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移動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用

更新時(shí)間:2024-07-10      點(diǎn)擊次數(shù):210

1 移動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的背景

1.1 電化學(xué)儲(chǔ)能趨于成熟

儲(chǔ)能應(yīng)用更多的是電化學(xué)儲(chǔ)能,還有鋰離子電池,鈉硫電池等等,20162017年,所有規(guī)劃和在建項(xiàng)目已經(jīng) 達(dá)1.6GW,政策、企業(yè)、技術(shù)成熟度、產(chǎn)品成本下降等呈現(xiàn)出猛增的態(tài)勢(shì)。

現(xiàn)10MW100MW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(jù)中國(guó)電力科學(xué)研究院的模型計(jì)算,2020年儲(chǔ)能系統(tǒng)的建設(shè)成本額已經(jīng)基本達(dá)到營(yíng)收平衡點(diǎn)。

1.2 國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)能政策

國(guó)際方面,現(xiàn)在10多個(gè)政策支撐儲(chǔ)能發(fā)展,有能源規(guī)劃裝備,有電力規(guī)劃還有新能源、電動(dòng)汽車等等,在國(guó)際相關(guān)的政策里,儲(chǔ)能是一個(gè)非常重要的支持要素。對(duì)于中國(guó)而言,政策20171011日發(fā)布,對(duì)儲(chǔ) 能現(xiàn)在和未來的發(fā)展提出了明確的目標(biāo),規(guī)定了五大任務(wù),在指導(dǎo)意見出臺(tái)之后很多地方就開始研究和出臺(tái)支持儲(chǔ)能發(fā)展的相關(guān)政策;201711月份出臺(tái)43號(hào)文,在政策支持下,儲(chǔ)能份額20152%提高到9%。

在一些應(yīng)用領(lǐng)域,如重點(diǎn)設(shè)施短時(shí)間內(nèi)保障供電,季節(jié)性區(qū)域內(nèi)負(fù)荷曲線調(diào)整等方面,需要采用移動(dòng)式電力儲(chǔ)能系統(tǒng)。

2 移動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的分類

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

2.1 大型電力儲(chǔ)能系統(tǒng)

大型電力儲(chǔ)能系統(tǒng)是對(duì)電網(wǎng)可靠運(yùn)行的支撐,在調(diào)整負(fù)載曲線、削峰填谷、提高配電網(wǎng)設(shè)備與線路的利用效率、參于電網(wǎng)調(diào)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(yīng)用領(lǐng)域,如重點(diǎn)設(shè)施短時(shí)間內(nèi)保障供電,季節(jié)性區(qū)域內(nèi)負(fù)荷曲線調(diào)整等方面,需要采用移動(dòng)式電力儲(chǔ)能系統(tǒng)。大規(guī)模移動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)采用一體式集裝箱設(shè)計(jì)方案,集成可靠的智能動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng),集裝箱環(huán)境支持系統(tǒng)及儲(chǔ)能電站監(jiān)控管理系統(tǒng),具備與電網(wǎng)即插即用的工作模式,可以方便應(yīng)用于電網(wǎng)的支撐及區(qū)域性臨時(shí)供電支撐。

2.2 中型電力儲(chǔ)能系統(tǒng)

中型電力儲(chǔ)能系統(tǒng)如移動(dòng)充電設(shè)備,也就是電動(dòng)車、樓宇、大型會(huì)議、充電站(樁)等臨時(shí)需要充電的用電設(shè)充電",可以有效應(yīng)對(duì)臨時(shí)用電、老舊小區(qū)電網(wǎng)改造難導(dǎo)致的電力增容和應(yīng)急負(fù)荷等難題,也解決了小區(qū)停車位不固定、充電不方便的問題。例如北京移動(dòng)充電",20182月,北京的新能源車主就可以易充網(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(yīng)的數(shù)量信息,隨時(shí)隨地查詢到充電樁信息。

