新型儲能發(fā)展面臨的難點(diǎn)分析及相應(yīng)管理平臺的設(shè)計應(yīng)用

安科瑞虞佳豪

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

當(dāng)前國家出臺的一系列新型儲能政策，給相關(guān)企業(yè)帶來了較大的發(fā)展空間和市場機(jī)遇。如零碳未來(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、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15萬噸，產(chǎn)值超過30億元。“

盡管新型儲能技術(shù)在近年來取得了顯著進(jìn)展，但仍需要應(yīng)對來自各個方面的挑戰(zhàn)。王會指出，一是高成本的挑戰(zhàn)，比如儲熱領(lǐng)域，目前面臨材料成本高，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。二是循環(huán)壽命和穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)，比如部分新型電池、儲熱材料等在循環(huán)壽命和穩(wěn)定性方面還存在挑戰(zhàn)。三是資源依賴和環(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較高，這可能引發(fā)供應(yīng)風(fēng)險和環(huán)境問題，例如鋰離子電池需要大量的鋰資源。四是缺乏標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，目前標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范相對不完善，部分新型儲能技術(shù)缺乏統(tǒng)一的測試方法、安全標(biāo)準(zhǔn)和性能評價方法，這給技術(shù)推廣和市場發(fā)展帶來了一定的不確定性。此外，相關(guān)法律法規(guī)不完善、儲能系統(tǒng)安全問題等仍需進(jìn)一步攻關(guān)。

為推動新型儲能產(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，通過產(chǎn)業(yè)資金扶持、生產(chǎn)基地建設(shè)、產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)等‘一企一策’的政策措施，在企業(yè)落戶、工廠建設(shè)、供應(yīng)鏈金融、產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)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(qiáng)大的活力?！眲㈢鞅硎?，新型儲能已經(jīng)得到了政府、市場的廣泛認(rèn)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(shè)和發(fā)展可以追溯到2009年發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，將新能源汽車和新型儲能技術(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，啟動了國家科技重大專項“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)展路線圖》，明確了儲能技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)和路徑?！笆濉币詠恚覈滦蛢δ苄袠I(yè)整體處于由研發(fā)示范向商業(yè)化初期過渡階段，在技術(shù)裝備研發(fā)、示范項目建設(shè)、商業(yè)模式探索、政策體系構(gòu)建等方面取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，市場應(yīng)用規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)大。

“當(dāng)前在‘雙碳’背景下，新型儲能產(chǎn)業(yè)迎來了‘萬億級’藍(lán)海，產(chǎn)業(yè)市場廣闊、發(fā)展?jié)摿薮蟆！痹搮^(qū)工信局總工程師譚志彬表示，《措施》的出臺是廣州開發(fā)區(qū)搶抓新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略機(jī)遇的創(chuàng)新實(shí)踐，該區(qū)將依托國家新能源綜合利用示范區(qū)建設(shè)，強(qiáng)化政策引導(dǎo)，從供給側(cè)入手、在制造端發(fā)力、以硬科技為導(dǎo)向、以產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo)，聚焦新型儲能全產(chǎn)業(yè)鏈條及多場景應(yīng)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(tǒng)能夠?qū)ζ髽I(yè)微電網(wǎng)的源（市電、分布式光伏、微型風(fēng)機(jī)）、網(wǎng)（企業(yè)內(nèi)部配電網(wǎng)）、荷（固定負(fù)荷和可調(diào)負(fù)荷）、儲能系統(tǒng)、新能源汽車充電負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和優(yōu)化控制，保護(hù)微電網(wǎng)儲能系統(tǒng)運(yùn)行安全，實(shí)現(xiàn)不同目標(biāo)下源網(wǎng)荷儲資源之間的靈活互動，增加多策略控制下系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時促進(jìn)新能源消納、合理削峰填谷，減少電網(wǎng)建設(shè)投資，提升微電網(wǎng)運(yùn)行安全，降低運(yùn)行成本。

