCS）、配電裝置等集成在一起，提供多種電氣接口（交流輸出/直流輸出/快充。同時(shí)配備電池狀態(tài)檢測、PCS狀態(tài)監控、火災預警與自動(dòng)滅火裝置等安全措施，具有“可移動(dòng)、大容量、大功率、遠程調度、低噪音、節能減排、綠色環(huán)?！钡奶攸c(diǎn)。實(shí)現用戶(hù)與一體化終端的人機互動(dòng)，具備光伏發(fā)電的信息采集與監控功能，從而為應急救援、后勤保障、移動(dòng)充電等提供快速、可靠、高質(zhì)量的電能。當前，移動(dòng)儲能在用戶(hù)側的應用主要包括以下5個(gè)方面：峰谷套利、需量電費管理、動(dòng)態(tài)增容、需求響應以及提高新能源自用率。

5 移動(dòng)儲能系統典型設計

以1MW/1MWh集裝箱儲能系統為例，系統一般由儲能電池系統、監控系統、電池管理單元、消防系統、空調、儲能變流器及隔離變壓器組成，并集成在一個(gè)40英尺集裝箱內。

其中電池系統主要由電芯串并聯(lián)構成：首先十幾組電芯通過(guò)串并聯(lián)組成電池箱，然后電池箱通過(guò)串聯(lián)組成電池組串并提升系統電壓，將電池組串進(jìn)行并聯(lián)提升系統

容量，并集成安裝在電池柜內。

監控系統主要實(shí)現對外通信、網(wǎng)絡(luò )數據監控和數據采集、分析和處理的功能，保證數據監控準確、電壓電流采樣精度高、數據同步率及遙控命令執行速度快；電池管理單元擁有高精度的單體電壓檢測與電流檢測功能，保證電芯模塊的電壓均衡，避免電池模塊間產(chǎn)生環(huán)流，影響系統運行效率。

為了保證系統的安全，集裝箱內配置了消防及空調系統，其中消防系統通過(guò)煙霧傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、應急燈等安全設備感知火警，并自動(dòng)滅火；空調系統根據外部環(huán)境溫度，通過(guò)熱管理策略控制空調冷熱系統，保證集裝箱內溫度處于合適區間，延長(cháng)電池使用壽命。

6.安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統概述

6.1概述

安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統，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。在高級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。

6.2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：

6.3接入設備

Acrel-2000ES，具備多種接口，多種協(xié)議對接的能力，支持多種設備接入。

6.4系統功能

6.4.1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。

6.4.2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。

6.4.3 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。

6.4.4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。

6.4.5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。

6.4.6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。

6.4.7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)。

6.4.8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。

6.4.9安科瑞配套產(chǎn)品

7 結語(yǔ)

移動(dòng)式儲能系統以其較為突出的靈活便捷性已廣泛應用于電力系統輸發(fā)配送等領(lǐng)域。與傳統固定式儲能電站相比，集裝箱儲能系統的模塊化設計采用了國際標準化的集裝箱尺寸，允許遠洋和公路運輸，可以通過(guò)高架起重機進(jìn)行吊裝，可移動(dòng)性強，不受地域限制。另外集裝箱儲能系統可進(jìn)行工廠(chǎng)化生產(chǎn)，直接在車(chē)間進(jìn)行組裝調試，大大節約了工程的施工和運維成本，并實(shí)現事故隔離。相信隨著(zhù)電池本體技術(shù)的不斷突破，移動(dòng)式儲能系統的能量密度將

進(jìn)一步提升，成本也會(huì )大幅度下降，移動(dòng)式儲能系統的實(shí)際價(jià)值將不斷體現，應用范圍也會(huì )不斷擴張，未來(lái)必定會(huì )成為推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費革命的重要載體，是能源互聯(lián)網(wǎng)中極具發(fā)展前景的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)。

參考文獻

1. 周林，黃勇，郭珂，等.微電網(wǎng)儲能技術(shù)研究綜述[J].

2. 魏增福,鄭金.應用于智能電網(wǎng)的儲能技術(shù)[J].

3. 駱妮,李建林.儲能技術(shù)在電力系統中的研究進(jìn)展[J].

4. 韓平軍，程遠燊，張昉.移動(dòng)儲能系統的應用研究

5. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.5版.

作者簡(jiǎn)介：

王曉昭，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，電話(huà)：18702112137（微信同號）