2.3 小型移動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)

家用儲(chǔ)能系統(tǒng)主要指安裝在居民住宅或者企業(yè)園區(qū)的的小型儲(chǔ)能系統(tǒng),其運(yùn)行模式包括獨(dú)立運(yùn)行、與小型風(fēng)機(jī)、屋頂光伏等可再生能源發(fā)電設(shè)備配套運(yùn)行以及家用儲(chǔ)熱設(shè)備等。家用儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用包括:電費(fèi)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)汽車儲(chǔ)能電池應(yīng)用等。

3 移動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的作用

1)解發(fā)電與用電的時(shí)差矛"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(diào)節(jié)電能品質(zhì)。

2"存儲(chǔ)在儲(chǔ)能電池中,在高峰期釋放出來應(yīng)用于生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng),不僅可以減輕電網(wǎng)負(fù)荷負(fù)擔(dān),還可以降低運(yùn)營(yíng)成本。

3)將儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用于、醫(yī)院、數(shù)據(jù)、精密制造、軍事指揮等重要部門的備用電站,可在非常時(shí)期保證穩(wěn)定、及時(shí)的應(yīng)急電力供應(yīng)。

4)儲(chǔ)能系統(tǒng)還可以為實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置(燃料、太陽能和風(fēng)能)、資源整合、電網(wǎng)穩(wěn)定性(頻率和電壓)以及負(fù)載管理服務(wù)提供支持。

4 移動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的組成

采用一體式集裝箱設(shè)計(jì)方案,集成可靠的智能動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng),集裝箱環(huán)境支持系統(tǒng)及儲(chǔ)能電站監(jiān)控管理系統(tǒng),具備與電網(wǎng)即插即用的工作模式,可以方便應(yīng)用于電網(wǎng)的支撐及區(qū)域性臨時(shí)供電支撐。將電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/直流輸/快充。同時(shí)配備電池狀態(tài)檢測(cè)、PCS狀態(tài)監(jiān)控、火災(zāi)預(yù)警與自動(dòng)滅火裝置等安全措施,具可移動(dòng)、大容量、大功率、遠(yuǎn)程調(diào)度、低噪音、節(jié)能減排、綠色環(huán)"的特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)用戶與一體化終端的人機(jī)互動(dòng),具備光伏發(fā)電的信息采集與監(jiān)控功能,從而為應(yīng)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(dāng)前,移動(dòng)儲(chǔ)能在用戶側(cè)的應(yīng)用主要包括以5個(gè)方面:峰谷套利、需量電費(fèi)管理、動(dòng)態(tài)增容、需求響應(yīng)以及提高新能源自用率。

5 移動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)

1MW/1MWh集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)為例,系統(tǒng)一般由儲(chǔ)能電池系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、電池管理單元、消防系統(tǒng)、空調(diào)、儲(chǔ)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(nèi)。

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

容量,并集成安裝在電池柜內(nèi)。

監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)外通信、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集、分析和處理的功能,保證數(shù)據(jù)監(jiān)控準(zhǔn)確、電壓電流采樣精度高、數(shù)據(jù)同步率及遙控命令執(zhí)行速度快;電池管理單元擁有高精度的單體電壓檢測(cè)與電流檢測(cè)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(tǒng)運(yùn)行效率。

為了保證系統(tǒng)的安全,集裝箱內(nèi)配置了消防及空調(diào)系統(tǒng),其中消防系統(tǒng)通過煙霧傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、應(yīng)急燈等安全設(shè)備感知火警,并自動(dòng)滅火;空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)外部環(huán)境溫度,通過熱管理策略控制空調(diào)冷熱系統(tǒng),保證集裝箱內(nèi)溫度處于合適區(qū)間,延長(zhǎng)電池使用壽命。

