安科瑞 陳聰

摘要：獨立電池儲能電站是解決新能源發(fā)電系統(tǒng)波動性和不穩(wěn)定性問題的關(guān)鍵設(shè)備。然而，在新能源發(fā)電中，獨立電池儲能電站也存在一系列問題，如缺乏科學(xué)的盈利模式，影響運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效果，同時也存在電網(wǎng)接入問題、儲能技術(shù)有待優(yōu)化問題。本文將分別從這些方面探討?yīng)毩㈦姵貎δ茈娬镜膽?yīng)用問題和策略，以期為獨立電池儲能電站的推廣以及其在新能源發(fā)電中的應(yīng)用提供一些參考。

關(guān)鍵字：新能源；獨立電池儲能電站；發(fā)電；應(yīng)用

0.引言

隨著可再生能源的發(fā)展和應(yīng)用，新能源發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛。然而，由于新能源發(fā)電系統(tǒng)的波動性和不穩(wěn)定性，使得其應(yīng)用受到了諸多限制。為了更好地解決這些問題，獨立電池儲能電站應(yīng)運(yùn)而生。獨立電池儲能電站能夠?qū)㈦娔苓M(jìn)行儲存并在需要時釋放出來供電，從而增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。不過，在將獨立電池儲能電站應(yīng)用于新能源發(fā)電的過程中也產(chǎn)生了一些問題。為了充分發(fā)揮獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應(yīng)用價值，有必要采取科學(xué)的措施，及時解決相關(guān)問題。

1.獨立電池儲能系統(tǒng)介紹

獨立電池儲能系統(tǒng)是指一種通過把電能進(jìn)行存儲，而在需要時釋放出來，以供應(yīng)給用戶使用的電力儲能系統(tǒng)。而蓄電池組、PCS儲能變流器儲能系統(tǒng)的重、隔離變壓器、BMS電池管理系統(tǒng)和EMS能量管理系統(tǒng)則是獨立電池要組成部分，在充分發(fā)揮獨立電池儲能電站的價值中起著*要作用。（1）蓄電池組是指由多個電池單元組成的電池組合體，用于儲存電能。在獨立電池儲能系統(tǒng)中，蓄電池組是*基本的組成部分，其承擔(dān)著儲存電能的功能。目前，常用的蓄電池技術(shù)包括鉛酸電池、鋰離子電池、鈉離子電池等。（2）PCS儲能變流器是一種能夠?qū)⒅绷麟娔苻D(zhuǎn)換*交流電能的裝置。在獨立電池儲能系統(tǒng)中，PCS的主要作用是將蓄電池組所儲存的直流電能轉(zhuǎn)換*交流電能，以供應(yīng)電網(wǎng)或者其他負(fù)載使用。（3）隔離變壓器是一種能夠?qū)㈦娔軓囊粋€電路轉(zhuǎn)移到另一個電路的裝置。在獨立電池儲能系統(tǒng)中，隔離變壓器主要承擔(dān)著隔離電池組和PCS之間的電氣連接，保障系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。（4）BMS電池管理系統(tǒng)是一種能夠?qū)π铍姵亟M進(jìn)行監(jiān)測、控制、管理的系統(tǒng)。在獨立電池儲能系統(tǒng)中，BMS主要承擔(dān)著對蓄電池組進(jìn)行SOC（電池組剩余電量）和SOH（電池組健康狀態(tài)）的監(jiān)測和管理，以保證系統(tǒng)的可靠性和安全性。（5）EMS能量管理系統(tǒng)是一種能夠?qū)﹄姵貎δ芟到y(tǒng)進(jìn)行整體調(diào)度、管理的系統(tǒng)。在獨立電池儲能系統(tǒng)中，EMS主要承擔(dān)著整體調(diào)度和管理電池組PCS、隔離變壓器、負(fù)載等設(shè)備的能量流動，以*大限度地提高系統(tǒng)效率和經(jīng)濟(jì)性。

