电池储能系统整体应用

近年来，随着各种发电技术的不断成熟，居民的日常用电和工厂、企业的大规模用电得到了很好的保障。新能源发电的波动性导致电力供应不平衡，造成部分电力的浪费。

因此，电力系统中的储能成为人们普遍关注的热点。已经设计了许多类型的电能存储系统，例如电池储能、超导储能、超级电容器储能和抽水储能。

与其他储能方式相比，电池储能系统具有安全、技术成熟、安装方便、无污染等优点，更适合在电力系统中应用。

电池储能系统可以辅助火电机组提高AGC水平，将响应时间从几分钟缩短到几秒。电池储能系统可以辅助新能源并网，在提高电网新能源消纳能力的同时，也可以稳定新能源出力的波动。

电池储能系统可承担独立调频功能，进一步缩小电网频率波动范围，提高电网供电质量。 储能系统还可作为微电网的主电源，有效为无电地区带来光明与文明。

 

火储联合调频系统

火电机组作为AGC辅助业务的主要调频资源，响应时间长，一般在几十秒量级，调整速度慢，火电机组的标准调整速度（MW/min）不不超过额定功率的3%。调节精度差，火电机组允许偏差为额定功率的1%。

采用电池储能系统和火电机组响应AGC指令，可充分发挥响应时间短（<100ms）、调节速度快（空载到满载调节时间小于20ms）的特点电池 储能系统调节精度高。在整体提高机组调节性能指标的同时，项目可以获得更好的经济效益。

火储联合调频的基本原理和过程：

1. 电气上实现并网端电池储能系统与火电机组并联运行 ，协同跟踪AGC调度指令，整体调节性能大幅提升；
2. 在不改变火电机组原有AGC控制的前提下， 根据AGC指令与火电机组实时输出的差异构建电池储能系统输出指令，快速准确利用储能系统的功率控制特性，弥补不同功率需求缺口造成的差异；
3. 当火电机组响应并接近AGC命令时，电池 储能系统的输出相应撤回，直到火电机组最终承担AGC命令的输出。

可以看出，在单次AGC调节过程中，电池 储能系统工作在大功率状态，时间在1~2分钟量级。

 

辅助新能源并网

由于风电、光伏等新能源发电具有很强的随机性、波动性和间接性。因此，高比例的新能源接入电力系统后，将导致发电量波动大幅增加，增加维持电力供需平衡的难度。

电池储能系统可以跟踪新能源发电的出力计划。 当输出低时，电池 储能系统输出功率，当输出达到峰值时，电池 储能系统吸收功率。通过小时级储能和释放，实现电网负荷削峰填谷，缓解常规机组调峰压力，充分利用现有电网接纳新能源的能力。

储能与新能源发电的结合主要从削峰填谷、提高发电量预测精度和规划、平滑短期波动三个方面入手。

• 削峰填谷

  新能源发电，一天内长期波动，负荷与用电不匹配，都会增加系统对上下备用容量的需求。削峰填谷是利用储能对能量的时间转换特性，最大限度地利用线路输送容量，匹配负荷用电趋势，同时减少常规机组增减容量的需要。

• 提高预测精度

目前大部分风光功率预测系统的短期功率预测曲线精度超过80%，平均偏差按±10%计算。配置10%容量的储能可以稳定功率预测误差。

• 平稳的短期波动

新能源发电的短期变化率也应满足电力系统的稳定性要求。电池储能系统可用于存储和释放新能源发电量，抑制新能源并网系统的分钟级功率波动。

由于电池储能系统在新能源并网时的多种功能，全国各省相继出台了新能源配电储能的强制性要求。配置储能对解决新能源消纳比例高、提高电网稳定性具有积极作用。

 

一次调频

一次调频主要是应对负荷的短期快速波动。具体来说，一旦电网频率偏离额定值，电网中机组的控制系统将自动控制机组有功功率的增减，限制电网频率的变化，以及使电网频率保持稳定的自动控制过程。

电网对不同类型发电机组的一次调频性能有不同的要求。如火电厂一次调频控制死区为（50±0.033）赫兹，光伏电站为（50±0.06）赫兹。电池 储能系统利用其快速准确的电网频率检测和功率控制能力，能够比火电机组更快地响应电网频率变化，并独立承担一次调频能力。

根据电网双细则评估，新能源电站增设 电池储能系统，可完成或完善调峰、一次调频、AGC调度等功能，一次性调频可体现发挥动力型储能系统的快速功率爬升性能，容量需求有限。

AGC调度相当于电网的二次调频功能。如果将新能源发电量预测、储能技术与电网三次调频相结合，一方面可以提高新能源并网的可调节预测性和可调度性，同时提高后备容量。释放常规发电机组的容量，大大提高电网15min级的动力储备或惯性支撑能力。

 

储能在微电网中的主要作用

Microgrid，又称微电网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发电和配电系统，是电池储能系统应用的主要 形式在用户侧，也是提高弱电网供电质量，实现无电地区供电的重要技术方案。

根据与大电网的关系，微电网有离网和并网两种模式。其中，电池 储能系统始终承担着能量瞬时平衡、电压稳定等重要功能。储能在微电网中的主要作用：

• 提高分布式能源的稳定性

电池储能系统应用于微电网。 通过能源管理系统（EMS）对分布式能源、电池 储能系统、主电网进行协调控制，可以稳定分布式能源的波动，稳定出力，提供分布式能源就地调配活力。 

此外，电池 储能系统可在夜间或分布式能源检修期间，继续向主要负载提供部分电力，减少停电时间。

• 提高用户用电电能质量

微电网接入主电网并联运行时，其电能质量必须符合相关标准，即功率因数、电压不对称性、电流谐波畸变率、电压闪降等参数必须达到相应的值。

在没有电池 储能系统的情况下，微电网由于自身新能源的不稳定特性，无法保证电能质量，尤其是电压稳定性。电池 储能系统的应用可以对改善微电网电能质量起到重要作用。

通过对电池 储能系统中PCS的控制，系统可以在稳定电能输出的同时，调节电池 储能系统向微电网输出的有功功率和无功功率。同时解决了电压暂降/跌落问题。

• 峰谷价差套利

在微电网中，电池 储能系统可以在负荷较低时储存分布式能源产生的多余能量，在负荷高峰时释放能量，调节负荷需求。常说的峰谷差价套利，就是通过夜间的低压电网。对蓄电池 储能电站进行充电，在白天用电高峰期进行放电，达到节约用电成本，获取收益的目的。

概括

随着新能源产业的蓬勃发展，储能产业成为今年最受关注的热点之一。未来，大比例可再生能源并入电力系统已成为大势所趋。

储能的发展将是维护整个电力系统安全稳定的重要支撑，这也为储能产业的发展带来了巨大的机遇。