北(běi)極星智能電網在線訊:摘要：随著(zhe)電力技術的(de)不斷發展，微電網電池儲能技術作爲一種新型的(de)電力研發方向，受到了(le)廣大(dà)科研人(rén)員(yuán)的(de)重視。闡述微電網電池儲能技術的(de)應用(yòng)特點，對(duì)微電網的(de)電池儲能技術經濟性進行研究分(fēn)析，通(tōng)過微電網和(hé)配電網之間的(de)無縫對(duì)接，可(kě)以有效地提高(gāo)電力資源的(de)使用(yòng)效率。
引言
微電網以分(fēn)布式的(de)方式接入到國家電網當中，可(kě)以有效提高(gāo)電力的(de)使用(yòng)效率。但是微電網儲能技術在應用(yòng)的(de)過程中必須要從多(duō)個(gè)方面，對(duì)該技術的(de)可(kě)行性進行評估。主要從工程的(de)構建、經濟性、安全性、可(kě)靠性、電力的(de)穩定性、運行控制的(de)便捷性和(hé)結構的(de)設計合理(lǐ)性等方面。目前國内外研究微電網儲能技術已經取得(de)了(le)較大(dà)的(de)進展，将微電網應用(yòng)在智能電網系統當中，可(kě)以實現多(duō)源頭協調控制、電力資源的(de)綜合管理(lǐ)、配電網和(hé)微電網之間的(de)交互、電能的(de)質量治理(lǐ)控制等，微電網電池儲能技術對(duì)未來(lái)我國智能電網的(de)建設具有非常重要的(de)作用(yòng)。
1 微電網電池儲能技術應用(yòng)特點
1.1微型性
在微電網應用(yòng)的(de)過程中電壓一般都是控制在10 kV以下(xià)，也(yě)就是低于電網普通(tōng)的(de)運行電壓。并且系統的(de)整體電力容量，一般都是在兆瓦以下(xià)。因此在應用(yòng)的(de)過程中主要是與用(yòng)戶電力系統直接相連，從而實現電力的(de)快(kuài)捷使用(yòng)。
1.2清潔性
微電網的(de)電池儲能應用(yòng)過程中主要是利用(yòng)分(fēn)布式的(de)清潔能源爲電力來(lái)源，也(yě)就是說微電網的(de)電力都是來(lái)源于清潔能源，可(kě)以有效地提高(gāo)電力資源的(de)循環使用(yòng)[1]。
1.3自治性
在微電網技術應用(yòng)的(de)過程中不需要進行人(rén)爲的(de)控制，因爲微電網電池在運行的(de)過程中具有很好的(de)自動平衡功能，從而保障電池電力資源的(de)平衡穩定。
1.4友好性
在電網組成中有穩定安全的(de)配電網系統、分(fēn)布式電力系統和(hé)接入式電力系統，在大(dà)規模的(de)分(fēn)布式電力資源接入到電網當中，會給電力資源造成波動。但是微電網在應用(yòng)的(de)過程中就可(kě)以避免這(zhè)樣的(de)情況發生，由于微電網和(hé)配電網之間是可(kě)以進行實時(shí)的(de)能量交換的(de)，因此微電網在運行的(de)過程中可(kě)以保證較好的(de)可(kě)靠性和(hé)多(duō)元化(huà)能源的(de)交互利用(yòng)。
2 微電網電池儲能技術經濟分(fēn)析
2.1運行成本的(de)模型
2.1.1磷酸鐵锂儲能電池的(de)特征
在電網系統運行的(de)過程中越來(lái)越多(duō)的(de)可(kě)再生電力資源的(de)利用(yòng)，成爲了(le)一個(gè)主要的(de)發展方向，其中通(tōng)過對(duì)資源的(de)儲蓄是電力資源轉換的(de)主要方式。比如說抽水(shuǐ)儲能、超導儲能和(hé)壓縮空氣儲能等，在所有的(de)儲能技術應用(yòng)的(de)過程中通(tōng)過經濟性、可(kě)行性和(hé)能耗比的(de)相互對(duì)比，最後可(kě)以确定出蓄水(shuǐ)儲能和(hé)電池儲能是較爲可(kě)靠的(de)技術，但是蓄水(shuǐ)儲能技術在應用(yòng)的(de)過程中受到了(le)地理(lǐ)環境和(hé)水(shuǐ)資源的(de)制約，因此在對(duì)比之後，人(rén)們将電池儲能技術作爲一個(gè)主要的(de)發展方向。
