儲能解決方案工作原理

儲能解決方案工作原理儲能系統(tǒng)是指將電能等形式的能量，通過不同媒介存儲起來，在有需要的時候再將其釋放的一種系統(tǒng)。按照存儲方式的不同，可以分為化學(xué)儲能和物理儲能?；瘜W(xué)儲能包括氫、碳氫、碳氫氧還有電化學(xué)儲能方式。電化學(xué)儲能中又包括鋰離子電池、液流電池、鉛蓄電池和鈉基電池等。物理儲能則有抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能和鹽熔儲能等。各種儲能方式的系統(tǒng)功率和放電時間對比如下圖。大規(guī)模儲能系統(tǒng)通常以集裝箱作為載體，在其中組裝了電池系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)（BMS)、變流器系統(tǒng)(PCS）、冷卻系統(tǒng)、消防系統(tǒng)以及照明和監(jiān)控系統(tǒng)。電池系統(tǒng)：通常由數(shù)個電池簇組成，電池簇則由數(shù)個電池包組成，視電池包結(jié)構(gòu)的不同，電池包中可能帶有電池管理系統(tǒng)(BMU)。能量管理系統(tǒng)：稱為EMS(EnergyManagementSystem)，主要是對電站的實時運行狀態(tài)信息進行監(jiān)控，包括系統(tǒng)功率曲線、電池電壓溫度信息、累計處理電量信息及其他約定的監(jiān)測信息。電池管理系統(tǒng)：稱為BMS(BatteryManagementSystem)，主要對電池組的充放電保護進行管理。充滿電時能保證各單體電池之間的電壓差異小于設(shè)定值，實現(xiàn)電池組各單體電池的均充，有效地改善了串聯(lián)充電方式下的充電效果。同時檢測電池組中各個單體電池的過壓、欠壓、過流、短路、過溫狀態(tài)，保護并延長電池使用壽命。一般是三級架構(gòu)，即電池包-電池簇-電池系統(tǒng)各有一個控制單元。變流器系統(tǒng)：稱為PCS(PowerConversionSystem)，鋰離子電池輸出的是直流電，在電池與電網(wǎng)的相互作用時，需要進行交直流轉(zhuǎn)換，這就需要儲能變流器系統(tǒng)。儲能變流器可以完成電網(wǎng)和電池的雙向能量流動，并通過控制策略實現(xiàn)對電池系統(tǒng)的充放電管理、網(wǎng)測負(fù)荷功率跟蹤、電池儲能系統(tǒng)充放電功率控制和正常及孤島運行方式下網(wǎng)測電壓的控制；具有高轉(zhuǎn)換效率、寬電壓輸入范圍、快速并離網(wǎng)切換和方便維護等特點，同時具備完善的保護功能，如孤島保護、直流過壓保護和低電壓穿越（可選）等，滿足系統(tǒng)并、離網(wǎng)要求。冷卻系統(tǒng)：因為鋰電池對系統(tǒng)運行溫度有范圍要求，所以需要控制環(huán)境溫度。通常來說有風(fēng)冷和液冷兩種形式。風(fēng)冷作為傳統(tǒng)的冷卻方式，技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，缺點則是需要留有風(fēng)道，整體體積較大；液冷則是最近逐漸流行的冷卻方式，特點在于采用液體降溫，有更高的冷卻效率，同時不需要風(fēng)道，使整體的體積更小，能量比更高，缺點則是價格較高，技術(shù)不如風(fēng)冷成熟。消防系統(tǒng)：鋰離子電池系統(tǒng)較傳統(tǒng)的鉛酸電池來說，發(fā)熱量較大，熱穩(wěn)定性也不如鉛酸電池，在運行過程中有起火的風(fēng)險。因此消防系統(tǒng)是鋰離子電池儲能中的重要組成部分。集裝箱儲能系統(tǒng)一般采用管網(wǎng)式消防，介質(zhì)為七氟丙烷或者全氟己酮，也有結(jié)合使用水噴淋的案例。在較小型的工商業(yè)儲能和移動儲能里面，還可以采用氣溶膠的方式，下面具體談?wù)剝δ芙鉀Q方案工作原理。一、發(fā)電側(cè)儲能系統(tǒng)解決方案隨著新能源的大幅接入，發(fā)電側(cè)的儲能作用日益凸顯。儲能系統(tǒng)能夠改善光伏、風(fēng)電限發(fā)問題，提高經(jīng)濟性；減少瞬時功率變化率，減少電網(wǎng)沖擊。