王晶晶

安科瑞電氣股份有限公司

       今年的各省政府工作報(bào)告已經(jīng)陸續(xù)發(fā)布，新能源是各省能源工作的重點(diǎn)，從目前31個(gè)省（區(qū)、市）相繼公布的2022年經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)數(shù)據(jù)來看，一些提前布局新能源產(chǎn)業(yè)的省市紛紛交出不錯(cuò)的成績(jī)單，新能源成為當(dāng)?shù)谿DP增速的重要拉動(dòng)力量，比如福建寧德、江蘇常州、江西宜春等。近期各地紛紛出臺(tái)利好新能源政策，包括分布式光伏、風(fēng)電和儲(chǔ)能等進(jìn)一步獲得政策支持，讓一直處于熱門賽道的新能源包括儲(chǔ)能、分布式光伏等相關(guān)行業(yè)更增加不少熱度。作為保障電網(wǎng)安全、提高輸配用電效率的重要手段之一，儲(chǔ)能行業(yè)接下來無疑會(huì)加速發(fā)展。

1 相關(guān)政策

       2022年11月，國(guó)家能源局發(fā)布《電力現(xiàn)貨市場(chǎng)基本規(guī)則（征求意見稿）》,明確提出做好調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)市場(chǎng)與現(xiàn)貨市場(chǎng)的銜接，推動(dòng)儲(chǔ)能、分布式發(fā)電、負(fù)荷聚合商、虛擬電廠和新能源微電網(wǎng)等新興市場(chǎng)主體參與交易等。

       2023年1月28日，常州出臺(tái)了《關(guān)于加快新能源之都建設(shè)的實(shí)施意見》和《推進(jìn)新能源之都建設(shè)政策措施》，圍繞產(chǎn)業(yè)發(fā)展、技術(shù)創(chuàng)新、推廣應(yīng)用、生態(tài)營(yíng)造四個(gè)方面，制定出促進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的十條重磅政策，涵蓋了多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)措施，其中1MW以上的新型儲(chǔ)能電站可按放電量獲得不超過0.3元/kWh的獎(jiǎng)勵(lì)，連續(xù)獎(jiǎng)勵(lì)不超過2年，在此之前全國(guó)已有32個(gè)地區(qū)明確提出儲(chǔ)能補(bǔ)貼。

       2023年1月28日，內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府發(fā)布《關(guān)于印發(fā)自治區(qū)2023年堅(jiān)持穩(wěn)中快進(jìn)穩(wěn)中優(yōu)進(jìn)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展政策清單的通知》，通知指出：支持新增源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目增配新能源規(guī)模，支持工業(yè)園區(qū)燃煤自備電廠可再生能源替代，鼓勵(lì)燃煤機(jī)組靈活性改造，鼓勵(lì)自建、購(gòu)買儲(chǔ)能或調(diào)峰能力配建新能源項(xiàng)目。

       2023年1月20日，山東省人民政府辦公廳印發(fā)了《山東省建設(shè)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展先行區(qū)2023年重點(diǎn)工作任務(wù)》，提出要加快提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，省能源局牽頭年底全省建成抽水蓄能400萬千瓦左右，新型儲(chǔ)能規(guī)模達(dá)到200萬千瓦以上。

2 儲(chǔ)能的作用及盈利模式分析

       在新型電力系統(tǒng)中，儲(chǔ)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，在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)都會(huì)得到廣泛的應(yīng)用?！峨娏ΜF(xiàn)貨市場(chǎng)基本規(guī)則（征求意見稿）》以及各地出臺(tái)的扶持政策給儲(chǔ)能商業(yè)模式拓展帶來了新的曙光，電力現(xiàn)貨市場(chǎng)將加大峰谷套利空間，加上電費(fèi)補(bǔ)貼，這將大幅縮短儲(chǔ)能項(xiàng)目的投資回收期。根據(jù)測(cè)算，電改前儲(chǔ)能項(xiàng)目的投資回報(bào)期在8-10年；電改加上地方電費(fèi)補(bǔ)貼后，部分地區(qū)每天可實(shí)現(xiàn)兩充兩放，儲(chǔ)能項(xiàng)目投資回報(bào)期縮短為4-6年，商業(yè)儲(chǔ)能變的有利可圖，這將鼓勵(lì)資本進(jìn)入，行業(yè)形成良性循環(huán)。

       儲(chǔ)能在不同環(huán)節(jié)存在多種盈利模式，儲(chǔ)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(yíng)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(jià)差套利、參與虛擬電廠需求響應(yīng)等輔助服務(wù)市場(chǎng)、容量租賃、電力現(xiàn)貨市場(chǎng)等方式。

2.1 電源側(cè)

