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安科瑞電化學(xué)儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)解決方案
1 概述
在我國新型電力系統(tǒng)中，新能源裝機(jī)容量逐年提高，但是新能源比如光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電是不穩(wěn)定的能源，所以要維持電網(wǎng)穩(wěn)定，促進(jìn)新能源發(fā)電的消納，儲(chǔ)能將成為至關(guān)重要的一環(huán)，是分布式光伏、風(fēng)電等新能源消納以及電網(wǎng)安全的必要保障，也是削峰填谷、平滑負(fù)荷的有效手段。國家鼓勵(lì)支持市場(chǎng)進(jìn)行儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)，全國多個(gè)省市出臺(tái)了具體的儲(chǔ)能補(bǔ)貼政策，明確規(guī)定了儲(chǔ)能補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)和限額。國內(nèi)分時(shí)電價(jià)的調(diào)整也增加了儲(chǔ)能項(xiàng)目的峰谷套利空間，多個(gè)省份每天可實(shí)現(xiàn)兩充兩放，大大縮短了儲(chǔ)能項(xiàng)目的投資回收期，這也讓儲(chǔ)能進(jìn)入熱門賽道。
2 儲(chǔ)能電站盈利模式
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年1-4月電化學(xué)儲(chǔ)能投運(yùn)項(xiàng)目共73個(gè)，裝機(jī)規(guī)模為2.523GW/5.037GWh。其中磷酸鐵鋰儲(chǔ)能項(xiàng)目高達(dá)69個(gè)，裝機(jī)規(guī)模為2.52GW/5.019GWh；液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目共4個(gè)，裝機(jī)規(guī)模為3.1MW/18.1MWh。其中華東、西北和華北區(qū)域儲(chǔ)能規(guī)模分列前三，占總規(guī)模的78.5%，分別為814.94MW、623.6MW以及541.55MW。華東區(qū)域1-4月投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)模*大，達(dá)814.94MW/1514.2MWh，總數(shù)也*多，共26個(gè)。
從應(yīng)用場(chǎng)景分布上看，“大儲(chǔ)"依舊占據(jù)重要地位，電源側(cè)和電網(wǎng)側(cè)項(xiàng)目?jī)?chǔ)能規(guī)模合計(jì)占比達(dá)98%，其中電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目共投運(yùn)24個(gè)，裝機(jī)規(guī)模為1542MW/2993MWh，包括7個(gè)集中式共享儲(chǔ)能項(xiàng)目。電源側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目共投運(yùn)23個(gè)，裝機(jī)規(guī)模為922MW/1964.5MWh，其中大部分為新能源側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目，共19個(gè)，規(guī)模占電源側(cè)的88%。用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目，雖然規(guī)模體量上不及“大儲(chǔ)"，但各地電價(jià)機(jī)制改革后，尖峰電價(jià)提高，峰谷差價(jià)拉大，用電成本提高，給自身帶來了不小的挑戰(zhàn)。用戶側(cè)配儲(chǔ)可以谷時(shí)充電峰時(shí)放電，一方面可以緩解甚至解決尖峰購電壓力；另一方面，富余的儲(chǔ)能還可并網(wǎng)，作為用戶側(cè)參與電力市場(chǎng)，利用峰谷差價(jià)實(shí)現(xiàn)獲利，儲(chǔ)能的價(jià)值逐漸凸顯。1-4月份用戶側(cè)項(xiàng)目投運(yùn)個(gè)數(shù)多達(dá)20個(gè)，隨著投資回報(bào)率的提升，用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目會(huì)越來越多。
儲(chǔ)能在不同環(huán)節(jié)存在多種盈利模式，儲(chǔ)能盈利模式主要有以下幾種：幫助發(fā)、輸、配各環(huán)節(jié)電力運(yùn)營商以及終端用戶降本增效；延緩基礎(chǔ)設(shè)施投資；通過峰谷價(jià)差套利、參與虛擬電廠需求響應(yīng)等輔助服務(wù)市場(chǎng)、容量租賃、電力現(xiàn)貨市場(chǎng)等方式。
電源側(cè)
電力調(diào)峰：通過儲(chǔ)能的方式實(shí)現(xiàn)用電負(fù)荷的削峰填谷，即發(fā)電廠在用電負(fù)荷低谷時(shí)段對(duì)電池充電，在用電負(fù)荷高峰時(shí)段將存儲(chǔ)的電量釋放。
提供容量：通過儲(chǔ)能提供發(fā)電容量以應(yīng)對(duì)發(fā)電尖峰負(fù)荷，提升傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率。
可再生能源并網(wǎng)：在風(fēng)、光電站配置儲(chǔ)能，基于電站出力預(yù)測(cè)和儲(chǔ)能充放電調(diào)度，對(duì)隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性的可再生能源發(fā)電出力進(jìn)行平滑控制，滿足并網(wǎng)要求。
可再生能源發(fā)電調(diào)峰：將可再生能源的棄風(fēng)棄光電量存儲(chǔ)后再移至其他時(shí)段進(jìn)行并網(wǎng)，提高可再生能源利用率。
調(diào)頻：頻率的變化會(huì)對(duì)發(fā)電及用電設(shè)備的安全高效運(yùn)行及壽命產(chǎn)生影響，因此頻率調(diào)節(jié)至關(guān)重要。電化學(xué)儲(chǔ)能調(diào)頻速度快，可以靈活地在充放電狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，因而成為優(yōu)質(zhì)的調(diào)頻資源。