目前電網系統應用(yòng)的(de)過程中主要有酸電池、液流電池和(hé)鐵锂電池，從研究成果中可(kě)以發現儲能電池的(de)發展已經取得(de)了(le)突破性的(de)進展。其中的(de)磷酸鐵锂電池憑借優越的(de)性能和(hé)穩定的(de)可(kě)靠性，在電力市場(chǎng)中受到了(le)廣泛的(de)關注，該電池的(de)AH―200AH單體電池的(de)産品研發一直處于行業的(de)領先地位。
2.1.2磷酸鐵锂電池主要優點
1）工作溫度範圍廣，可(kě)以達到-25~60℃，在使用(yòng)的(de)過程中随著(zhe)電池電解液的(de)化(huà)學變化(huà)，溫度還(hái)可(kě)以達到-40~70℃。
2）可(kě)以實現快(kuài)速充放電，并且在充放電的(de)過程中可(kě)以達到100%的(de)資源轉換。
3）使用(yòng)壽命非常久，可(kě)以在兩千次以上。
4）電池儲能可(kě)以達到普通(tōng)鉛酸電池儲能的(de)五倍左右。
5）單體電池的(de)電壓非常高(gāo)，可(kě)以達到3.7 V左右[2]。
2.2磷酸鐵锂電池的(de)運行控制
在微電網運行的(de)過程中必須要保障運行的(de)穩定性和(hé)可(kě)靠性，在獨立運行的(de)過程中一般不會考慮微電網的(de)經濟性，隻有在微電網接入配電網之後，才需要計算(suàn)微電網的(de)經濟性。以陝西某區(qū)域的(de)微電網并入配電網的(de)過程爲研究對(duì)象，該微電網的(de)運行結構如圖1所示。
儲能電池的(de)運行經濟性主要取決于微電網的(de)運行方式，通(tōng)過對(duì)通(tōng)過風機和(hé)光(guāng)伏的(de)發電模塊進行有效的(de)優化(huà)，調節該模塊的(de)負荷工作情況。通(tōng)過以下(xià)的(de)調控方式來(lái)提高(gāo)微電網的(de)運行經濟性。
2.2.1并網平衡控制
在微電網運行的(de)過程中需要将電力資源轉化(huà)到配電網當中，因爲在并網的(de)過程中需要讓微電網可(kě)以最大(dà)程度的(de)吸收轉化(huà)可(kě)再生資源，從而更好地提高(gāo)微電網的(de)電力儲能。在并網的(de)過程中很好地調整微電網和(hé)配電網之間的(de)平衡，可(kě)以有效地降低微電網與配電網之間的(de)功率損失[3]。
2.2.2峰谷時(shí)儲能運行
微電網應用(yòng)的(de)主要目的(de)就是爲了(le)提高(gāo)電力的(de)利用(yòng)率，可(kě)以使得(de)可(kě)再生資源轉化(huà)爲電能儲存在電池當中，在用(yòng)戶用(yòng)電的(de)過程中會出現用(yòng)電高(gāo)峰期和(hé)低谷時(shí)期，可(kě)以通(tōng)過微電網比如主網當中，從而更加合理(lǐ)科學地調整電力的(de)供應順序，從而使得(de)微電網資源可(kě)以發揮出最大(dà)的(de)經濟效益。在峰谷處儲能運營的(de)過程中需要遵循的(de)原則，就是在放電高(gāo)峰的(de)時(shí)間段微電網全部投入放電工況當中，在用(yòng)電回歸到低谷的(de)時(shí)候，可(kě)以讓微電池盡量充電，從而達到微電網的(de)标準運行狀态。
2.2.3儲能充放電的(de)分(fēn)析
在儲能電池并入電網進行用(yòng)電高(gāo)峰時(shí)期的(de)工作時(shí)，電池的(de)工作功率可(kě)以達到20 kW，在儲能電池處于用(yòng)電低谷的(de)過程中，該電池的(de)最佳充電功率爲16 kW，微電網的(de)運行效率需要調節配電網和(hé)微電網之間的(de)并網功率，最佳的(de)并網功率應該是10 kW。