       電力調(diào)峰：通過儲(chǔ)能的方式實(shí)現(xiàn)用電負(fù)荷的削峰填谷，即發(fā)電廠在用電負(fù)荷低谷時(shí)段對(duì)電池充電，在用電負(fù)荷高峰時(shí)段將存儲(chǔ)的電量釋放。

       提供容量：通過儲(chǔ)能提供發(fā)電容量以應(yīng)對(duì)發(fā)電尖峰負(fù)荷，提升傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率。

       可再生能源并網(wǎng)：在風(fēng)、光電站配置儲(chǔ)能，基于電站出力預(yù)測(cè)和儲(chǔ)能充放電調(diào)度，對(duì)隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性的可再生能源發(fā)電出力進(jìn)行平滑控制，滿足并網(wǎng)要求。

       可再生能源發(fā)電調(diào)峰：將可再生能源的棄風(fēng)棄光電量存儲(chǔ)后再移至其他時(shí)段進(jìn)行并網(wǎng)，提高可再生能源利用率。

       盈利方式：提升發(fā)電效率以增加收入；減少棄風(fēng)棄光，提升發(fā)電效率；峰谷價(jià)差套利。

2.2 輔助服務(wù)

       調(diào)頻：頻率的變化會(huì)對(duì)發(fā)電及用電設(shè)備的安全高效運(yùn)行及壽命產(chǎn)生影響，因此頻率調(diào)節(jié)至關(guān)重要。電化學(xué)儲(chǔ)能調(diào)頻速度快，可以靈活地在充放電狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，因而成為優(yōu)質(zhì)的調(diào)頻資源。

       虛擬電廠：通過虛擬電廠的需求響應(yīng)為電網(wǎng)尖峰時(shí)段提供應(yīng)急容量，針對(duì)突發(fā)情況時(shí)為保障電能質(zhì)量和系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行而預(yù)留的有功功率儲(chǔ)備。

       黑啟動(dòng)：發(fā)生重大系統(tǒng)故障或全系統(tǒng)范圍停電時(shí)，在沒有電網(wǎng)支持的情況下重啟無自啟動(dòng)能力的發(fā)電機(jī)組，逐漸擴(kuò)大系統(tǒng)恢復(fù)范圍，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的恢復(fù)。

       盈利方式：參與電力市場(chǎng)，市場(chǎng)化收入。

2.3 電網(wǎng)側(cè)

       緩解電網(wǎng)阻塞：將儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝在線路上游，當(dāng)發(fā)生線路阻塞時(shí)可以將無法輸送的電能儲(chǔ)存到儲(chǔ)能設(shè)備中，等到線路負(fù)荷小于線路容量時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)再向線路放電。

       延緩輸配電設(shè)備擴(kuò)容升級(jí)：在負(fù)荷接近設(shè)備容量的輸配電系統(tǒng)內(nèi)，可以利用儲(chǔ)能系統(tǒng)通過較小的裝機(jī)容量有效提高電網(wǎng)的輸配電能力，從而延緩新建輸配電設(shè)施，降低成本。

       盈利方式：提升輸配電效率，延緩?fù)顿Y。

2.4 用戶側(cè)

       容量管理：工業(yè)用戶可以利用儲(chǔ)能系統(tǒng)在用電低谷時(shí)儲(chǔ)能，在高峰負(fù)荷時(shí)放電，從而降低整體負(fù)荷，達(dá)到降低容量電費(fèi)的目的。

       容量租賃：儲(chǔ)能電站租賃給新能源服務(wù)商，目前國(guó)內(nèi)的儲(chǔ)能容量租賃費(fèi)用范圍在300 - 350元/kW·年，具體定價(jià)由儲(chǔ)能電站與新能源電站的項(xiàng)目收益相互協(xié)商，而后雙方簽訂長(zhǎng)期租賃協(xié)議。

       電力自發(fā)自用：安裝光伏的家庭和工商業(yè)用戶通過配置儲(chǔ)能可以更好地利用光伏電力，提高自發(fā)自用水平，降低用電成本。

       峰谷價(jià)差套利：在實(shí)施峰谷電價(jià)的電力市場(chǎng)中，通過低電價(jià)時(shí)給儲(chǔ)能系統(tǒng)充電，高電價(jià)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)放電，實(shí)現(xiàn)峰谷電價(jià)差套利，降低用電成本。