虛擬電廠：通過虛擬電廠的需求響應(yīng)為電網(wǎng)尖峰時(shí)段提供應(yīng)急容量，針對(duì)突發(fā)情況時(shí)為保障電能質(zhì)量和系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行而預(yù)留的有功功率儲(chǔ)備。
黑啟動(dòng)：發(fā)生重大系統(tǒng)故障或全系統(tǒng)范圍停電時(shí)，在沒有電網(wǎng)支持的情況下重啟無自啟動(dòng)能力的發(fā)電機(jī)組，逐漸擴(kuò)大系統(tǒng)恢復(fù)范圍，*終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的恢復(fù)。
盈利方式：提升發(fā)電效率以增加收入；減少棄風(fēng)棄光，提升發(fā)電效率；峰谷價(jià)差套利。
電網(wǎng)側(cè)
緩解電網(wǎng)阻塞：將儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝在線路上游，當(dāng)發(fā)生線路阻塞時(shí)可以將無法輸送的電能儲(chǔ)存到儲(chǔ)能設(shè)備中，等到線路負(fù)荷小于線路容量時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)再向線路放電。
延緩輸配電設(shè)備擴(kuò)容升級(jí)：在負(fù)荷接近設(shè)備容量的輸配電系統(tǒng)內(nèi)，可以利用儲(chǔ)能系統(tǒng)通過較小的裝機(jī)容量有效提高電網(wǎng)的輸配電能力，從而延緩新建輸配電設(shè)施，降低成本。
盈利方式：提升輸配電效率，延緩?fù)顿Y。
用戶側(cè)
容量管理：工業(yè)用戶可以利用儲(chǔ)能系統(tǒng)在用電低谷時(shí)儲(chǔ)能，在高峰負(fù)荷時(shí)放電，從而降低整體負(fù)荷，達(dá)到降低容量電費(fèi)的目的。
容量租賃：儲(chǔ)能電站租賃給新能源服務(wù)商，目前國內(nèi)的儲(chǔ)能容量租賃費(fèi)用范圍在250-350元/kW·年，具體定價(jià)由儲(chǔ)能電站與新能源電站的項(xiàng)目收益相互協(xié)商，而后雙方簽訂長期租賃協(xié)議。
電力自發(fā)自用：安裝光伏的家庭和工商業(yè)用戶通過配置儲(chǔ)能可以更好地利用光伏電力，提高自發(fā)自用水平，降低用電成本。
峰谷價(jià)差套利：在實(shí)施峰谷電價(jià)的電力市場(chǎng)中，通過低電價(jià)時(shí)給儲(chǔ)能系統(tǒng)充電，高電價(jià)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)放電，實(shí)現(xiàn)峰谷電價(jià)差套利，降低用電成本。
消納綠電：當(dāng)光伏、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源有富余時(shí)可儲(chǔ)存電能，促進(jìn)綠電消納。
盈利方式：降低容量電費(fèi)，節(jié)約用電成本，峰谷價(jià)差套利。
3 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
《電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》GB/T 36547
《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 51048
《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》
《電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能變流器技術(shù)規(guī)范》GB/T 34120
《電力儲(chǔ)能用鋰離子電池》GB/T 36276
《儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》NB/T 42090
《電化學(xué)儲(chǔ)能電站用鋰離子電池技術(shù)規(guī)范》NB/T 42091
《電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備通用要求》GB/T 19862
《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50058
《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》GB/T 14285
《儲(chǔ)能電站用鋰離子電池管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB/T 34131
《3~110kV高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50060
《20kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50053
《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》GB 38755
《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)導(dǎo)則》GB26399
《電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)規(guī)程》DL/T 5003
《電能量計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》DL/T 5202
《電力系統(tǒng)電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)通用技術(shù)條件》 GB/T 36558
4 電化學(xué)儲(chǔ)能電站分類
