作者簡(jiǎn)介：萬(wàn)宏（1983-），男，本科，工程師，研究方向?yàn)樾履茉础?/p>

儲(chǔ)繼禮（1981-），男，本科，工程師，研究方向?yàn)樾履茉础?/p>

謝國(guó)華（1982-），男，本科，工程師，研究方向?yàn)樾履茉础?/p>

摘要：儲(chǔ)能系統(tǒng)在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中得到廣泛重視和運(yùn)用，包括新能源發(fā)電系統(tǒng)在內(nèi)，這要求做好該系統(tǒng)應(yīng)用方面的研究。本文以新能源發(fā)電系統(tǒng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用目標(biāo)為切入點(diǎn)，包括避免電能浪費(fèi)、提升系統(tǒng)功能性等，在此基礎(chǔ)上對(duì)其應(yīng)用場(chǎng)景和應(yīng)用方式進(jìn)行分析，就建立有效的儲(chǔ)能模式、加強(qiáng)控制能力、提升應(yīng)用覆蓋性、儲(chǔ)能智能化等內(nèi)容進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：新能源 發(fā)電系統(tǒng) 儲(chǔ)能系統(tǒng) 控制能力 儲(chǔ)能模式

中圖分類號(hào)：TM619

Abstract： The energy storage system has been widely valued and applied in the modern power system， including the new energy power generation system， which requires research on the application of this system. This article takes the application goals of the energy storage system in the new energy power generation system as the starting point， including avoiding electric energy waste， improving the functionality of the system， etc. Based on this， it analyzes its application scenarios and methods， and makes a discussion on establishing effective energy storage modes， strengthening control capabilities， improving application coverage and intelligentizing energy storage.

Key Words： New energy; Power generation system; Energy storage system; Control ability; Energy storage mode

儲(chǔ)能系統(tǒng)（Energy Storage System，ESS）是存儲(chǔ)各類能量的工作系統(tǒng)，在對(duì)儲(chǔ)能過(guò)程進(jìn)行分析時(shí)，為了確定研究對(duì)象而劃出的部分物體或空間范圍，有關(guān)物體以及其相關(guān)范圍內(nèi)的工作設(shè)施共同組成了儲(chǔ)能系統(tǒng)。發(fā)電系統(tǒng)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)用較普遍，包括新能源發(fā)電系統(tǒng)在內(nèi)。值得注意的是，雖然儲(chǔ)能系統(tǒng)的價(jià)值較突出，但新能源發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)、運(yùn)用時(shí)間大多偏短，很多新能源發(fā)電系統(tǒng)尚未建立完善的儲(chǔ)能機(jī)制，儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)用也缺乏可靠思路，不利于其發(fā)揮作用[1]。從保證能源使用效率的角度出發(fā)，有必要就新能源發(fā)電系統(tǒng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用目標(biāo)、場(chǎng)景、方式等內(nèi)容進(jìn)行研究。

1 新能源發(fā)電系統(tǒng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用目標(biāo)

1.1避免電能浪費(fèi)

新能源發(fā)電系統(tǒng)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用的直接目標(biāo)在于避免電能浪費(fèi)。如太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)通常利用光伏發(fā)電原理，將太陽(yáng)直射產(chǎn)生的光能轉(zhuǎn)化為電能，用于熱水、照明等一般性用電活動(dòng)[2]。從原理上看，即便不做光電轉(zhuǎn)化，太陽(yáng)直射產(chǎn)生的能量也足以實(shí)現(xiàn)冷水加熱，但在入夜后能量往往快速散失，利用光伏發(fā)電系統(tǒng)，太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化效率得以提升，同時(shí)完成加熱后，太陽(yáng)能水箱中的內(nèi)襯、保溫罩等設(shè)施，也能減少內(nèi)外的熱量交換，使熱能散失的速率大大降低，即便入夜后，依然可以保證水箱內(nèi)水溫維持在理想水平，避免能量非必要散失，從而實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)能源浪費(fèi)問(wèn)題的控制。