具體解決方案如下：1.風(fēng)電站儲能解決方案儲能系統(tǒng)可對現(xiàn)有上網(wǎng)電價較高的風(fēng)電電站進行改善，解決棄風(fēng)現(xiàn)象，消除風(fēng)電隨機波動，提高風(fēng)電電廠電能輸出質(zhì)量，可使風(fēng)電成為可調(diào)度電力，并能參與調(diào)峰調(diào)頻。主要優(yōu)點包括：?減少棄風(fēng)，提高經(jīng)濟性；?平滑輸出隨機波動，提高電能質(zhì)量；?提高功率預(yù)測精度，減少電網(wǎng)沖擊。此外，儲能系統(tǒng)還可以配合風(fēng)電場進行儲能參與輔助服務(wù)，如：儲能參與調(diào)頻、儲能參與電網(wǎng)穩(wěn)定等。2.火電站聯(lián)合調(diào)頻解決方案儲能系統(tǒng)具有反應(yīng)迅速、精度高、調(diào)節(jié)準(zhǔn)確等優(yōu)點，配合火電站進行聯(lián)合調(diào)頻，可彌補火電機組速度慢、精度低、方向錯（超調(diào)）的調(diào)頻特性。主要優(yōu)點包括：?速度快；?精度高；?調(diào)節(jié)準(zhǔn)確。3.光伏電站儲能解決方案對于現(xiàn)有上網(wǎng)電價較高的光伏電站，儲能系統(tǒng)的應(yīng)用也能帶來顯著的改善。儲能系統(tǒng)可解決光伏電站棄光現(xiàn)象，消除光伏隨機波動，提高光伏電廠電能輸出質(zhì)量，可使光伏成為可調(diào)度電力，并能參與調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務(wù)。主要優(yōu)點包括：?減少棄光，提高經(jīng)濟性；?提高功率預(yù)測精度，減少電網(wǎng)沖擊；?平滑功率隨機波動，提高電能質(zhì)量。直流母線方案交流母線方案二、電網(wǎng)側(cè)儲能解決方案隨著新能源的大規(guī)模接入，電網(wǎng)側(cè)儲能的作用更加凸顯。電網(wǎng)側(cè)儲能是輔助服務(wù)的有效調(diào)節(jié)工具并可推動電力市場化和電力現(xiàn)貨交易的進程。具體解決方案如下：1.電網(wǎng)儲能解決方案儲能系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)峰調(diào)頻控制，實時監(jiān)測負(fù)荷波動，快速響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度，提高電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性。同時，儲能系統(tǒng)也能夠根據(jù)電網(wǎng)功率因數(shù)變化，動態(tài)調(diào)整電網(wǎng)無功，減少系統(tǒng)損耗，保障電網(wǎng)可靠運行。此外，儲能系統(tǒng)還可以參與輔助服務(wù)，如二次調(diào)頻、有償調(diào)峰、AVC、旋轉(zhuǎn)備用等。2.用戶側(cè)解決方案結(jié)合光伏和儲能系統(tǒng)，用戶可以通過生產(chǎn)-存儲-消耗的模式有效地管理家庭和工商業(yè)的能源循環(huán)。這種模式是未來智慧能源系統(tǒng)的重要組成部分。三、微電網(wǎng)解決方案微電網(wǎng)系統(tǒng)是一個能夠按照預(yù)定目標(biāo)，實現(xiàn)自我控制、保護和管理的發(fā)配電系統(tǒng)。既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行組成聯(lián)網(wǎng)微電網(wǎng)，也可以孤立運行組建獨立微電網(wǎng)。儲能系統(tǒng)是微電網(wǎng)中不可或缺的單元，可實現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)部電力平衡，為負(fù)荷提供平穩(wěn)電力。具體解決方案如下：1.