在GB 51048-2014《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱規(guī)范)中電化學(xué)儲(chǔ)能電站按電池類型分類可以分為鉛酸(鉛炭)電池、鋰離子電池、液流電池、鈉硫電池和多類型電化學(xué)儲(chǔ)能等，但是在2022年的《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》(以下簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn))中已經(jīng)刪除鈉硫電池儲(chǔ)能，明確為鉛酸（鉛炭）電池、鋰離子電池和液流電池。國家能源局綜合司發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)的要求（2022年版）（征求意見稿）》，提出中大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動(dòng)力電池。所以中大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站電池類型一般可選擇鉛酸（鉛炭）電池、磷酸鐵鋰電池和全釩液流電池。
另外針對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能電站的規(guī)模分類，規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)也不同。
序號(hào) | 建設(shè)規(guī)模 | GB 51048-2014《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》 | 2022《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》 |
電站功率 | 電站功率 | ||
1 | 小型儲(chǔ)能電站 | ＜功率1MW或容量1MWh | 500kW≤電站功率＜5MW |
2 | 中型儲(chǔ)能電站 | 功率1MW或容量1MWh≤電站功率容量＜功率30MW或容量30MWh | 5MW≤電站功率＜100MW |
3 | 大型儲(chǔ)能電站 | ≥30MW或30MWh | 電站功率≥100MW |
表1 規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)模定義
通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)能電站的規(guī)模上限定義遠(yuǎn)超之前的標(biāo)準(zhǔn)，這也是由于近幾年儲(chǔ)能電站大規(guī)模發(fā)展的原因，放寬功率標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)化了電化學(xué)儲(chǔ)能電站的建設(shè)要求，便于促進(jìn)儲(chǔ)能的進(jìn)一步發(fā)展。
5 儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)及選型
5.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)電壓等級(jí)要求
GB 51048《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)并網(wǎng)電壓等級(jí)要求沒有非常明確，僅僅是建議大中型儲(chǔ)能系統(tǒng)采用10kV或更高電壓等級(jí)并網(wǎng)。在《電化學(xué)儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》對(duì)接入電壓等級(jí)的要求是：小型儲(chǔ)能電站宜采用0.4kV~20kV及以下電壓等級(jí)；中型儲(chǔ)能電站宜采用10kV~110kV電壓等級(jí)；大型儲(chǔ)能電站宜采用220kV及以上電壓等級(jí)。
GB/T 36547-2018《電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》對(duì)不同容量的儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)電壓等級(jí)做了詳細(xì)的要求，電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)的電壓等級(jí)應(yīng)按照儲(chǔ)能系統(tǒng)額定功率、接入電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等條件確定，不同額定功率儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)電壓等級(jí)如下表所示：
儲(chǔ)能系統(tǒng)額定功率 | 接入電壓等級(jí) | 接入方式 |
8kW及以下 | 220V/380V | 單相/三相 |
8kW-1000kW | 380V | 三相 |
500kW-5000kW | 6kV-20kV | 三相 |
5000kW-100000kW | 35kV-110kV | 三相 |
100000kW以上 | 220kV及以上 | 三相 |
表2 儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)電壓等級(jí)要求
5.2
8kW及以下儲(chǔ)能系統(tǒng)
8kW及以下的儲(chǔ)能系統(tǒng)一般用于戶用的光儲(chǔ)系統(tǒng)，配合屋頂光伏和光伏、儲(chǔ)能一體式逆變器，實(shí)現(xiàn)戶用并、離網(wǎng)模式運(yùn)行。當(dāng)不允許向電網(wǎng)輸送電能時(shí)，通過防逆流裝置可以實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電富余時(shí)自動(dòng)充電，*大程度消納綠電，配電結(jié)構(gòu)如圖1所示。戶用光儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)可上傳云平臺(tái)供移動(dòng)端查看數(shù)據(jù)。
圖1 8kW及以下戶用儲(chǔ)能光伏一體化系統(tǒng)
名稱 | 圖片 | 型號(hào) | 功能 | 應(yīng)用 |
智能網(wǎng)關(guān) |
| ANet-1E2S1-4G | 嵌入式linux系統(tǒng)，可接入逆變器、計(jì)量電表，儲(chǔ)能功率控制器等，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，支持協(xié)議轉(zhuǎn)換和協(xié)議定制，支持4G無線上傳。 | 應(yīng)用于儲(chǔ)能系統(tǒng)、逆變器、計(jì)量?jī)x表等設(shè)備數(shù)據(jù)采集和上傳平臺(tái) |