1.2提升系統(tǒng)功能性

新能源發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用儲(chǔ)能系統(tǒng)，也能改善發(fā)電系統(tǒng)的功能性，包括基本的儲(chǔ)能功能，也包括節(jié)能、補(bǔ)償能力、用電穩(wěn)定性等等[3]。如電網(wǎng)使用的儲(chǔ)能系統(tǒng)，在常規(guī)作業(yè)模式下，電網(wǎng)面向各地輸配的電能往往略高于當(dāng)?shù)貙?shí)際需求，以避免供電中斷，包括新能源發(fā)電系統(tǒng)在內(nèi)，當(dāng)常規(guī)電網(wǎng)與新能源發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，可在新能源系統(tǒng)設(shè)置補(bǔ)償模塊，該模塊以大型蓄電池作為中心，形成儲(chǔ)能系統(tǒng)，如果常規(guī)電網(wǎng)能夠提供足量電能，并網(wǎng)狀態(tài)下的新能源電網(wǎng)將電能投入到補(bǔ)償模塊加以存儲(chǔ)，當(dāng)常規(guī)電網(wǎng)不能提供足量電能時(shí)，并網(wǎng)狀態(tài)下的新能源電網(wǎng)將儲(chǔ)能系統(tǒng)的電能放出，可完成對(duì)常規(guī)電網(wǎng)的補(bǔ)償，避免電壓下降、供電中斷問(wèn)題，提升電網(wǎng)系統(tǒng)作業(yè)穩(wěn)定性[4]。

2 新能源發(fā)電系統(tǒng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景

2.1獨(dú)立儲(chǔ)能

獨(dú)立儲(chǔ)能是新能源發(fā)電系統(tǒng)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)的常見(jiàn)應(yīng)用場(chǎng)景，是指以獨(dú)立作業(yè)或基本獨(dú)立作業(yè)的儲(chǔ)能系統(tǒng)完成電能存儲(chǔ)，以避免無(wú)謂損耗等問(wèn)題。如上文所述，該系統(tǒng)內(nèi)的儲(chǔ)能系統(tǒng)不參與新能源發(fā)電系統(tǒng)的常規(guī)作業(yè)，也不參與常規(guī)并網(wǎng)后的供電活動(dòng)，只在存在電能供應(yīng)不足、電壓不足情況時(shí)，以補(bǔ)償系統(tǒng)核心結(jié)構(gòu)的形式參與供電[5]。此系統(tǒng)的獨(dú)立性在于不參與新能源發(fā)電系統(tǒng)的一般工作，也能獨(dú)立進(jìn)行電能的存儲(chǔ)和使用。除有功補(bǔ)償系統(tǒng)外，無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)內(nèi)的儲(chǔ)能系統(tǒng)也往往采用獨(dú)立作業(yè)形式，以保證能夠充分存儲(chǔ)電能，也能在存在使用需求時(shí)快速完成電能釋放。

2.2臨時(shí)儲(chǔ)能

新能源發(fā)電系統(tǒng)的類別多樣，包括核能、潮汐能、風(fēng)能、太陽(yáng)能等，其中核能、太陽(yáng)能等新能源的使用已經(jīng)比較普遍，其儲(chǔ)能系統(tǒng)無(wú)論技術(shù)或設(shè)計(jì)均比較完善。潮汐能、風(fēng)能等能源本身帶有一定的動(dòng)態(tài)性，以潮汐能、風(fēng)能為核心建設(shè)的發(fā)電系統(tǒng)，多無(wú)法精準(zhǔn)控制發(fā)電量，在此類系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)臨時(shí)儲(chǔ)能模塊，有助于控制其電能管理水平[6]。例如：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，在風(fēng)力較大的情況下，可以帶動(dòng)輪葉轉(zhuǎn)動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，當(dāng)風(fēng)力極大、輪葉持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，電能產(chǎn)生量較大，一旦超過(guò)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)容量，電能將被浪費(fèi)，也可能產(chǎn)生過(guò)電流等安全問(wèn)題。通過(guò)臨時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)，可以將多余電能儲(chǔ)備在蓄電池等設(shè)施中，待風(fēng)力減弱、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)恢復(fù)常規(guī)作業(yè)時(shí)，再將其投入工作中。臨時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)在新能源發(fā)電系統(tǒng)中主要強(qiáng)調(diào)應(yīng)用的靈活性。

2.3常規(guī)儲(chǔ)能

常規(guī)儲(chǔ)能系統(tǒng)是指新能源發(fā)電系統(tǒng)中能夠按照既定方式持續(xù)作業(yè)的工作系統(tǒng)，如上文所述的太陽(yáng)能保溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特點(diǎn)在于，隨著太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施啟動(dòng)而投入作業(yè)，當(dāng)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)完成光電轉(zhuǎn)化、冷水加熱后，系統(tǒng)內(nèi)的儲(chǔ)能系統(tǒng)同步投入作業(yè)，一般無(wú)需人工進(jìn)行干預(yù)[7]。常規(guī)儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于工作能力穩(wěn)定，可以自動(dòng)化或半自動(dòng)化參與儲(chǔ)能活動(dòng)，減少能源的虛耗，包括電能與新能源發(fā)電系統(tǒng)中以電能為基礎(chǔ)產(chǎn)生的其他能源，如熱能、機(jī)械能等。