并網(wǎng)型微電網(wǎng)解決方案微電網(wǎng)中綜合應(yīng)用風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等多種能源利用方式，其中儲能起穩(wěn)定器和調(diào)節(jié)器的作用。同時分布式電源大量接入配電網(wǎng)對電網(wǎng)的電能質(zhì)量、供電可靠性、網(wǎng)損及安全運行會產(chǎn)生一定的影響。在微電網(wǎng)中實施分布式微電網(wǎng)儲能，調(diào)控分布式電源和負(fù)荷協(xié)同運行，并可實現(xiàn)峰谷價差套利，參與電網(wǎng)一次調(diào)頻、自動發(fā)電控制、調(diào)峰、無功調(diào)節(jié)、備用、黑啟動等輔助服務(wù)。此外，微電網(wǎng)中的交流母線連接方式便于集中管理。儲能系統(tǒng)還可以實現(xiàn)微網(wǎng)黑啟動。2.離網(wǎng)型微電網(wǎng)解決方案對于大功率（MW級以上）的獨立微網(wǎng)，交流母線方案能夠降低各輸入源的耦合程度，提高可靠性。在離網(wǎng)調(diào)節(jié)下運行時，儲能系統(tǒng)或柴油發(fā)電機為整個微網(wǎng)提供電壓和頻率支撐。能源管理系統(tǒng)（EMS）對光伏、風(fēng)電、及負(fù)荷進行電量使用分析預(yù)測，實現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)安全可靠、經(jīng)濟運行。四、光儲充系統(tǒng)解決方案“光儲充”一體化充電站在充電站的基礎(chǔ)上增加光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)、應(yīng)急充電等系統(tǒng)進行電網(wǎng)智能互動，在協(xié)助電網(wǎng)調(diào)峰、平滑輸出電能、提高電網(wǎng)穩(wěn)定性方面起到關(guān)鍵作用。具體解決方案如下：直流母線接線方案：這種方案采用了直流母線供電的架構(gòu)，直流母線主要為直流樁提供充電電能。通過DC/DC充電模塊將直流母線上的直流電變換為與新能源汽車充電的匹配電壓范圍。這種方案具有直流耦合、減少直交變換損耗等優(yōu)點。五、儲能應(yīng)用場景及設(shè)備隨著儲能技術(shù)的發(fā)展，儲能系統(tǒng)在許多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用場景。其中包括電力市場、電網(wǎng)運行、新能源汽車充電站等。同時，根據(jù)不同的應(yīng)用場景，我們需要配置不同類型的儲能設(shè)備和相應(yīng)的管理系統(tǒng)。1.電力市場應(yīng)用在電力市場中，儲能系統(tǒng)可以作為一種調(diào)節(jié)工具，幫助電力供需雙方實現(xiàn)平衡。例如，在峰谷時段，儲能系統(tǒng)可以通過儲存多余的電能，并在需要時釋放出來，以緩解電力供需矛盾。此外，儲能系統(tǒng)還可以參與電力現(xiàn)貨交易，提供相應(yīng)的輔助服務(wù)，如調(diào)峰、調(diào)頻等。2.電動汽車充電站應(yīng)用在電動汽車充電站中，儲能系統(tǒng)可以起到以下幾個作用：*存儲電動汽車充電過程中產(chǎn)生的電能，并在此過程中進行電能質(zhì)量優(yōu)化；*存儲充電樁運行時的能量輸出，以便應(yīng)對不同負(fù)載情況下的波動；*作為充電樁的運行平臺，在緊急情況下提供臨時充電服務(wù)；*作為移動充電設(shè)備的關(guān)鍵部分，提升設(shè)備的靈活性；根據(jù)電動汽車充電站的需求，我們需要配置相應(yīng)的電池設(shè)備以及管理系統(tǒng)。此外，儲能系統(tǒng)還可以配合電力管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集和分析，提高充電設(shè)施的智能化水平。3.智能家居應(yīng)用隨著智能家居的普及，儲能系統(tǒng)也可以應(yīng)用到智能家居領(lǐng)