防逆流裝置 |
| ACR10R-D10TE4 | 防止向電網(wǎng)輸送功率，可控制逆變器功率輸出和儲(chǔ)能充放電控制，用于單/三相光伏儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng) | |
能源物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái) | AcrelEMS或 Acrel-EIOT或?qū)拥谌狡脚_(tái) | 涵蓋分布式光伏、儲(chǔ)能發(fā)電數(shù)據(jù)展示，用能分析、碳排放分析、設(shè)備運(yùn)維管理等功能，通過移動(dòng)端查看數(shù)據(jù)和異常告警。 | 數(shù)據(jù)分析和展示 | |
表3 戶用儲(chǔ)能管理系統(tǒng)硬件推薦
5.3
8kW-1000kW儲(chǔ)能系統(tǒng)
8kW-1000kW儲(chǔ)能系統(tǒng)一般500kW以下采用380V并網(wǎng)，500kW-1000kW根據(jù)接入電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可采用0.4kV多點(diǎn)并網(wǎng)，也可以采用6kV-20kV電壓并網(wǎng)。當(dāng)然采用6kV-20kV電壓并網(wǎng)需要增加升壓變壓器、中壓開關(guān)柜等設(shè)備，會(huì)大大增加儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本，所以在情況允許的情況下可以采用0.4kV多點(diǎn)并網(wǎng)以減少成本。
比如企業(yè)內(nèi)部需要安裝大功率充電樁，但是企業(yè)變壓器容量不滿足要求的情況下可以安裝光伏、儲(chǔ)能系統(tǒng)用于擴(kuò)展用電容量，在不更換變壓器的情況下，可以在0.4kV母線增加儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)。在光伏發(fā)電有富余或者負(fù)荷較低的谷電時(shí)段充電，負(fù)荷高峰時(shí)期放電，以*小的成本擴(kuò)展企業(yè)內(nèi)部用電容量，這種情況*典型的場(chǎng)景是城市快速充電站或者需要變壓器擴(kuò)容的企業(yè)，如圖2所示。通過多組250kW/500kWh分布式儲(chǔ)能柜并入0.4kV母線，這樣可以把企業(yè)內(nèi)部配電容量一段時(shí)間內(nèi)擴(kuò)展1000kW，滿足企業(yè)用電擴(kuò)容需要。
圖2 8kW-1000kW工商儲(chǔ)能光伏充電一體化系統(tǒng)
通過0.4kV多點(diǎn)并網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)中，在10kV產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)需要增加防孤島保護(hù)裝置和電能質(zhì)量分析裝置，如果不需要往電網(wǎng)送電還需要安裝逆功率保護(hù)裝置，在低壓側(cè)0.4kV安裝電能質(zhì)量治理和無功補(bǔ)償裝置等，儲(chǔ)能系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過智能網(wǎng)關(guān)采集后可以上傳至本地管理系統(tǒng)或者云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)可靠、有序用電，降低用能成本。
在這種模式下，安科瑞電氣可以為1000kW以下儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)提供以下設(shè)備，見表4。
名稱 | 圖片 | 型號(hào) | 功能 | 應(yīng)用 |
防孤島保護(hù) |
| AM5SE-IS | 防孤島保護(hù)裝置，當(dāng)外部電網(wǎng)停電后斷開和電網(wǎng)連接，具備逆功率保護(hù)功能。 | 并網(wǎng)點(diǎn)或產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn) |
電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置 |
| APView500 | 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)和閃變、諧波等電能質(zhì)量，記錄各類電能質(zhì)量事件,定位擾動(dòng)源。 | 10kV進(jìn)線回路 |
動(dòng)態(tài)諧波無功補(bǔ)償系統(tǒng) |
| AnCos*/*-G Ⅰ型 | 同時(shí)具備諧波治理、無功功率線性補(bǔ)償與三相電流平衡治理和穩(wěn)定電壓的功能，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償功率因數(shù)； | 0.4kV電能質(zhì)量治理 |
智能儀表 |
| APM500 | 具有全電量測(cè)量，諧波畸變率、電壓合格率統(tǒng)計(jì)、分時(shí)電能統(tǒng)計(jì)，開關(guān)量輸入輸出，模擬量輸入輸出。 | 主要用于高低壓電能監(jiān)測(cè)和電能管理 |
智能儀表 |
| AEM96 | 具有全電量測(cè)量，諧波畸變率、分時(shí)電能統(tǒng)計(jì)，開關(guān)量輸入輸出，模擬量輸入輸出。 | 主要用于電能計(jì)量和監(jiān)測(cè) |
直流電能表 |
| DJSF1352 | 可測(cè)量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率以及正反向電能等，配套霍爾傳感器(可選)。 | 直流計(jì)量 |
| DJSF1352-RN | |||
霍爾傳感器 |
| AHKC-EKAA | 測(cè)量DC0~(5-500)A電流，輸出DC4-20mA,工作電源DC12/24V。 | 直流系統(tǒng)電流監(jiān)測(cè) |
直流絕緣監(jiān)測(cè) |