3.1 數(shù)據(jù)采集及處理

系統(tǒng)通過測控單元與儲能裝置、電池管理系統(tǒng)(BMS)、汽車充電樁、風(fēng)機(jī)逆變器、光伏逆變器進(jìn)行實(shí)時信息的采集和處理，實(shí)時采集模擬量、開關(guān)量。

圖1 企業(yè)微電網(wǎng)光伏、儲能數(shù)據(jù)統(tǒng)計

3.2 監(jiān)視報警

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)具有事故報警和預(yù)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(hù)裝置動作信號；預(yù)告報警包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息或電芯過壓、電芯欠壓、電池簇過壓告警、電池簇欠壓告警等，保障儲能系統(tǒng)運(yùn)行安全。

圖2 儲能系統(tǒng)告警記錄

3.3 運(yùn)行監(jiān)控

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)是儲能系統(tǒng)與運(yùn)行人員聯(lián)系的主要方式，系統(tǒng)可提供重要參數(shù)的顯示和必要操作，包括儲能系統(tǒng)主要儲能裝機(jī)容量、單次充放電量與時間、SOC曲線、收益及儲能系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，手動和自動控制，控制調(diào)節(jié)對象包括直流開關(guān)、各電壓等級的電動操作開關(guān)、主要設(shè)備的啟動退出、PCS功率設(shè)定、裝置運(yùn)行參數(shù)設(shè)定等。

圖3 企業(yè)微電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測

3.4 光伏運(yùn)行監(jiān)控

監(jiān)測企業(yè)分布式光伏電站運(yùn)行情況，包括逆變器運(yùn)行數(shù)據(jù)、光伏發(fā)電效率分析、發(fā)電量及收益統(tǒng)計以及光伏發(fā)電功率控制。

圖4 光伏運(yùn)行監(jiān)測

3.5 儲能管理

監(jiān)測儲能系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)(BMS)和儲能變流器(PCS)運(yùn)行，包括運(yùn)行模式、功率控制模式，功率、電壓、電流、頻率等預(yù)定值信息、儲能電池充放電電壓、電流、SOC、溫度，根據(jù)企業(yè)峰谷特點(diǎn)和電價波動設(shè)置儲能系統(tǒng)的充放電策略，控制儲能系統(tǒng)充放電模式，實(shí)現(xiàn)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(jiān)測

系統(tǒng)具備和企業(yè)充電樁系統(tǒng)或設(shè)備的軟件接口，充電樁數(shù)據(jù)接入微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控，監(jiān)測充電樁的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)企業(yè)負(fù)荷率變化控制和調(diào)節(jié)充電樁的充電功率，使企業(yè)微電網(wǎng)穩(wěn)定安全運(yùn)行。

3.7 電能質(zhì)量監(jiān)測

監(jiān)測微電網(wǎng)重要回路的電壓波動與閃變、電壓暫升/暫降、短時中斷情況，實(shí)時記錄事件并故障錄波，為電能質(zhì)量分析與治理提供數(shù)據(jù)來源。及時采取相應(yīng)的措施提高配電系統(tǒng)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(fù)

系統(tǒng)具備在線診斷能力，對系統(tǒng)自身的軟硬件運(yùn)行狀況進(jìn)行診斷，發(fā)現(xiàn)異常時，予以報警和記錄，必要時采取自動恢復(fù)措施。

4微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)硬件設(shè)備

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

5結(jié)束語

在雙碳目標(biāo)以及電網(wǎng)運(yùn)行安全要求驅(qū)動下，儲能行業(yè)未來將會得到越來越多的政策支持，可以想象未來也會有越來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(yùn)行安全，提升電能使用效率。但是微電網(wǎng)系統(tǒng)，特別是儲能電站的運(yùn)行安全不容忽視，需要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)，建立微電網(wǎng)能量監(jiān)測系統(tǒng)對儲能電站進(jìn)行監(jiān)視、預(yù)警和控制，保障安全生產(chǎn)。