2.獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應(yīng)用現(xiàn)狀

用戶端分布式發(fā)電及微電網(wǎng)中儲能的應(yīng)用以及集中式風(fēng)光電站（可再生能源并網(wǎng)）儲能應(yīng)用是獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應(yīng)用類型。本文主要從這兩大類型的角度研究了獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應(yīng)用現(xiàn)狀。（1）用戶端分布式發(fā)電及微電網(wǎng)中儲能的應(yīng)用。我國用戶端分布式發(fā)電及微電網(wǎng)中儲能的應(yīng)用已經(jīng)得到了快速發(fā)展，主要分布在城市和農(nóng)村地區(qū)。在城市地區(qū)，一些大型商業(yè)、工業(yè)用戶和住宅社區(qū)已經(jīng)開始采用太陽能光伏電池板和儲能設(shè)備實現(xiàn)自給自足的能源供應(yīng)。另外，在農(nóng)村地區(qū)，許多偏遠(yuǎn)地區(qū)的村莊也開始使用分布式發(fā)電和儲能技術(shù)解決能源供應(yīng)問題。目前，我國的用戶端分布式發(fā)電及微電網(wǎng)中儲能的應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。根據(jù)**能源局的數(shù)據(jù)，截至2020年年底，我國的分布式光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到了48.4GW，分布式風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到了11.2GW。同時，我國也提出了一系列政策和措施，支持分布式能源發(fā)展，并鼓勵相關(guān)企業(yè)和機(jī)構(gòu)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用推廣。（2）集中式風(fēng)光電站（可再生能源并網(wǎng)）儲能應(yīng)用。集中式風(fēng)光電站分布在全國各地，其中主要分布在風(fēng)力和光照資源較為豐富的地區(qū)，如內(nèi)蒙古、甘肅、新疆、青海等地。當(dāng)前，我國的可再生能源發(fā)展較為迅速，集中式風(fēng)光電站的建設(shè)和應(yīng)用也在快速推進(jìn)。截至2021年年底，我國的可再生能源裝機(jī)容量已達(dá)有史以來*高的1.21億千瓦，其中風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到了3.1億千瓦，光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到了2.7億千瓦。集中式風(fēng)光電站的建設(shè)和應(yīng)用在這一進(jìn)程中發(fā)揮了*要作用。另外，我國的集中式風(fēng)光電站已經(jīng)取得了一系列進(jìn)展和成果。例如，內(nèi)蒙古的大唐集團(tuán)已經(jīng)建設(shè)了數(shù)十個風(fēng)電場，總裝機(jī)容量超過了15億千瓦時；甘肅的華能集團(tuán)也建設(shè)了多個光伏電站，總裝機(jī)容量超過了1億千瓦時。

3.獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應(yīng)用問題

3.1缺乏盈利模式

獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應(yīng)用面臨著盈利模式不明的問題。由于獨立電池儲能電站與傳統(tǒng)電網(wǎng)之間的連接較為獨立，缺乏統(tǒng)一的管理和運(yùn)營模式，企業(yè)在投資和建設(shè)獨立電池儲能電站時難以確定收益來源。例如，一家企業(yè)投資建設(shè)了一座獨立電池儲能電站，并與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)進(jìn)行連接。對于企業(yè)來講，其需要承擔(dān)電池的采購、安裝和運(yùn)營等成本。然而，由于電價的波動和政策的變化，企業(yè)難以確定儲能電站的收益來源，無法保證該項目的盈利能力。此外，由于新能源發(fā)電的不穩(wěn)定性和季節(jié)性，儲能電站的負(fù)載率也較低，導(dǎo)致投**報周期較長，難以吸引資本市場的關(guān)注。

3.2電網(wǎng)接入問題

由于獨立電池儲能電站的容量較大，需要與電網(wǎng)進(jìn)行連接，以實現(xiàn)與用戶和其他電源的能量交換，但是電網(wǎng)接入的難度較大，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：首先，電網(wǎng)接入需要符合一定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和安全要求，例如，需要滿足電壓、頻率等技術(shù)指標(biāo)，以此保證與電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。此外，電網(wǎng)接入還需要考慮安全風(fēng)險，如考慮電池的短路、漏電、過充等問題，便于防止對電網(wǎng)和用戶造成安全隱患。其次，電網(wǎng)接入還需要考慮電網(wǎng)運(yùn)營商的管理和運(yùn)營模式。傳統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)營商的管理和運(yùn)營模式相對保守，難以適應(yīng)新能源發(fā)電和儲能電站的接入。主要表現(xiàn)在以下方面：傳統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)營商的管理和運(yùn)營模式主要是基于**化的發(fā)電和配電模式，缺乏靈活性和可擴(kuò)展性，導(dǎo)致電網(wǎng)的網(wǎng)損率較高。而新能源發(fā)電和儲能電站的接入可以提高電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性，降低網(wǎng)損率，但傳統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)營商難以有效管理和運(yùn)營。

