一、概述:

在新型電力系統(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。 鼓勵支持市場進(jìn)行儲能項目建設(shè)，全國多個省市出臺了具體的儲能補(bǔ)貼政策，明確規(guī)定了儲能補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)和限額。國內(nèi)分時電價的調(diào)整也增加了儲能項目的峰谷套利空間，多個省份每天可實現(xiàn)兩充兩放，大大縮短了儲能項目的投資回收期，這也讓儲能成為熱門賽道。

今年的1月-4月電化學(xué)儲能投運(yùn)項目共73個，裝機(jī)規(guī)模為2.523GW/5.037GWh。其中磷酸鐵鋰儲能項目高達(dá)69個，裝機(jī)規(guī)模為2.52GW/5.019GWh；液流電池儲能項目共4個，裝機(jī)規(guī)模為3.1MW/18.1MWh。其中華東、西北和華北區(qū)域儲能規(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。

從應(yīng)用場景分布上來看，“大儲"依舊占據(jù)主要地位，電源側(cè)和電網(wǎng)側(cè)儲能規(guī)模合計占比達(dá)98%，其中電網(wǎng)側(cè)儲能項目共投運(yùn)24個，裝機(jī)規(guī)模為1542MW/2993MWh，包括7個集中式共享儲能項目。電源側(cè)儲能項目共投運(yùn)23個，裝機(jī)規(guī)模為922MW/1964.5MWh，其中大部分為新能源側(cè)儲能項目，共19個，規(guī)模占電源側(cè)的88%。用戶側(cè)儲能項目，雖然規(guī)模體量上不及“大儲"，但各地電價機(jī)制改革后，尖峰電價提高，峰谷差價拉大，用電成本提高。用戶側(cè)配儲可以谷時充電峰時放電，一方面可以緩解甚至解決尖峰購電壓力；另一方面，富余的儲能還可并網(wǎng)，作為用戶側(cè)參與電力市場，利用峰谷差價實現(xiàn)獲利，儲能的價值逐漸凸顯。1月-4月份用戶側(cè)項目投運(yùn)個數(shù)多達(dá)20個，隨著投資回報率的提升，用戶側(cè)儲能項目會越來越多。

二、儲能電站盈利模式

儲能在不同環(huán)節(jié)存在多種盈利模式，儲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；通過峰谷價差套利、參與虛擬電廠需求響應(yīng)等輔助服務(wù)市場、容量租賃、電力現(xiàn)貨市場等方式。

（1）峰谷價差套利：在電價谷時從電網(wǎng)購買低價電價給儲能系統(tǒng)充電，在電價峰時或尖峰時利用儲能系統(tǒng)供給負(fù)載，降低企業(yè)用電成本；

（2）增加光伏自用比例：光伏發(fā)電與負(fù)載消耗存在時間上的錯配。當(dāng)光伏發(fā)電超出負(fù)載消耗時；當(dāng)光伏發(fā)電小于負(fù)載消耗時，工商業(yè)用戶需要以高價代理購電。通過安裝儲能系統(tǒng)，對光伏發(fā)電實現(xiàn)削峰填谷，在光伏發(fā)電量大時儲存無法消耗的電量，在光伏發(fā)電量不足時釋放儲能系統(tǒng)中的電量供給負(fù)載，減少高價購電成本。

（3）需量管理：我國針對受電變壓器容量在315kVA 及以上的大工業(yè)用電采用兩部制電價，用戶繳納的電費(fèi)中可以選擇容量電費(fèi)與需量電費(fèi)。工商業(yè)儲能系統(tǒng)在用電高峰時供給負(fù)載，可以抵消高峰負(fù)荷沖擊、減少變壓器出力，降低變壓器容量需求電費(fèi)；

（4）電力現(xiàn)貨交易：在電力現(xiàn)貨市場上，市場主體開展日前、日內(nèi)和實時的電能量交易。工商業(yè)儲能由于容量較小，難以滿足買方的一次性調(diào)用需求量，可以通過虛擬電廠（VPP）方式聚合參與電力現(xiàn)貨交易；

（5）電力輔助服務(wù)：工商業(yè)儲能系統(tǒng)可以根據(jù)電網(wǎng)的調(diào)度指令，釋放或存儲電能，實現(xiàn)供需平衡，并提供調(diào)峰調(diào)頻等電力輔助服務(wù)。這種作用方式允許工商業(yè)儲能系統(tǒng)根據(jù)電力市場的價格信號或電網(wǎng)的需求變化，靈活地調(diào)整自己的操作模式，以獲取相應(yīng)的收益。我們認(rèn)為收益來源拓展的核心在于電力現(xiàn)貨市場、虛擬電廠的建設(shè)。

