能源系统储逆一体化研究

能源系统储逆一体化研究

摘要：本研究将对新能源系统与储能系统进行比较，通过分析光伏/风电系统发电路径、储能系统充放电路径及设备损耗和电缆损耗，再将电网调度方式及调节方式进行研究，最终完成新能源侧与储能系统的融合，在新能源升压箱变低压侧将逆变器/变流器和PCS并接，实现就地发电就地存储，以降低能源损耗提升发电量。Keys：损耗；光伏；风电；储能；充放电；箱变低压侧；并接一、说明随着全球能源供应紧张和全球气候变化，大力发展风、光等新能源成为解决环境污染的有效方式。但风、光等新能源受天气和地理环境影响大，对电网冲击大，严重威胁电力系统稳定性和安全性。因此发展储能削峰填谷功能，在能源发电侧将风、光等新能源在峰值时发的电存储起来，在低谷时放出来；在用户侧将低谷的电储存起来，在用电高峰时放出来，对稳定电网实现调峰和调频提升电网电能质量和电网冗余能力具有举足轻重的作用。储能系统本身不能发电，需要存储后才能放电，其作为电网辅助供电系统，自然要求成本越低越好，效率越低越好。但宣传往往很好，实际中由于厂家技术能力参差不齐，致使电池差异大，另外设计公司照猫画虎，拿着模板套，基本不会尝试优化，造成储能系统成本高，效率低下，致使社会应用主动性低。二、能源与储能系统配置标准模型与储逆一体化模型对比1、标准模型图1：能源与储能系统-标准模型各能源系统相对独立，储能系统独立于能源系统，与其它能源系统并列。这种方式设计简单，调度通信简单，不受能源侧影响。2、储逆一体化模型图2：能源与储能系统-储逆一体化模型如上图所示，能源系统与储能系统融和，实现就地发电就地储电，减少了中间的输电配电环节，减少了损耗。三、能源与储能系统实施方案比较1、标准实施方案

图3：能源与储能系统标准实施方案如图3：储能系统存储电能的过程是由逆变器或变流器将组件/风机的电能转换为交流电，通过交流电缆输送至35kV升压变压器升压至35kV，再由35kV高压电缆汇集至35kV开关站集电线路开关柜中，再由35kV储能开关柜通过35kV高压电缆输送至35kV储能箱变，经由PCS供给电池充电。将光伏/风电转换成蓄电池电能所经过的设备和线路太多太长，致使转换效率降低，造成电量损失。2、储逆一体化实施方案图4：能源与储能系统储逆一体化实施方案如图4：将35kV储能开关柜和35kV储能变压器取消，利用光伏系统中的35kV集电线路开关柜和35kV光伏箱变作为PCS降压和总控单元，利用箱变低压侧KM/QF等控制开关作为分控保护装置。不仅节省了箱变和开关柜，还减少了1%~3%的设备损耗。四、能源与储能系统损耗对比以光储100MWh电站项目为例，能源与储能系统标准方式与储逆一体化方式效率对比如下：表1：能源与储能系统标准与储逆一体化方式效率能源侧发电电量经两级变压器后，系统效率降低1%~3%，减少发电电量流经的箱变数量，将储能侧PCS放置在能源交流侧，可实现减少设备成本投入亦可实现提高系统效率。五、BMS调节能源发电设备和储能PCS设备策略研究因能源侧发电度电价格远远低于电网下网电价，因此只允许能源侧电量存储入储能系统，不允许电网侧电量存入储能系统。（1）就地发电就地储电：依据能源侧发电功率实时调节PCS充电功率，其它未接储能单元进行上网送电；（2）发电侧统筹储电：依据能源所有发电单元总功率，实时调节储能系统各PCS充电功率，实现最大化储电，保证能源侧电量优先充入储能系统，多余电量上网发电；（3）建立预测机制储电：由预测系统调节PCS储电系统，优先保证配置储能单元能源侧的电量优先存入储能系统，多余的电量上网发电。以预测的形式减少未配置储能单元能源侧的电量流入储能系统，减少系统损耗。六、能源系统储逆一体化成本分析表2：主要设备报价表（以100MWh为基准，按标准2h配置）序号内容独立储能系统箱变侧储逆一体化节约成本备注1箱变16台640万00640万2储能开关柜2台50万0050万3PCS100台900万100台900万04其它材料及基础16项100万00100万5占地面积15亩60.9万10亩25万35.9万6施工16项50万0050万统计1800.9万925万875.9万由表2可比较出，能源系统储逆一体化方式较独立储能系统节省约875.9万，具备强有力价格竞争力。1）、能源系统储逆一体化效率可提升1~3%的充电效率，以100MWh储能为例，每天能源侧发电量少损失2000度电，一年提升发电量73万度电；2）以100MWh储能为例，箱变侧储逆一体化可节省约875.9万成本投入。七、结论语据《指导意见》的主要目标，到2025年新型储能装机规模将达30GW。能源系统储逆一体化的成功实施将大大降低建设投资成本和降低运维成本，提升发电量，从而进一步推动储能电站的建设发展。

Reference[1]房文轩,公维炜,郭琪,刘波,王泽斌.太阳能光伏/光热一体化系统性能研究[J].内蒙古电力技术,2020,38(06):17-22.[2]韦伯鲁.微电网中储能系统优化调度研究.南昌大学,2020.[3]管重.储能型光伏并网发电系统设计与实现.2020.沈阳航空航天大学,2020.12.15.[4]吴波.光伏储能发电系统及能量管理策略研究.华南理工大学,2019.01.04.[5]张卓阳.新型模块化光伏储能系统[D].上海交通大学,2017.01.01[6].西藏申报首批1.12GWh光伏储能示范项目[J