6.安科Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)概述

6.1概述

安科Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng),專門針對(duì)工商業(yè)儲(chǔ)能柜、儲(chǔ)能集裝箱研發(fā)的一款儲(chǔ)EMS,具有完善的儲(chǔ)能監(jiān)控與管理功,涵蓋了儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào))的詳細(xì)信,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。在高級(jí)應(yīng)用上支持能量調(diào),具備計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

6.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000ES,可通過直采或者通過通訊管理或串口服務(wù)器將儲(chǔ)能柜或者儲(chǔ)能集裝箱內(nèi)部的設(shè)備接入系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下:

img16.3接入設(shè)備

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

序號(hào)

設(shè)備類型

數(shù)量

設(shè)備接入

備注

1

PCS

1

LAN/RS485

必裝

2

BMS

1

RS485

必裝

3

計(jì)(儲(chǔ)/防逆/負(fù))

1

RS485

必裝

4

冷卻主機(jī)

1

RS485

必裝

5

消防主機(jī)

1

RS485

必裝

6

溫濕度傳感器

1

RS485

必裝

7

煙霧傳感器

1

干接點(diǎn)

必裝

8

消防設(shè)備

1

干接點(diǎn)

必裝

9

水浸傳感器

1

干接點(diǎn)

選裝

10

除濕機(jī)

1

RS485

選裝

11

門禁

1

RS485

選裝

12

視頻

1

RJ45

選裝

6.4系統(tǒng)功能

6.4.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)人機(jī)界面友好,能夠顯示儲(chǔ)能柜的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) PCSBMS 以及環(huán)境參數(shù)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。

img2 

6.4.2設(shè)備監(jiān)控

系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè) PCS、BMS、電表、空調(diào)、消防、除濕機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行模式。

img3img4img5img6img7 

PCS 監(jiān)控:滿足儲(chǔ)能變流器的參數(shù)與限值設(shè)置;運(yùn)行模式設(shè)置;實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能變流器交直流側(cè) 電壓、電流、功率及充放電量參數(shù)的采集與展示;實(shí)現(xiàn) PCS 通訊狀態(tài)、啟停狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)、 異常告警等狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

img8img9
BMS 監(jiān)控:滿足電池管理系統(tǒng)的參數(shù)與限值設(shè)置;實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池的電芯、電池簇的溫度、

電壓、電流的監(jiān)測(cè);實(shí)現(xiàn)電池充放電狀態(tài)、電壓、電流及溫度異常狀態(tài)的告警。

img10img11 

空調(diào)監(jiān)控:滿足環(huán)境溫度的監(jiān)測(cè),可根據(jù)設(shè)置的閾值進(jìn)行空調(diào)溫度的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié),并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)及溫濕度數(shù)據(jù),以曲線形式進(jìn)行展示。

img12img13 

UPS 監(jiān)控:滿 UPS 的運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)電參量監(jiān)測(cè)。

6.4.3 曲線報(bào)表

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

img14img15 

6.4.4策略配置

滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)的配置、電價(jià)參數(shù)與時(shí)段的設(shè)置、控制策略的選擇。目前支持的控制策略包含計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制等。

img16img17img18 

6.4.5實(shí)時(shí)報(bào)警

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)告警功能,系統(tǒng)能夠?qū)?chǔ)能充放電越限、溫度越限、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

img19
6.4.6事件查詢統(tǒng)計(jì)

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)能夠?qū)b信變位,溫濕度、電壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理,方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

img20 

6.4.7遙控操作

可以通過每個(gè)設(shè)備下面的紅色按鈕對(duì) PCS、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制器、照明等設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制,但是當(dāng)設(shè)備未通信上時(shí),控制按鈕會(huì)顯示無效狀態(tài)。

img21
6.4.8用戶權(quán)限管理

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作(如遙控的操作,數(shù)據(jù)庫修改等)??梢远x不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限,為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。img22

6.4.9安科瑞配套產(chǎn)品

序號(hào)

設(shè)備

型號(hào)

圖片

說明

1

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)

