新型儲能發(fā)展面臨的難點分析及相應管理平臺的設計應用

安科瑞虞佳豪

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據中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應用分會公開資料顯示，2022年我國新型儲能新增物理儲能裝機規(guī)模分別為：蓄熱蓄冷新增裝機容量為69.6MW，壓縮空氣儲能新增裝機容量為115MW,飛輪儲能新增裝機容量為17.4MW?；瘜W儲能新增裝機規(guī)模分別為：鋰離子電池儲能新增裝機容量5.4GW，占電化學儲能比例高達96.4%，液流電池儲能累計投運裝機容量為132.2MW，占新增儲能裝機總量的0.6%。

當前國家出臺的一系列新型儲能政策，給相關企業(yè)帶來了較大的發(fā)展空間和市場機遇。如零碳未來(重慶)能源發(fā)展有限公司，一直致力于熱(冷)儲能的技術研究，已經在山東新泰、四川綿陽、江西南城建立了新型儲能產業(yè)化基地，三大生產基地建成投產后，年產相變材料約15萬噸，產值超過30億元?！?/span>

盡管新型儲能技術在近年來取得了顯著進展，但仍需要應對來自各個方面的挑戰(zhàn)。王會指出，一是高成本的挑戰(zhàn)，比如儲熱領域，目前面臨材料成本高，限制了其大規(guī)模應用。二是循環(huán)壽命和穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)，比如部分新型電池、儲熱材料等在循環(huán)壽命和穩(wěn)定性方面還存在挑戰(zhàn)。三是資源依賴和環(huán)境影響，某些新型儲能技術對特定材料或稀有資源的依賴較高，這可能引發(fā)供應風險和環(huán)境問題，例如鋰離子電池需要大量的鋰資源。四是缺乏標準和規(guī)范，目前標準和規(guī)范相對不完善，部分新型儲能技術缺乏統(tǒng)一的測試方法、安全標準和性能評價方法，這給技術推廣和市場發(fā)展帶來了一定的不確定性。此外，相關法律法規(guī)不完善、儲能系統(tǒng)安全問題等仍需進一步攻關。

為推動新型儲能產業(yè)發(fā)展，江西南城縣委、縣人民政府出臺了一系列支持鼓勵政策，通過產業(yè)資金扶持、生產基地建設、產業(yè)引導等‘一企一策’的政策措施，在企業(yè)落戶、工廠建設、供應鏈金融、產業(yè)引導資金等方面給與了大力的支持，為企業(yè)快速發(fā)展注入了強大的活力。”劉琪表示，新型儲能已經得到了政府、市場的廣泛認可，對培育和壯大儲能產業(yè)發(fā)展具有重要的意義。

我國在新型儲能領域的建設和發(fā)展可以追溯到2009年發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，將新能源汽車和新型儲能技術列為重點發(fā)展領域。隨后，相繼出臺了一系列政策和計劃，以促進新型儲能技術的發(fā)展。

2010年，啟動了國家科技重大專項“先進儲能技術與產業(yè)創(chuàng)新”，加大對新型儲能技術的研發(fā)和支持力度。2013年，發(fā)布了《儲能技術發(fā)展路線圖》，明確了儲能技術發(fā)展的目標和路徑。“十三五”以來，我國新型儲能行業(yè)整體處于由研發(fā)示范向商業(yè)化初期過渡階段，在技術裝備研發(fā)、示范項目建設、商業(yè)模式探索、政策體系構建等方面取得了實質性進展，市場應用規(guī)模穩(wěn)步擴大。

“當前在‘雙碳’背景下，新型儲能產業(yè)迎來了‘萬億級’藍海，產業(yè)市場廣闊、發(fā)展?jié)摿薮??！痹搮^(qū)工信局總工程師譚志彬表示，《措施》的出臺是廣州開發(fā)區(qū)搶抓新型儲能產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略機遇的創(chuàng)新實踐，該區(qū)將依托國家新能源綜合利用示范區(qū)建設，強化政策引導，從供給側入手、在制造端發(fā)力、以硬科技為導向、以產業(yè)化為目標，聚焦新型儲能全產業(yè)鏈條及多場景應用示范，聚力打造具有核心競爭力的新型儲能產業(yè)創(chuàng)新高地。

Acrel-2000MG微電網能量管理系統(tǒng)能夠對企業(yè)微電網的源（市電、分布式光伏、微型風機）、網（企業(yè)內部配電網）、荷（固定負荷和可調負荷）、儲能系統(tǒng)、新能源汽車充電負荷進行實時監(jiān)測和優(yōu)化控制，保護微電網儲能系統(tǒng)運行安全，實現不同目標下源網荷儲資源之間的靈活互動，增加多策略控制下系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。同時促進新能源消納、合理削峰填谷，減少電網建設投資，提升微電網運行安全，降低運行成本。

3.1 數據采集及處理

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、風機逆變器、光伏逆變器進行實時信息的采集和處理，實時采集模擬量、開關量。

圖1 企業(yè)微電網光伏、儲能數據統(tǒng)計

3.2 監(jiān)視報警

微電網能量管理系統(tǒng)應具有事故報警和預告報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動作信號；預告報警包括一般設備變位、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)運行安全。

圖2 儲能系統(tǒng)告警記錄

3.3 運行監(jiān)控

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

圖3 企業(yè)微電網運行監(jiān)測

3.4 光伏運行監(jiān)控

監(jiān)測企業(yè)分布式光伏電站運行情況，包括逆變器運行數據、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。

圖4 光伏運行監(jiān)測

3.5 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)運行，包括運行模式、功率控制模式，功率、電壓、電流、頻率等預定值信息、儲能電池充放電電壓、電流、SOC、溫度，根據企業(yè)峰谷特點和電價波動設置儲能系統(tǒng)的充放電策略，控制儲能系統(tǒng)充放電模式，實現削峰填谷，降低企業(yè)用電成本。

圖5 儲能管理

3.6 充電樁監(jiān)測

系統(tǒng)具備和企業(yè)充電樁系統(tǒng)或設備的軟件接口，充電樁數據接入微電網能量管理系統(tǒng)進行集中監(jiān)控，監(jiān)測充電樁的運行狀態(tài)，根據企業(yè)負荷率變化控制和調節(jié)充電樁的充電功率，使企業(yè)微電網穩(wěn)定安全運行。

3.7 電能質量監(jiān)測

監(jiān)測微電網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，為電能質量分析與治理提供數據來源。及時采取相應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。

3.8 自診斷和自恢復

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

4微電網數字化系統(tǒng)硬件設備

除了微電網能量管理系統(tǒng)軟件外，還具備現場傳感器、智能網關等設備，還包括了高低壓配電綜合保護和監(jiān)測產品、電能質量在線監(jiān)測裝置、電能質量治理、新能源充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為企業(yè)微電網數字化提供一站式服務能力。

5結束語

在雙碳目標以及電網運行安全要求驅動下，儲能行業(yè)未來將會得到越來越多的政策支持，可以想象未來也會有越來越多的資本投入促使行業(yè)迅速發(fā)展，從而提高電網運行安全，提升電能使用效率。但是微電網系統(tǒng)，特別是儲能電站的運行安全不容忽視，需要嚴格按照標準，建立微電網能量監(jiān)測系統(tǒng)對儲能電站進行監(jiān)視、預警和控制，保障安全生產。