| AIM-D100-ES | 監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)絕緣狀況 | 安裝于儲(chǔ)能電池直流匯流正負(fù)極 |
電動(dòng)汽車充電樁 |
| AEV200-DC160S | 輸出功率160kW的直流充電機(jī)，滿足快速充電的需要。還具備120/80/60/30kW直流充電樁和7kW交流充電樁。 | 充電樁運(yùn)營和充電控制 |
無線測(cè)溫傳感器 |
| ATE400 | 監(jiān)測(cè)35kV及以下電壓等級(jí)配電系統(tǒng)母排、線纜連接點(diǎn)溫度和溫升預(yù)警。 | 適用于35kV及以下電壓等級(jí)開關(guān)柜母排、斷路器、電纜接頭等接點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè) |
智能網(wǎng)關(guān) |
| ANet-2E4SM | 邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，嵌入式linux系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通訊方式具備Socket方式，支持XML格式壓縮上傳，提供AES加密及MD5身份認(rèn)證等安全需求，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協(xié)議 | 電能、環(huán)境等數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換和邏輯判斷 |
能量管理系統(tǒng) | Acrel-2000MG | 對(duì)企業(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(chǔ)能系統(tǒng)、新能源汽車充電負(fù)荷進(jìn)行有序管理和優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)不同目標(biāo)下源網(wǎng)荷儲(chǔ)資源之間的靈活互動(dòng)，增加多策略控制下系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 | 本地部署的能量管理系統(tǒng) | |
能源管理平臺(tái) | AcrelEMS | 實(shí)現(xiàn)光伏、儲(chǔ)能系統(tǒng)數(shù)據(jù)云端分析和展示、儲(chǔ)能系統(tǒng)異常告警、充放電管理策略、移動(dòng)端查看 | 基于源網(wǎng)荷儲(chǔ)充運(yùn)維一體化的能源管理平臺(tái) | |
表4 1000kW以下儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)硬件推薦
5.4 500kW-5000kW儲(chǔ)能系統(tǒng)
500kW-5000kW儲(chǔ)能系統(tǒng)采用6kV-20kV并網(wǎng)，一般采用電氣集裝箱方式安裝，分為電池艙、電氣艙等，也可采用模塊化的分布式儲(chǔ)能柜并聯(lián)匯流后升壓并網(wǎng)，組裝方便，安全系數(shù)高。
圖3 2MW/4MWh工商業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)示意圖
現(xiàn)行分時(shí)電價(jià)政策由于不少地區(qū)在冬夏高峰時(shí)段每天會(huì)有2個(gè)尖峰時(shí)段，持續(xù)時(shí)間2小時(shí)左右，為了保證峰谷套利收益*大化，工商業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)大多采用充放電倍率0.5C輸出設(shè)計(jì)。
按照GB/T 36547-2018《電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》要求，儲(chǔ)能系統(tǒng)交流側(cè)匯流后通過變壓器升壓至10kV后并入企業(yè)內(nèi)部配電網(wǎng)10kV母線，儲(chǔ)能系統(tǒng)交流側(cè)額定電壓可根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)功率確定，一般可選擇線電壓0.4kV、0.54kV、0.69kV、1.05kV、6.3kV、10.5kV等。
儲(chǔ)能系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)配置要求：儲(chǔ)能電站應(yīng)配置防孤島保護(hù)，非計(jì)劃孤島時(shí)應(yīng)在2s動(dòng)作，將儲(chǔ)能電站與電網(wǎng)斷開；通過10（6）kV~35kV（66kV）電壓等級(jí)專線方式接入系統(tǒng)的儲(chǔ)能電站宜配置光纖電流差動(dòng)或方向保護(hù)作為主保護(hù)。
關(guān)于儲(chǔ)能系統(tǒng)計(jì)量點(diǎn)的設(shè)置：如果儲(chǔ)能系統(tǒng)采用專線接入公用電網(wǎng)，計(jì)量點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在公共連接點(diǎn)；采用T接方式并入公共電網(wǎng)，計(jì)量點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在儲(chǔ)能系統(tǒng)出線側(cè)；如果儲(chǔ)能系統(tǒng)接入企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)，計(jì)量點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在并網(wǎng)點(diǎn)，見圖3。
儲(chǔ)能單元應(yīng)具備絕緣監(jiān)測(cè)功能，當(dāng)儲(chǔ)能單元絕緣低時(shí)應(yīng)能發(fā)出報(bào)警和/或跳閘信號(hào)通知儲(chǔ)能變流器及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，如果BMS或者PCS具備絕緣監(jiān)測(cè)功能的話不需要另外配置絕緣監(jiān)測(cè)裝置。