三.儲能電站的設(shè)計和選型

3.1 儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)電壓等級要求

GB 51048《電化學(xué)儲能電站設(shè)計規(guī)范》對并網(wǎng)電壓等級要求沒有非常明確，僅僅是建議大中型儲能系統(tǒng)采用10kV或更高電壓等級并網(wǎng)。在《電化學(xué)儲能電站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（征求意見稿）》對接入電壓等級的要求是：小型儲能電站宜采用0.4kV~20kV及以下電壓等級；中型儲能電站宜采用10kV~110kV電壓等級；大型儲能電站宜采用220kV及以上電壓等級。

GB/T 36547-2018《電化學(xué)儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》對不同容量的儲能系統(tǒng)并網(wǎng)電壓等級做了詳細(xì)的要求，電化學(xué)儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)的電壓等級應(yīng)按照儲能系統(tǒng)額定功率、接入電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等條件確定，不同額定功率儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)電壓等級如下表所示：

3.2 8kW及以下儲能系統(tǒng)

8kW及以下的儲能系統(tǒng)一般用于戶用的光儲系統(tǒng)，配合屋頂光伏和光伏、儲能一體式逆變器，實現(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，通過防逆流裝置可以實現(xiàn)光伏發(fā)電富余時自動充電，大程度上的消納綠電，配電結(jié)構(gòu)如圖1所示。

8kW及以下戶用儲能光伏一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

相關(guān)所需產(chǎn)品如圖所示

3.3 8kW-1000kW儲能系統(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，會增加儲能系統(tǒng)的成本，所以在情況允許的情況下可以采用0.4kV多點并網(wǎng)以減小投資。

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、儲能系統(tǒng)用于擴(kuò)展用電容量，在盡量不擴(kuò)展變壓器容量的情況下，可以在0.4kV母線增加儲能系統(tǒng)。在光伏發(fā)電有富余或者負(fù)荷較低的谷電時段充電，需要放電的時候放電，以小的成本擴(kuò)展企業(yè)內(nèi)部用電容量，這種情況典型的場景是城市快速充電站，如圖2所示。通過多組250kW/500kWh分布式儲能柜并入0.4kV母線，這樣可以把企業(yè)內(nèi)部配電容量短時間內(nèi)擴(kuò)展1000kW，滿足企業(yè)擴(kuò)容需要。

在1000kW以內(nèi)通過0.4kV并網(wǎng)的儲能系統(tǒng)中，首先，在10kV產(chǎn)權(quán)分界點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)送電還需要安裝防逆流裝置，在低壓側(cè)0.4kV安裝電能質(zhì)量治理和無功補(bǔ)償裝置等等，微電網(wǎng)數(shù)據(jù)通過智能網(wǎng)關(guān)采集后可以上傳至微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)可靠、有序用電。

3.4 500kW-5000kW儲能系統(tǒng)

500kW-5000kW儲能系統(tǒng)采用6kV-20kV并網(wǎng)，一般采用電氣集裝箱方式，分為電池艙、電氣艙和升壓艙等。

現(xiàn)行分時電價政策由于不少地區(qū)在冬夏高峰時段每天會有2個尖峰時段，持續(xù)時間2小時，工商業(yè)儲能系統(tǒng)大多采用充放電倍率0.5C輸出設(shè)計。

按照GB/T 36547-2018《電化學(xué)儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》要求，儲能系統(tǒng)交流側(cè)匯流后通過10/0.54kV變壓器升壓至10kV后并入企業(yè)內(nèi)部配電網(wǎng)10kV母線，儲能系統(tǒng)交流側(cè)額定電壓可根據(jù)儲能系統(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、40.5kV等。

儲能系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)配置要求：儲能電站應(yīng)配置防孤島保護(hù)，非計劃孤島時應(yīng)在2s動作，將儲能電站與電網(wǎng)斷開；通過10（6）kV~35kV（66kV）電壓等級專線方式接入系統(tǒng)的儲能電站宜配置光纖電流差動或方向保護(hù)作為主保護(hù)。