3.3儲能技術(shù)不足

獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應(yīng)用還面臨著儲能技術(shù)不足的問題。目前，電池儲能技術(shù)雖然取得了一定的進(jìn)展，但是還存在以下問題：一方面，電池儲能密度不夠高。目前，市場上主要使用的電池儲能技術(shù)包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等，但是這些電池的儲能密度相對較低，無法滿足大規(guī)模儲能需求。以鋰離子電池為例，鋰離子電池的能量密度一般在100～250Wh/kg，相對其他電池儲能技術(shù)已經(jīng)算是較高的了，但是對于大規(guī)模儲能來說仍然不夠。另一方面，電池儲能成本較高。電池儲能技術(shù)的成本主要包括電池材料成本、生產(chǎn)成本、維護(hù)成本等，目前電池儲能的成本較高，難以實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。以生產(chǎn)成本為例，鋰離子電池的生產(chǎn)成本主要包括工藝成本、設(shè)備成本、人力成本等。目前，鋰離子電池生產(chǎn)需要高精度的設(shè)備和工藝，生產(chǎn)過程中需要大量的人力投入，這些都會增加鋰離子電池的生產(chǎn)成本。

4.獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應(yīng)用策略

4.1優(yōu)化盈利模式

為提高盈利水平，發(fā)揮獨立電池儲能電站的應(yīng)用價值，可以采取多元化的盈利模式。例如，企業(yè)可以將一些獨立電池儲能電站與電力市場掛鉤，通過買賣電力來獲得收益。另外，企業(yè)可以將獨立電池儲能電站作為服務(wù)提供商，向電力公司和用戶提供儲能、調(diào)峰等服務(wù)，以此獲得收益。另外，當(dāng)前，**有必要深入地研究該項目，把握項目運(yùn)營管理要點，以此加大獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應(yīng)用力度，保證相關(guān)主體的經(jīng)濟(jì)發(fā)展效益。

4.2加強(qiáng)電網(wǎng)接入

新能源發(fā)電已成為當(dāng)今全球能源行業(yè)的熱點領(lǐng)域，而獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應(yīng)用也越來越受到關(guān)注。然而，獨立電池儲能電站的接入面臨著許多困難和挑戰(zhàn)，其中**要的是電網(wǎng)接入問題。為了實現(xiàn)獨立電池儲能電站的有效應(yīng)用，*須加強(qiáng)電網(wǎng)接入，以確保其與電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行、安全交互和*效利用。本次主要從以下方面提出了對策，希望能夠提高電網(wǎng)接入水平。（1）制定電池儲能電站接入標(biāo)準(zhǔn)。制定符合電池儲能電站接入的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和安全要求，明確電壓、頻率等技術(shù)指標(biāo)，規(guī)定電池儲能電站的短路、漏電、過充等問題的防范措施。（2）建立電池儲能電站接入審核機(jī)制。建立電池儲能電站接入審核機(jī)制，對電池儲能電站進(jìn)行審核，確保電池儲能電站符合接入標(biāo)準(zhǔn)和要求，同時監(jiān)管電池儲能電站的運(yùn)行情況，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題。（3）加強(qiáng)電池儲能電站與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)。加強(qiáng)電池儲能電站與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)，規(guī)定電池儲能電站的輸出功率和電網(wǎng)的負(fù)荷需求相匹配，避免對電網(wǎng)造成不必要的影響。（4）推廣智能電網(wǎng)技術(shù)。智能電網(wǎng)技術(shù)可以有效解決傳統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)營商的管理和運(yùn)營模式相對保守的問題，提高電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性，降低網(wǎng)損率。同時，智能電網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)電池儲能電站與電網(wǎng)的無縫連接，實現(xiàn)能量的*效交換。

4.3發(fā)展儲能技術(shù)