通過10（6）kV接入公用電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)電能質(zhì)量宜滿足GB/T19862要求的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的電能質(zhì)量指標(biāo)不滿足要求時(shí)，應(yīng)安裝電能質(zhì)量治理設(shè)備。
在5000kW以下儲(chǔ)能系統(tǒng)中，安科瑞提供的二次設(shè)備推薦如表5所示。
名稱 | 圖片 | 型號(hào) | 功能 | 應(yīng)用 |
微機(jī)保護(hù)裝置
|
| AM6-L AM6-T | 10kV回路的電流電壓保護(hù)、非電量保護(hù)、測(cè)量和自動(dòng)控制功能。 | 進(jìn)線、升壓變壓器保護(hù)測(cè)控 |
AM6-LD | 線路光纖縱差保護(hù)裝置 | 線路兩側(cè) | ||
AM5SE-IS | 防孤島保護(hù)裝置，當(dāng)外部電網(wǎng)停電后斷開和電網(wǎng)連接 | 并網(wǎng)點(diǎn)或產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn) | ||
電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置 |
| APView500 | 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)和閃變、諧波等電能質(zhì)量，記錄各類電能質(zhì)量事件,定位擾動(dòng)源。 | 并網(wǎng)點(diǎn) |
動(dòng)態(tài)諧波無功補(bǔ)償系統(tǒng) |
| AnCos*/*-G Ⅰ型 | 同時(shí)具備諧波治理、無功功率線性補(bǔ)償與三相電流平衡治理和穩(wěn)定電壓的功能，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償功率因數(shù)； | 電能質(zhì)量治理 |
智能儀表 |
| APM500 | 具有全電量測(cè)量，諧波畸變率、電壓合格率統(tǒng)計(jì)、分時(shí)電能統(tǒng)計(jì)，開關(guān)量輸入輸出，模擬量輸入輸出。 | 主要用于高低壓電能監(jiān)測(cè)和電能管理 |
智能儀表 |
| AEM96 | 具有全電量測(cè)量，諧波畸變率、分時(shí)電能統(tǒng)計(jì)，開關(guān)量輸入輸出，模擬量輸入輸出。 | 主要用于電能計(jì)量和監(jiān)測(cè) |
無線測(cè)溫傳感器 |
| ATE400 | 監(jiān)測(cè)35kV及以下電壓等級(jí)配電系統(tǒng)母排、線纜連接點(diǎn)溫度和溫升預(yù)警。 | 適用于35kV及以下電壓等級(jí)開關(guān)柜母排、斷路器、電纜接頭等接點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè) |
直流電能表 |
| DJSF1352 | 可測(cè)量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率以及正反向電能等，配套霍爾傳感器(可選)。 | 直流計(jì)量 |
| DJSF1352-RN | |||
霍爾傳感器 |
| AHKC-EKAA | 測(cè)量DC0~(5-500)A電流，輸出DC4-20mA,工作電源DC12/24V。 | 直流系統(tǒng)電流監(jiān)測(cè) |
直流絕緣監(jiān)測(cè) |
| AIM-D100-ES | 監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)絕緣狀況 | 安裝于儲(chǔ)能電池直流匯流正負(fù)極 |
電動(dòng)汽車充電樁 |
| AEV200-DC160S | 輸出功率160kW的直流充電機(jī)，滿足快速充電的需要。還具備120/80/60/30kW直流充電樁和7kW交流充電樁。 | 充電樁運(yùn)營和充電控制 |
智能網(wǎng)關(guān) |
| ANet-2E4SM | 邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，嵌入式linux系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通訊方式具備Socket方式，支持XML格式壓縮上傳，提供AES加密及MD5身份認(rèn)證等安全需求，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協(xié)議 | 電能、環(huán)境等數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換和邏輯判斷 |
能量管理系統(tǒng) | Acrel-2000MG | 對(duì)企業(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(chǔ)能系統(tǒng)、新能源汽車充電負(fù)荷進(jìn)行有序管理和優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)不同目標(biāo)下源網(wǎng)荷儲(chǔ)資源之間的靈活互動(dòng)，增加多策略控制下系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 | 本地部署的能量管理系統(tǒng) | |
能源管理平臺(tái) | AcrelEMS | 實(shí)現(xiàn)光伏、儲(chǔ)能系統(tǒng)數(shù)據(jù)云端分析和展示、儲(chǔ)能系統(tǒng)異常告警、充放電管理策略、移動(dòng)端查看 | 基于源網(wǎng)荷儲(chǔ)充運(yùn)維一體化的能源管理平臺(tái) | |
表5 5000kW以下儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)硬件推薦
5.5 5000kW以上儲(chǔ)能系統(tǒng)
5000kW以上規(guī)模的儲(chǔ)能系統(tǒng)根據(jù)功率大小可采用35kV、110kV或者220kV并網(wǎng)，一般采用2MWh~4MWh左右的儲(chǔ)能單元作為一個(gè)基礎(chǔ)單元，集成安裝在一個(gè)40英尺集裝箱。和儲(chǔ)能單元配套的系統(tǒng)還包括三級(jí)電池管理系統(tǒng)(BMS)、消防系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)(EMS)，每個(gè)電池艙還包括電池柜、控制柜(BMS)和匯流柜等。也可采用模塊化的分布式儲(chǔ)能柜并聯(lián)匯流后升壓并網(wǎng)，組裝較為方便，安全系數(shù)較高，但是相對(duì)成本偏高。
