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)定性問題的關鍵設備。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，如缺乏科學的盈利模式，影響運行經(jīng)濟效果，同時也存在電網(wǎng)接入問題、儲能技術有待優(yōu)化問題。本文將分別從這些方面探討獨立電池儲能電站的應用問題和策略，以期為獨立電池儲能電站的推廣以及其在新能源發(fā)電中的應用提供一些參考。

關鍵字：新能源；獨立電池儲能電站；發(fā)電；應用

0.引言

隨著可再生能源的發(fā)展和應用，新能源發(fā)電系統(tǒng)的應用越來越廣泛。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運而生。獨立電池儲能電站能夠?qū)㈦娔苓M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)電中的應用價值，有必要采取科學的措施，及時解決相關問題。

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行存儲，而在需要時釋放出來，以供應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，其承擔著儲存電能的功能。目前，常用的蓄電池技術包括鉛酸電池、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，以供應電網(wǎng)或者其他負載使用。（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主要承擔著對蓄電池組進行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主要承擔著整體調(diào)度和管理電池組PCS、隔離變壓器、負載等設備的能量流動，以*大限度地提高系統(tǒng)效率和經(jīng)濟性。

2.獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應用現(xiàn)狀

用戶端分布式發(fā)電及微電網(wǎng)中儲能的應用以及集中式風光電站（可再生能源并網(wǎng)）儲能應用是獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應用類型。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)電中的應用現(xiàn)狀。（1）用戶端分布式發(fā)電及微電網(wǎng)中儲能的應用。我國用戶端分布式發(fā)電及微電網(wǎng)中儲能的應用已經(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備實現(xiàn)自給自足的能源供應。另外，在農(nóng)村地區(qū)，許多偏遠地區(qū)的村莊也開始使用分布式發(fā)電和儲能技術解決能源供應問題。目前，我國的用戶端分布式發(fā)電及微電網(wǎng)中儲能的應用已經(jīng)取得了一定的進展。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)電裝機容量達到了48.4GW，分布式風電裝機容量達到了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，并鼓勵相關企業(yè)和機構(gòu)加強技術研發(fā)和應用推廣。（2）集中式風光電站（可再生能源并網(wǎng)）儲能應用。集中式風光電站分布在全國各地，其中主要分布在風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。當前，我國的可再生能源發(fā)展較為迅速，集中式風光電站的建設和應用也在快速推進。截至2021年年底，我國的可再生能源裝機容量已達有史以來*高的1.21億千瓦，其中風力發(fā)電裝機容量達到了3.1億千瓦，光伏發(fā)電裝機容量達到了2.7億千瓦。集中式風光電站的建設和應用在這一進程中發(fā)揮了*要作用。另外，我國的集中式風光電站已經(jīng)取得了一系列進展和成果。例如，內(nèi)蒙古的大唐集團已經(jīng)建設了數(shù)十個風電場，總裝機容量超過了15億千瓦時；甘肅的華能集團也建設了多個光伏電站，總裝機容量超過了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)一的管理和運營模式，企業(yè)在投資和建設獨立電池儲能電站時難以確定收益來源。例如，一家企業(yè)投資建設了一座獨立電池儲能電站，并與當?shù)仉娋W(wǎng)進行連接。對于企業(yè)來講，其需要承擔電池的采購、安裝和運營等成本。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，儲能電站的負載率也較低，導致投**報周期較長，難以吸引資本市場的關注。

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標準和安全要求，例如，需要滿足電壓、頻率等技術指標，以此保證與電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。此外，電網(wǎng)接入還需要考慮安全風險，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)運營商的管理和運營模式。傳統(tǒng)電網(wǎng)運營商的管理和運營模式相對保守，難以適應新能源發(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)運營商的管理和運營模式主要是基于**化的發(fā)電和配電模式，缺乏靈活性和可擴展性，導致電網(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)運營商難以有效管理和運營。

3.3儲能技術不足

獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應用還面臨著儲能技術不足的問題。目前，電池儲能技術雖然取得了一定的進展，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。電池儲能技術的成本主要包括電池材料成本、生產(chǎn)成本、維護成本等，目前電池儲能的成本較高，難以實現(xiàn)大規(guī)模應用。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提供商，向電力公司和用戶提供儲能、調(diào)峰等服務，以此獲得收益。另外，當前，**有必要深入地研究該項目，把握項目運營管理要點，以此加大獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應用力度，保證相關主體的經(jīng)濟發(fā)展效益。

4.2加強電網(wǎng)接入

新能源發(fā)電已成為當今全球能源行業(yè)的熱點領域，而獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應用也越來越受到關注。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用，*須加強電網(wǎng)接入，以確保其與電網(wǎng)的穩(wěn)定運行、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準。制定符合電池儲能電站接入的技術標準和安全要求，明確電壓、頻率等技術指標，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制。建立電池儲能電站接入審核機制，對電池儲能電站進行審核，確保電池儲能電站符合接入標準和要求，同時監(jiān)管電池儲能電站的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題。（3）加強電池儲能電站與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)。加強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。智能電網(wǎng)技術可以有效解決傳統(tǒng)電網(wǎng)運營商的管理和運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

儲能技術在提高獨立電池儲能電站在新能源發(fā)電中的應用水平中起著*要作用，為此有必要積*發(fā)展儲能技術，便于為獨立電池儲能電站建設以及新能源發(fā)電提供支持。具體可以從以下方面開展工作：首先，加強電池儲能技術的研發(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，如液流電池技術、*級電容器技術等。通過技術創(chuàng)新和優(yōu)化，提高電池儲能技術的性能和降低成本，以滿足大規(guī)模應用的需求。其次，建立健全的政策體系和市場機制，促進電池儲能技術的應用和推廣。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的投入和研發(fā)；建立健全的市場機制和交易規(guī)則，促進電池儲能技術的應用和交易；加強對電池儲能技術的標準化和規(guī)范化管理，提高儲能技術的穩(wěn)定性和可靠性。*后，加強國際合作和技術交流，加大電池儲能技術的創(chuàng)新和應用。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；加強國際技術交流和合作，吸收國際**技術和經(jīng)驗，推動電池儲能技術的發(fā)展和應用?？傊ㄟ^做好以上國際合作和技術交流工作，就容易提高電池儲能技術水平和質(zhì)量，促進其在新能源發(fā)電中的應用。

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)設備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細信息,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器將儲能柜或者儲能集裝箱內(nèi)部的設備接入系統(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)人機界面友好，能夠顯示儲能柜的運行狀態(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。實時顯示有關故障、告警、收益等信息。

5.3.2設備監(jiān)控

系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測PCS、BMS、電表、空調(diào)、消防、除濕機等設備的運行狀態(tài)及運行模式。

PCS監(jiān)控：滿足儲能變流器的參數(shù)與限值設置；運行模式設置；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)設置的閾值進行空調(diào)溫度的聯(lián)動調(diào)節(jié)，并實時監(jiān)測空調(diào)的運行狀態(tài)及溫濕度數(shù)據(jù)，以曲線形式進行展示。

UPS監(jiān)控：滿足UPS的運行狀態(tài)及相關電參量監(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)設備參數(shù)的配置、電價參數(shù)與時段的設置、控制策略的選擇。目前支持的控制策略包含計劃曲線、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行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

5.3.7遙控操作

可以通過每個設備下面的紅色按鈕對PCS、風機、除濕機、空調(diào)控制器、照明等設備進行相應的控制，但是當設備未通信上時，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)定運行，設置了用戶權(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)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

6.相關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用前景。相信隨著技術的不斷發(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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