關(guān)于儲能系統(tǒng)計量點的設(shè)置：如果儲能系統(tǒng)采用專線接入公用電網(wǎng)，計量點應(yīng)設(shè)置在公共連接點；采用T接方式并入公共電網(wǎng)，計量點應(yīng)設(shè)置在儲能系統(tǒng)出線側(cè)；如果儲能系統(tǒng)接入企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)，計量點應(yīng)設(shè)置在并網(wǎng)點，見圖3。

儲能單元應(yīng)具備絕緣監(jiān)測功能，當(dāng)儲能單元絕緣低時應(yīng)能發(fā)出報警和/或跳閘信號通知儲能變流器及計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

通過10（6）kV接入公用電網(wǎng)的儲能系統(tǒng)電能質(zhì)量宜滿足GB/T19862要求的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，當(dāng)儲能系統(tǒng)的電能質(zhì)量指標(biāo)不滿足要求時，應(yīng)安裝電能質(zhì)量治理設(shè)備。

3.5 5000kW以上儲能系統(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左右的儲能單元作為一個基礎(chǔ)單元，集成安裝在一個40英尺集裝箱。和儲能單元配套的系統(tǒng)還包括三級電池管理系統(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)，每個電池艙還包括電池柜、控制柜(BMS)和匯流柜等。

中大型儲能電站電氣布局示意圖

通過110kV及以上電壓等級專線方式接入系統(tǒng)的儲能電站應(yīng)配置光纖電流差動保護(hù)作為主保護(hù)；通過10（6）kV~35kV（66kV）電壓等級專線方式接入系統(tǒng)的儲能電站宜配置光纖電流差動或方向保護(hù)作為主保護(hù)；儲能電站35kV及以上電壓等級的母線宜設(shè)置母線保護(hù)；大型儲能電站（100MW以上）應(yīng)配置專用故障記錄裝置。

儲能電站高壓側(cè)接線型式可采用單母線、單母線分段等簡單接線形式。當(dāng)電化學(xué)儲能電站經(jīng)雙回路接入系統(tǒng)時，宜采用單母線分段接線，并宜符合下列要求：小型儲能電站可采用線變組、單母線接線等；中型儲能電站可采用單母線或單母線分段接線等；大型儲能電站可采用單母線分段接線、雙母線接線等，儲能電站35kV及以上電壓等級的母線宜設(shè)置母線保護(hù)。

接入公用電網(wǎng)的電化學(xué)儲能站應(yīng)在并網(wǎng)點配置電能質(zhì)量監(jiān)測裝置或具備電能質(zhì)量監(jiān)測功能。10(6)kV及以上電壓等級接入公共電網(wǎng)的電化學(xué)儲能電站宜配置滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備通用要求》GB/T 19862要求的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，當(dāng)電能質(zhì)量指標(biāo)不滿足要求時，應(yīng)安裝電能質(zhì)量治理設(shè)備。

四、微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

Acrel-2000MG儲能能量管理系統(tǒng)是安科瑞專門針對工商業(yè)儲能電站研制的本地化能量管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)了儲能電站的數(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、策略管理、歷史曲線等功能。其中策略管理，支持多種控制策略選擇，包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等。該系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)下級各儲能單元的統(tǒng)一監(jiān)控和管理，還可以實現(xiàn)與上級調(diào)度系統(tǒng)和云平臺的數(shù)據(jù)通訊與交互，既能接受上級調(diào)度指令，又可以滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控與運(yùn)維，確保儲能系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

同時，系統(tǒng)對電池組性能進(jìn)行實時監(jiān)測及歷史數(shù)據(jù)分析、根據(jù)分析結(jié)果采用智能化的分配策略對電池組進(jìn)行充放電控制，優(yōu)化了電池性能，提高電池壽命。系統(tǒng)支持Windows操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫采用SQL Server。適用于當(dāng)前工商業(yè)小型儲能電站項目的應(yīng)用。

應(yīng)用場景：

（1）工廠與商場：工廠與商場用電習(xí)慣明顯，安裝儲能以進(jìn)行削峰填谷、需量管理，能夠降低用電成本，并充當(dāng)后備電源應(yīng)急；

（2）光儲充電站：光伏自發(fā)自用、供給電動車充電站能源，儲能平抑大功率充電站對于電網(wǎng)的沖擊；

（3）微電網(wǎng)：微電網(wǎng)具備可并網(wǎng)或離網(wǎng)運(yùn)行的靈活性，以工業(yè)園區(qū)微網(wǎng)、海島微網(wǎng)、偏遠(yuǎn)地區(qū)微網(wǎng)為主，儲能起到平衡發(fā)電供應(yīng)與用電負(fù)荷的作用；