圖4 中大型儲(chǔ)能電站電氣布局示意圖
通過110kV及以上電壓等級(jí)專線方式接入系統(tǒng)的儲(chǔ)能電站應(yīng)配置光纖電流差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)；通過10（6）kV~35kV（66kV）電壓等級(jí)專線方式接入系統(tǒng)的儲(chǔ)能電站宜配置光纖電流差動(dòng)或方向保護(hù)作為主保護(hù)；大型儲(chǔ)能電站（100MW以上）應(yīng)配置專用故障錄波裝置。
儲(chǔ)能電站高壓側(cè)接線型式可采用單母線、單母線分段等簡(jiǎn)單接線形式。當(dāng)電化學(xué)儲(chǔ)能電站經(jīng)雙回路接入系統(tǒng)時(shí)，宜采用單母線分段接線，并宜符合下列要求：小型儲(chǔ)能電站可采用線變組、單母線接線等；中型儲(chǔ)能電站可采用單母線或單母線分段接線等；大型儲(chǔ)能電站可采用單母線分段接線、雙母線接線等，儲(chǔ)能電站35kV及以上電壓等級(jí)的母線宜設(shè)置母線保護(hù)。
圖5 中大型儲(chǔ)能電站電氣接線示意圖
接入公用電網(wǎng)的電化學(xué)儲(chǔ)能站應(yīng)在并網(wǎng)點(diǎn)配置電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置或具備電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)功能。10(6)kV及以上電壓等級(jí)接入公共電網(wǎng)的電化學(xué)儲(chǔ)能電站宜配置滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備通用要求》GB/T 19862要求的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，當(dāng)電能質(zhì)量指標(biāo)不滿足要求時(shí)，應(yīng)安裝電能質(zhì)量治理設(shè)備。
名稱 | 圖片 | 型號(hào) | 功能 | 應(yīng)用 |
微機(jī)保護(hù)裝置
|
| AM6-L | 線路/變壓器等回路電流電壓保護(hù)、測(cè)量和自動(dòng)控制功能。 | 線路保護(hù) |
AM6-LD | 線路光纖縱差保護(hù)裝置 | 線路兩側(cè) | ||
AM6-D3/D2 | 三/兩圈變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) | 變壓器 | ||
AM6-TB | 變壓器后備保護(hù) | |||
AM6-FD | 非電量保護(hù)裝置 | |||
AM5SE-IS | 防孤島保護(hù)裝置，當(dāng)外部電網(wǎng)停電后斷開和電網(wǎng)連接 | 并網(wǎng)點(diǎn)或產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn) | ||
弧光保護(hù) |
| ARB5-M | 適用于開關(guān)柜弧光信號(hào)和電流信號(hào)的采集，并控制進(jìn)線柜或母聯(lián)柜分閘 | 中壓母線弧光保護(hù) |
電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置 |
| APView500 | 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)和閃變、諧波等電能質(zhì)量，記錄各類電能質(zhì)量事件,定位擾動(dòng)源。 | 并網(wǎng)點(diǎn) |
動(dòng)態(tài)諧波無功補(bǔ)償系統(tǒng) |
| AnCos*/*-G Ⅰ型 | 同時(shí)具備諧波治理、無功功率線性補(bǔ)償與三相電流平衡治理和穩(wěn)定電壓的功能，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償功率因數(shù)； | 電能質(zhì)量治理 |
智能儀表 |
| APM500 | 具有全電量測(cè)量，諧波畸變率、電壓合格率統(tǒng)計(jì)、分時(shí)電能統(tǒng)計(jì)，開關(guān)量輸入輸出，模擬量輸入輸出。 | 主要用于高低壓電能監(jiān)測(cè)和電能管理 |
智能儀表 |
| AEM96 | 具有全電量測(cè)量，諧波畸變率、分時(shí)電能統(tǒng)計(jì)，開關(guān)量輸入輸出，模擬量輸入輸出。 | 主要用于電能計(jì)量和監(jiān)測(cè) |
無線測(cè)溫傳感器 |
| ATE400 | 監(jiān)測(cè)35kV及以下電壓等級(jí)配電系統(tǒng)母排、線纜連接點(diǎn)溫度和溫升預(yù)警。 | 適用于35kV及以下電壓等級(jí)開關(guān)柜母排、斷路器、電纜接頭等接點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè) |
直流電能表 |
| DJSF1352 | 可測(cè)量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率以及正反向電能等，配套霍爾傳感器(可選)。 | 直流計(jì)量 |
| DJSF1352-RN | |||
霍爾傳感器 |
| AHKC-EKAA | 測(cè)量DC0~(5-500)A電流，輸出DC4-20mA,工作電源DC12/24V。 | 直流系統(tǒng)電流監(jiān)測(cè) |
直流絕緣監(jiān)測(cè) |
| AIM-D100-ES | 監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)絕緣狀況 | 安裝于儲(chǔ)能電池直流匯流正負(fù)極 |
智能網(wǎng)關(guān) |