儲能技術(shù)在提高獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應(yīng)用水平中起著*要作用，為此有必要積*發(fā)展儲能技術(shù)，便于為獨立電池儲能電站建設(shè)以及新能源發(fā)電提供支持。具體可以從以下方面開展工作：首先，加強(qiáng)電池儲能技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新，提高電池儲能密度和降低成本。例如，開發(fā)新型電池材料，提高儲能密度；優(yōu)化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本；開發(fā)新的儲能技術(shù)，如液流電池技術(shù)、*級電容器技術(shù)等。通過技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化，提高電池儲能技術(shù)的性能和降低成本，以滿足大規(guī)模應(yīng)用的需求。其次，建立健全的政策體系和市場機(jī)制，促進(jìn)電池儲能技術(shù)的應(yīng)用和推廣。例如，加大制定政策支持力度，鼓勵企業(yè)加大對電池儲能技術(shù)的投入和研發(fā)；建立健全的市場機(jī)制和交易規(guī)則，促進(jìn)電池儲能技術(shù)的應(yīng)用和交易；加強(qiáng)對電池儲能技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化管理，提高儲能技術(shù)的穩(wěn)定性和可靠性。*后，加強(qiáng)國際合作和技術(shù)交流，加大電池儲能技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用。例如，開展國際合作項目，共同研究和開發(fā)新型電池儲能技術(shù)；加強(qiáng)國際技術(shù)交流和合作，吸收國際**技術(shù)和經(jīng)驗，推動電池儲能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用?？傊?，通過做好以上國際合作和技術(shù)交流工作，就容易提高電池儲能技術(shù)水平和質(zhì)量，促進(jìn)其在新能源發(fā)電中的應(yīng)用。

5.Acrel-2000ES儲能柜能量管理系統(tǒng)

5.1系統(tǒng)概述

安科瑞儲能能量管理系統(tǒng)Acrel-2000ES，專門針對工商業(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(jiān)控與管理功能,涵蓋了儲能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細(xì)信息,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報警管理、統(tǒng)計報表等功能。在應(yīng)用上支持能量調(diào)度,具備計劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

5.2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)器將儲能柜或者儲能集裝箱內(nèi)部的設(shè)備接入系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：

5.3系統(tǒng)功能

5.3.1實時監(jiān)測

系統(tǒng)人機(jī)界面友好，能夠顯示儲能柜的運(yùn)行狀態(tài)，實時監(jiān)測PCS、BMS以及環(huán)境參數(shù)信息，如電參量、溫度、濕度等。實時顯示有關(guān)故障、告警、收益等信息。

5.3.2設(shè)備監(jiān)控

系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測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。

PCS監(jiān)控：滿足儲能變流器的參數(shù)與限值設(shè)置；運(yùn)行模式設(shè)置；實現(xiàn)儲能變流器交直流側(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。

BMS監(jiān)控：滿足電池管理系統(tǒng)的參數(shù)與限值設(shè)置；實現(xiàn)儲能電池的電芯、電池簇的溫度、電壓、電流的監(jiān)測；實現(xiàn)電池充放電狀態(tài)、電壓、電流及溫度異常狀態(tài)的告警。

空調(diào)監(jiān)控：滿足環(huán)境溫度的監(jiān)測，可根據(jù)設(shè)置的閾值進(jìn)行空調(diào)溫度的聯(lián)動調(diào)節(jié)，并實時監(jiān)測空調(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。

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

5.3.3曲線報表

系統(tǒng)能夠?qū)CS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。

5.3.4策略配置

滿足儲能系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)的配置、電價參數(shù)與時段的設(shè)置、控制策略的選擇。目前支持的控制策略包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制等。5.3.5實時報警

儲能能量管理系統(tǒng)具有實時告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)δ艹浞烹娫较?、溫度越限、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

5.3.6事件查詢統(tǒng)計

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

5.3.7遙控操作

可以通過每個設(shè)備下面的紅色按鈕對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，控制按鈕會顯示無效狀態(tài)。

5.3.8用戶權(quán)限管理

儲能能量管理系統(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）。可以定義不同級別用戶的登錄名、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。

6.相關(guān)平臺部署硬件選型清單

7結(jié)語

綜上所述，獨立電池儲能電站的應(yīng)用已經(jīng)成為新能源發(fā)電中不能或缺的組成部分。從太陽能光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、微電網(wǎng)、智能電網(wǎng)、電動汽車充電等方面來看，獨立電池儲能電站都具有廣泛的應(yīng)用前景。相信隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和政策的不斷完善，獨立電池儲能電站將為新能源發(fā)電提供更多的保障。

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