       盈利方式：降低容量電費(fèi)，節(jié)約用電成本，峰谷價(jià)差套利。

3 儲(chǔ)能電站運(yùn)維

       在儲(chǔ)能行業(yè)前景一片大好的同時(shí)，儲(chǔ)能電站的安全運(yùn)維也至關(guān)重要，電池?zé)崾Э厝允切枰攸c(diǎn)關(guān)注的問題。GB/T 42288-2022 《電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全規(guī)程》對(duì)儲(chǔ)能電站的監(jiān)控系統(tǒng)有明確要求，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)采集處理、監(jiān)視報(bào)警、控制調(diào)節(jié)、自診斷及自恢復(fù)等功能，應(yīng)具備手動(dòng)控制和自動(dòng)控制方式，自動(dòng)控制功能可投退。2022年10月北京市城市管理委員會(huì)對(duì)《北京市新型儲(chǔ)能電站運(yùn)行監(jiān)督管理辦法（試行）》公開征求意見，文件明確：要求大、中型儲(chǔ)能電站應(yīng)建立狀態(tài)運(yùn)行及預(yù)警預(yù)測(cè)平臺(tái)，小型儲(chǔ)能電站應(yīng)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)運(yùn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行工況。

       Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)能夠?qū)ζ髽I(yè)微電網(wǎng)的源（市電、分布式光伏、微型風(fēng)機(jī)）、網(wǎng)（企業(yè)內(nèi)部配電網(wǎng)）、荷（固定負(fù)荷和可調(diào)負(fù)荷）、儲(chǔ)能系統(tǒng)、新能源汽車充電負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和優(yōu)化控制，保護(hù)微電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行安全，實(shí)現(xiàn)不同目標(biāo)下源網(wǎng)荷儲(chǔ)資源之間的靈活互動(dòng)，增加多策略控制下系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)促進(jìn)新能源消納、合理削峰填谷，減少電網(wǎng)建設(shè)投資，提升微電網(wǎng)運(yùn)行安全，降低運(yùn)行成本。

3.1 數(shù)據(jù)采集及處理

       系統(tǒng)通過測(cè)控單元與儲(chǔ)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(shí)時(shí)信息的采集和處理，實(shí)時(shí)采集模擬量、開關(guān)量。

圖1 企業(yè)微電網(wǎng)光伏、儲(chǔ)能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3.2 監(jiān)視報(bào)警

       微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)具有事故報(bào)警和預(yù)告報(bào)警功能。事故報(bào)警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護(hù)裝置動(dòng)作信號(hào)；預(yù)告報(bào)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(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行安全。

圖2 儲(chǔ)能系統(tǒng)告警記錄

3.3 運(yùn)行監(jiān)控

       微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)是儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)主要儲(chǔ)能裝機(jī)容量、單次充放電量與時(shí)間、SOC曲線、收益及儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，手動(dòng)和自動(dòng)控制，控制調(diào)節(jié)對(duì)象包括直流開關(guān)、各電壓等級(jí)的電動(dòng)操作開關(guān)、主要設(shè)備的啟動(dòng)退出、PCS功率設(shè)定、裝置運(yùn)行參數(shù)設(shè)定等。

圖3 企業(yè)微電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)

3.4 光伏運(yùn)行監(jiān)控

       監(jiān)測(cè)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(jì)以及光伏發(fā)電功率控制。

圖4 光伏運(yùn)行監(jiān)測(cè)

3.5 儲(chǔ)能管理

       監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)(BMS)和儲(chǔ)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(chǔ)能電池充放電電壓、電流、SOC、溫度，根據(jù)企業(yè)峰谷特點(diǎn)和電價(jià)波動(dòng)設(shè)置儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電策略，控制儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電模式，實(shí)現(xiàn)削峰填谷，降低企業(yè)用電成本。

圖5 儲(chǔ)能管理

3.6 充電樁監(jiān)測(cè) 

       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(cè)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。

3.7 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

       監(jiān)測(cè)微電網(wǎng)重要回路的電壓波動(dòng)與閃變、電壓暫升/暫降、短時(shí)中斷情況，實(shí)時(shí)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(shí)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。

3.8 自診斷和自恢復(fù)

       系統(tǒng)具備在線診斷能力，對(duì)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(shí)，予以報(bào)警和記錄，必要時(shí)采取自動(dòng)恢復(fù)措施。

4 微電網(wǎng)數(shù)字化系統(tǒng)硬件設(shè)備

除了微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)軟件外，還具備現(xiàn)場(chǎng)傳感器、智能網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，還包括了高低壓配電綜合保護(hù)和監(jiān)測(cè)產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、電能質(zhì)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(wǎng)數(shù)字化提供一站式服務(wù)能力。

5 結(jié)束語

       在雙碳目標(biāo)以及電網(wǎng)運(yùn)行安全要求驅(qū)動(dòng)下，儲(chǔ)能行業(yè)未來將會(huì)得到越來越多的政策支持，可以想象未來也會(huì)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(wǎng)運(yùn)行安全，提升電能使用效率。但是微電網(wǎng)系統(tǒng)，特別是儲(chǔ)能電站的運(yùn)行安全不容忽視，需要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)，建立微電網(wǎng)能量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能電站進(jìn)行監(jiān)視、預(yù)警和控制，保障安全生產(chǎn)。