| ANet-2E4SM | 邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，嵌入式linux系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通訊方式具備Socket方式，支持XML格式壓縮上傳，提供AES加密及MD5身份認(rèn)證等安全需求，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，支持Modbus、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、101、103、104協(xié)議 | 電能、環(huán)境等數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換和邏輯判斷 |
能量管理系統(tǒng) | Acrel-2000MG | 對(duì)企業(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(chǔ)能系統(tǒng)、新能源汽車充電負(fù)荷進(jìn)行有序管理和優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)不同目標(biāo)下源網(wǎng)荷儲(chǔ)資源之間的靈活互動(dòng)，增加多策略控制下系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 | 能量管理系統(tǒng) | |
表6 5000kW以上儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)硬件推薦
6 儲(chǔ)能工程能量管理系統(tǒng)
Acrel-2000MG儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)和AcrelEMS能源管理平臺(tái)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(chǔ)能系統(tǒng)、新能源汽車充電負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和優(yōu)化控制，保護(hù)微電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行安全，實(shí)現(xiàn)不同目標(biāo)下源網(wǎng)荷儲(chǔ)資源之間的靈活互動(dòng)，增加多策略控制下系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)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。Acrel-2000MG儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)適合部署在本地，作為實(shí)時(shí)監(jiān)控、異常告警和策略管理；AcrelEMS能源管理平臺(tái)適用于企業(yè)源網(wǎng)荷儲(chǔ)充運(yùn)維的一體化管理平臺(tái)，并提供移動(dòng)端數(shù)據(jù)服務(wù)和異常告警。
6.1 數(shù)據(jù)展示
展示儲(chǔ)能的容量信息、收益、充放電量及電壓、電流、及充放電功率的變化曲線等。
圖6 儲(chǔ)能系統(tǒng)數(shù)據(jù)展示
6.2 異常報(bào)警
儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)具有事故報(bào)警和預(yù)告報(bào)警功能。事故報(bào)警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動(dòng)作信號(hào)；預(yù)告報(bào)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、溫度異常、電池簇過壓告警、電池簇欠壓告警等，保障儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行安全。
圖7 儲(chǔ)能系統(tǒng)告警記錄
6.3 實(shí)時(shí)監(jiān)控
儲(chǔ)能BMS監(jiān)測(cè)電芯、電池模組、電池簇的電壓、電流、溫度、SOC及越限電芯位置等，并針對(duì)越限信息進(jìn)行告警，儲(chǔ)能變流器交直流側(cè)運(yùn)行監(jiān)控、充放電指令下發(fā)、參數(shù)限值設(shè)定等。
圖8 儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控
6.4 光伏運(yùn)行監(jiān)控
監(jiān)測(cè)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(jì)以及光伏發(fā)電功率控制。
圖9 光伏運(yùn)行監(jiān)測(cè)
6.5 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)
監(jiān)測(cè)微電網(wǎng)重要回路的電壓波動(dòng)與閃變、電壓暫升/暫降、短時(shí)中斷情況，實(shí)時(shí)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(shí)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。
圖10 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)
6.6 AcrelEMS能源管理平臺(tái)
AcrelEMS能源管理平臺(tái)通過先進(jìn)的控制、計(jì)量、通信等技術(shù)，將分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車、電能路由器聚合在一起；平臺(tái)根據(jù)*新的電網(wǎng)價(jià)格、用電負(fù)荷、電網(wǎng)調(diào)度指令等情況，靈活調(diào)整微電網(wǎng)控制策略并下發(fā)給儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車充電樁、電能路由器等系統(tǒng)，保障企業(yè)微電網(wǎng)高效、穩(wěn)定運(yùn)行，并提供移動(dòng)端數(shù)據(jù)服務(wù)。
圖11 AcrelEMS能源管理平臺(tái)及APP展示
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