Acrel-2000ES

img23 

實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控,統(tǒng)計(jì)分析、異常告警、優(yōu)化控制、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等;

策略控:計(jì)劃曲線、需量控制、削峰填谷、備用電源等。

2

觸摸屏電腦

PPX-133L

img24 

1)承接系統(tǒng)軟件

2)可視化展:顯示系統(tǒng)運(yùn)行信息

3

交流計(jì)量表計(jì)

DTSD1352

img25 

集成電力參量及電能計(jì)量及考核管理,提供各類電能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。具有諧波與總諧波含量檢測(cè),帶有開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出可實(shí)現(xiàn)""功能,并具備報(bào)警輸出。帶RS485 通信接口,可選MODBUS-RTU DL/T645協(xié)議。

4

直流計(jì)量表計(jì)

DJSF1352

img26 

表可測(cè)量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率以及正反向電能;具有紅外通訊接口RS-485通訊接口,同時(shí)支Modbus-RTU協(xié)議DLT645協(xié);可帶繼電器報(bào)警輸出和開關(guān)量輸入功能。

5

溫度在線監(jiān)測(cè)裝置

ARTM-8

img27 

適用于多路溫度的測(cè)量和控制,支持測(cè)8通道溫;每一通道溫度測(cè)量對(duì)應(yīng)2段報(bào)警,繼電器輸出可以任意設(shè)置報(bào)警方向及報(bào)警值。

6

通訊管理機(jī)

ANet-2E8S1

img28 

能夠根據(jù)不同的采集規(guī)約進(jìn)行水表、氣表、電表、微機(jī)保護(hù)等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)采集匯總;提供規(guī)約轉(zhuǎn)換、透明轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)加密壓縮、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、邊緣計(jì)算等多項(xiàng)功能;實(shí)時(shí)多任務(wù)并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),可多鏈路上送平臺(tái)據(jù)。

7

串口服務(wù)器

Aport

img29 

:轉(zhuǎn)輔助系統(tǒng)"的狀態(tài)數(shù)據(jù),反饋到能量管理系統(tǒng)中。1)空調(diào)的開關(guān),調(diào)溫,及斷(二次開關(guān)實(shí)現(xiàn))2)上傳配電柜各個(gè)空開信號(hào);3)UPS內(nèi)部電量信息等;4)接入電表、BSMU等設(shè)備

8

遙信模塊

ARTU-KJ8

img30 

1)反饋各個(gè)設(shè)備狀態(tài),將相關(guān)數(shù)據(jù)到串口服務(wù)器;2)讀消1/0信號(hào),并轉(zhuǎn)發(fā)給到上(關(guān)機(jī)、事件上報(bào))3)采集水浸傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā)給到上(水浸信號(hào)事件上報(bào));4)讀取門禁程傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā)給到上(門禁事件上報(bào))。

7 結(jié)語

移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)以其較為突出的靈活便捷性已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)輸發(fā)配送等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)固定式儲(chǔ)能電站相比,集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的集裝箱尺寸,允許遠(yuǎn)洋和公路運(yùn)輸,可以通過高架起重機(jī)進(jìn)行吊裝,可移動(dòng)性強(qiáng),不受地域限制。另外集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)可進(jìn)行工廠化生產(chǎn),直接在車間進(jìn)行組裝調(diào)試,大大節(jié)約了工程的施工和運(yùn)維成本,并實(shí)現(xiàn)事故隔離。相信隨著電池本體技術(shù)的不斷突破,移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)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(chǔ)能系統(tǒng)的實(shí)際價(jià)值將不斷體現(xiàn),應(yīng)用范圍也會(huì)不斷擴(kuò)張,未來必定會(huì)成為推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命的重要載體,是能源互聯(lián)網(wǎng)中發(fā)展前景的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)。

參考文獻(xiàn)

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.       韓平軍,程遠(yuǎn)燊,張.移動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用研究

.       安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.5.

 


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