（4）新型應(yīng)用場景：工商業(yè)儲能積極探索融合發(fā)展新場景，已出現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心、5G 基站、換電重卡、港口岸電等眾多應(yīng)用場景。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

4.1 數(shù)據(jù)采集及處理

系統(tǒng)通過測控單元與儲能裝置、電池管理系統(tǒng)(BMS)、汽車充電樁、風(fēng)機(jī)逆變器、光伏逆變器進(jìn)行實時信息的采集和處理，實時采集模擬量、開關(guān)量。

企業(yè)微電網(wǎng)光伏、儲能數(shù)據(jù)統(tǒng)計

4.2 監(jiān)視報警

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)具有事故報警和預(yù)告報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動作信號；預(yù)告報警包括一般設(shè)備變位、狀態(tài)異常信息或電芯過壓、電芯欠壓、電池簇過壓告警、電池簇欠壓告警等，保障儲能系統(tǒng)運(yùn)行安全。

儲能系統(tǒng)告警記錄

4.3 運(yùn)行監(jiān)控

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)是儲能系統(tǒng)與運(yùn)行人員聯(lián)系的主要方式，系統(tǒng)可提供重要參數(shù)的顯示和必要操作，包括儲能系統(tǒng)主要儲能裝機(jī)容量、單次充放電量與時間、SOC曲線、收益及儲能系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，手動和自動控制，控制調(diào)節(jié)對象包括直流開關(guān)、各電壓等級的電動操作開關(guān)、主要設(shè)備的啟動退出、PCS功率設(shè)定、裝置運(yùn)行參數(shù)設(shè)定等。

企業(yè)微電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測

4.4 光伏運(yùn)行監(jiān)控

監(jiān)測企業(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)計以及光伏發(fā)電功率控制。

4.5 儲能管理

監(jiān)測儲能系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)(BMS)和儲能變流器(PCS)運(yùn)行，包括運(yùn)行模式、功率控制模式，功率、電壓、電流、頻率等預(yù)定值信息、儲能電池充放電電壓、電流、SOC、溫度，根據(jù)企業(yè)峰谷特點和電價波動設(shè)置儲能系統(tǒng)的充放電策略，控制儲能系統(tǒng)充放電模式，實現(xiàn)削峰填谷，降低企業(yè)用電成本。

4.6 充電樁監(jiān)測

系統(tǒng)具備和企業(yè)充電樁系統(tǒng)或設(shè)備的軟件接口， 充電樁數(shù)據(jù)接入微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控， 監(jiān)測充電樁的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)企業(yè)負(fù)荷率變化控制和調(diào)節(jié)充電樁的充電功率，使企業(yè)微電網(wǎng)穩(wěn)定安全運(yùn)行。

4.7電能質(zhì)量監(jiān)測

監(jiān)測微電網(wǎng)重要回路的電壓波動與閃變、電壓暫升/暫降、短時中斷情況，實時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。

4.8 自診斷和自恢復(fù)

系統(tǒng)具備在線診斷能力，對系統(tǒng)自身的軟硬件運(yùn)行狀況進(jìn)行診斷，發(fā)現(xiàn)異常時，予以報警和記錄，必要時采取自動恢復(fù)措施。

五、結(jié)語

隨著能源危機(jī)、用能增加以及新能源技術(shù)的增加，新能源發(fā)電越來越廣，并逐步形成新型能源與電力市場，但新能源的能量密度普遍偏低，進(jìn)行大功率發(fā)電還需要挑選適合的位置場地，因此屬于間歇式電源。而微電網(wǎng)技術(shù)的提出，為高效利用這些新能源電力提供了重要的技術(shù)方向。

安科瑞微電網(wǎng)系統(tǒng)解決方案，通過在企業(yè)內(nèi)部的源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個關(guān)鍵節(jié)點安裝安科瑞自主研發(fā)的各類監(jiān)測、分析、保護(hù)、治理裝置；通過控制、計量、通信等技術(shù)，將分布式電源、儲能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動汽車、電能路由器聚合在一起；平臺根據(jù)電網(wǎng)價格、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)給儲能、充電樁、逆變器等系統(tǒng)與設(shè)備，保證企業(yè)微電網(wǎng)始終安全、可靠、節(jié)約、高效、經(jīng)濟(jì)、低碳的運(yùn)行。