储能系统技术的应用

周子炀　骆华峰　王劼臻

摘要：本文通过探究储能技术在新能源电力系统中的应用，针对以西部某光伏电站为例，通过分析储能技术在新能源电力系统中的应用，研究讨论相关问题，以探求储能技术在新能源电力系统当中的有效利用。

关键词：储能技术;光伏电站配备储能;应用浅析

一、储能技术分析及应用

随着社会与经济的高速发展，能源需求不断扩大，面对无法创造的不可再生能源，重点已逐渐转向风能、太阳能等可再生资源上。相比传统能源的利用形式，风能、太阳能等能源利用的方法容易受到环境等各种因素的干扰，存在一定的波动性、间歇性等问题，以至于在电网运行当中难以达到较好的稳定性，会对供电过程造成一定影响。

二、储能技术的实际应用

2.1太阳能发电

主要通过光伏、光热等发电技术并网为电网输送电能。为了避免受天气影响造成电网波动等问题，通过提升储能设备的稳定性和瞬时功率传输水平，确保电能输送过程的平滑性，以保障并网的顺利进行。

2.2地热能发电

通过对地球自身的热量进行转换，是一种技术开发要求较高的转换形式。但是此种利用方式操作流程简便，并由于能源来源广泛，在未来拥有更大的发展空间。

2.3风能发电

主要通过借助储能技术，可以有效地将风能电力系统所产生的功率得以优化，以更加稳定的供电过程为电力系统供电。在应用过程中，通过采用超导能的储电储能技术，能解决电压等一些实际的问题，避免在风能利用的过程中，供电系统产生短路或风速降低等情况。

三、实际案例简析

拟建光伏电站位于甘肃省嘉峪关市，规划用地1900亩，直流侧容量87.4939MWp、交流侧容量为70MW。根据相关要求需配备储能，按照项目及环境等整体情况设计储能方案。

首先，方案需与光伏电站联合运行，接受电网优化调度，实现平滑出力波动、提升消纳能力。光伏+储能系统，充分利用储能系统“四象限”工作方式，将光伏电站系統出力和储能系统出力很好融合在一个能量管理系统下运行。

白天时，光伏功率超过国家电网限制功率时，储能的充电模式：充电功率=光伏实时功率—限制功率，电池充满后，只限制光伏系统的功率输出;若不超过国家电网限制功率时，储能系统处于待机模式。

夜晚时，光伏系统不发电，此时储能处于恒功率放电模式，当电池放电容量达到一定时，储能系统会停止工作，处于待机状态，等待第二天光伏系统输出功率超过电网限制功率时给储能充电。

根据《电化学储能系统接入电网技术规定》GB/T36547-2018：

（1）电化学储能系统应具备恒功率控制、恒功率因数控制和恒充/放电电流控制功能，能够按照计划曲线和下发指令连续运行;

（2）通过10（6）kV及以上等级接入公网的电化学储能系统应具备就地和远程无功功率控制和电压调节功能。

根据《储能系统接入配电网技术规定》QW/GDW1564-2014：

（1）储能系统参与电网电压调节的方式包括调节其无功功率、调节无功补偿容量等。储能系统无功功率有限时，宜就地安装无功补偿设备/装置;

（2）通过10（6）kV-35kV电压等级接入的储能系统功率因数能在0.95（超前）-0.95（滞后）范围内连续可调。在此无功输出的范围内，应能在电网调度部门的指令下参与电网电压调节，无功动态响应时间不大于20ms，其调节方式和参考电压、电压调差率应满足并网调度协议的要求。

储能系统的工作模式为每天单充单放：

（1）8：00-19：00时间段内，储能电池系统均工作于蓄电池充电模式，根据电网调度以及电站发电情况，通过PCS向蓄电池充电，总充电功率限制为3.5MW，当蓄电池充满，则进入常温储存状态;

（2）其余时间段内，储能电池通过PCS向系统放电，放电功率限制为输出功率最大值，当储能蓄电池达到额定的放电深度后，储能系统停止运行;等待第二天进行新的循环。

根据以上情况设计，本储能系统分成1个2MW/4MWh子系统和1个1.5MW/3MWh子系统。2MW/4MWh子系统由1座2MWPCS集装箱和2座2MWh电池集装箱组成;1.5MW/3MWh子系统由1座1.5MWPCS集装箱和1座1MWh电池集装箱、1座2MWh电池集装箱组成。

总容量配置3.5MW/7MWh，放电时间2小时。电站设立完善的安全保护措施，每蓄电池模块都进行分组安全隔离，分级保护，电池都配有BMU，数据上传至BMS总监控。

通过以上分析可知，不需补偿储能设备的无功，仅需补偿光伏发电设备的无功。无功补偿范围为：容性容量补偿35kV汇集线路、箱变及送出线路一半的感性无功损耗。系统包括监控设备和通信设备，采用两层结构：上层为通讯管理机，下层为电池管理系统（BMS）、PCS、关口电表。

储能系统安置以室外集装箱为主。利用储能系统快速吸收或释放有功功率、无功功率，平滑新能源并网发电爬坡率及并网电压波动性，改善系统的有功功率、无功功率平衡水平，增强稳定性。

利用储能系统间歇性提高新能源的调度性，使其能够参与类似传统能源发电的调度计划。

四、结束语

综上所述，新能源电力系统需要根据系统技术条件、运行环境、并网运行需求等多方面的因素合理选择储能技术。在并网运行时，需要建立智能化的储能控制系统，结合蓄电池功率、分时电价、负荷需求、蓄电池容量等合理控制蓄电池组的充放电过程，利用储能技术避免电网波动问题，满足电网需求。

同时要充分发挥应用储能技术所获得的经验，以及对在新能源电力系统中应用储能技术所存在的问题进行分析，结合实际，使得新能源电力系统与储能技术之间能够实现更高质量的融合，为推动新能源电力系统的合理应用打下良好的基础，促使新能源电力系统与储能技术更好的发展。

参考文献

[1]杜芳.储能技术在新能源电力系统中的应用分析[J].中国高新科技，2020（20）：17-18.

[2]丛晶，宋坤，鲁海威，高晓峰，肖白.新能源电力系统中的储能技术研究综述[J].电工电能新技术，2014（03）.