儲能電池在進行充放電的(de)過程中該磷酸鐵锂電池的(de)最大(dà)充分(fēn)電功率和(hé)實際的(de)電力儲能容量都具有一定的(de)限制，在該微電網運行的(de)過程中儲能的(de)最大(dà)充電功率可(kě)以達到64 kW，在運行放電的(de)過程中最大(dà)的(de)功率可(kě)以達到80 kW。通(tōng)過獨立運行的(de)功率和(hé)并網之後的(de)運行功率，進行有效的(de)對(duì)比，可(kě)以發現該微電網的(de)儲能工作性能縮減了(le)20%~80%左右。也(yě)就是說磷酸鐵锂電池在電能的(de)容量縮減到20%的(de)時(shí)候，不能繼續放電工作，需要采取待機處理(lǐ)。還(hái)有就是當磷酸鐵锂電池的(de)電力儲能達到了(le)80%的(de)時(shí)候，就可(kě)以采取電池充電，也(yě)可(kě)以采取待機操作。
2.2.4磷酸鐵锂電池的(de)運行成本分(fēn)析
爲了(le)更好地研究該微電網的(de)經濟性，需要分(fēn)析計算(suàn)出該磷酸鐵锂電池運行成本，在模拟計算(suàn)的(de)過程中爲了(le)确保運行成本的(de)可(kě)靠性，假設風力、光(guāng)伏和(hé)運行負荷都處于相同的(de)環境下(xià)。通(tōng)過對(duì)儲能的(de)次數，以及配電網和(hé)微電網之間的(de)交互功率變化(huà)，從而計算(suàn)磷酸鐵锂電池的(de)運行成本。
在采取并網功率平衡處理(lǐ)的(de)時(shí)候，該儲能電池的(de)實際運行情況如圖2所示。
在采取峰谷儲能電家的(de)處理(lǐ)工作時(shí)，根據并網平衡的(de)運行可(kě)以得(de)到下(xià)頁圖3的(de)儲能電池的(de)功率變化(huà)圖。
在采取并網功率定值的(de)處理(lǐ)時(shí)，儲能電池的(de)實際功率變化(huà)如圖3所示。
從圖1、2和(hé)下(xià)頁圖3、4中微電網運行變化(huà)的(de)趨勢中可(kě)以發現，該微電網在實際運行的(de)過程中隻有在采取配電網與微電網并網，且功率設定爲統一值的(de)時(shí)候，該微電網的(de)運行經濟效益才可(kě)以得(de)到最大(dà)的(de)發揮，并且在并網功率定值策略下(xià)電池的(de)使用(yòng)壽命可(kě)以達到最大(dà)，因爲也(yě)就是說在并網定值功率的(de)運行管理(lǐ)的(de)過程中微電網電池儲能技術可(kě)以實現最好的(de)經濟性[4]。
2.2.5磷酸鐵锂電池投資成本與效益分(fēn)析
磷酸鐵锂電池儲能的(de)迅速發展有賴于儲能技術的(de)革新帶動成本大(dà)幅度下(xià)降。随著(zhe)儲能規模化(huà)的(de)推廣和(hé)應用(yòng)，電池系統的(de)性能提高(gāo)和(hé)成本逐漸降低，在微電網中利用(yòng)附近工業或一般工商業的(de)峰谷電價差，在電價較低的(de)谷期利用(yòng)儲能裝置存儲電能，在用(yòng)電高(gāo)峰期使用(yòng)存儲好的(de)電能，避免直接大(dà)規模使用(yòng)高(gāo)價的(de)電網電能，從而降低用(yòng)戶的(de)電力使用(yòng)成本，從降低的(de)用(yòng)電單價中獲得(de)收益具有良好的(de)經濟效益。
成本和(hé)效益測算(suàn)分(fēn)析如表1所示。
從表1分(fēn)析，随著(zhe)電池成本的(de)進一步降低将會有良好的(de)經濟和(hé)社會投資價值。
本文主要是針對(duì)該微電網中風力、光(guāng)伏和(hé)符合控制在一定的(de)标準下(xià)，從而研究分(fēn)析三者之間的(de)變化(huà)，從而得(de)出風力、光(guāng)伏和(hé)負荷，三者在不同工作環境下(xià)，會出現那些具體的(de)變化(huà)，該研究策略是具有可(kě)靠性的(de)。
3 結語
在今後的(de)微電網電池儲能技術應用(yòng)的(de)過程中爲了(le)提高(gāo)微電網的(de)經濟效益，可(kě)以采取微電網和(hé)配電網并網功率定值的(de)管理(lǐ)方式，從而提高(gāo)微電網的(de)經濟性和(hé)可(kě)行性。
參考文獻
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原标題:微電網電池儲能技術經濟性分(fēn)析