3.新能源發(fā)電系統(tǒng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用方式

3.1建立有效的儲(chǔ)能模式

新能源發(fā)電系統(tǒng)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用以有效的儲(chǔ)能模式為基礎(chǔ)，原則上無(wú)論采用獨(dú)立儲(chǔ)能、臨時(shí)儲(chǔ)能、常規(guī)儲(chǔ)能模式，均應(yīng)為其建立對(duì)應(yīng)的軟件硬件操作管理系統(tǒng)，形成邏輯清晰、可控性強(qiáng)的儲(chǔ)能管理模式。如補(bǔ)償機(jī)制內(nèi)的儲(chǔ)能系統(tǒng)為例，其一般工作模式如圖1所示。

結(jié)合圖1所示模式，可知該儲(chǔ)能模式主要由三個(gè)部分構(gòu)成，即常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)以及其附屬結(jié)構(gòu)、新能源發(fā)電系統(tǒng)補(bǔ)償模塊、其他附屬結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的核心特點(diǎn)在于強(qiáng)調(diào)功能簡(jiǎn)明化，以較精煉的設(shè)計(jì)，保證各功能模塊可以各司其職，按照默認(rèn)程序要求完成儲(chǔ)能和能量釋放[8]。正常情況下，常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)利用輸配線路將電能提供給用戶，當(dāng)輸配線路內(nèi)電能超過(guò)實(shí)際需求時(shí)，多余電能被新能源發(fā)電系統(tǒng)補(bǔ)償模塊吸收，存儲(chǔ)于儲(chǔ)能系統(tǒng)中；當(dāng)輸配線路內(nèi)電能不滿足實(shí)際需要時(shí)，由儲(chǔ)能系統(tǒng)釋放電能提供補(bǔ)償，主要控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)性能無(wú)異常，整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作就可保持穩(wěn)定有效。

3.2加強(qiáng)控制能力

控制能力的強(qiáng)化，主要從遠(yuǎn)程端、執(zhí)行端兩個(gè)角度入手，遠(yuǎn)程端設(shè)計(jì)可靠的程序，以有效的通信交互為依托，下達(dá)各類管理控制指令。執(zhí)行端主要強(qiáng)調(diào)對(duì)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，尤其是儲(chǔ)能系統(tǒng)終端所需的各類信息，將其反饋給內(nèi)置處理系統(tǒng)，后者下達(dá)各類管理指令，完成一輪儲(chǔ)能管理。

以圖1所示的儲(chǔ)能系統(tǒng)為例，遠(yuǎn)程端為計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，要求技術(shù)人員為計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)鍵入合理的控制程序，該程序一經(jīng)確定不能隨意調(diào)整。程序主要用于控制遠(yuǎn)程端管理活動(dòng)，如對(duì)系統(tǒng)內(nèi)電能水平進(jìn)行分析處理、對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能態(tài)勢(shì)進(jìn)行管理等。執(zhí)行端管理為重點(diǎn)，主張以接觸式傳感器為中心，結(jié)合遠(yuǎn)程端設(shè)定的工作程序，對(duì)新能源發(fā)電系統(tǒng)、常規(guī)電能工作系統(tǒng)的情況進(jìn)行分析，以其實(shí)時(shí)收集所獲信息為基礎(chǔ)，提供管理依據(jù)。例如：電壓水平的變化，在輸配線路內(nèi)電能超過(guò)實(shí)際需求的情況下，其電壓往往穩(wěn)定，默認(rèn)電壓額定參數(shù)為V，實(shí)際工作中受到線路工作時(shí)間、輸配總量等參數(shù)影響，V往往圍繞一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值上下波動(dòng)，表現(xiàn)為一個(gè)帶有模糊化線性特點(diǎn)的數(shù)集：

[Vmin；V9GI；VRS9；V；VH8；0AV1；VWR；Vmax]

[Vmin；Vmax]表示默認(rèn)電壓參數(shù)可能波動(dòng)的最小值和最大值，上述兩個(gè)參數(shù)應(yīng)該是相對(duì)固定的，可以結(jié)合新能源發(fā)電系統(tǒng)、常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)的基本參數(shù)加以確定，再將其代入計(jì)算機(jī)中完成記憶，其他參數(shù)均為隨機(jī)出現(xiàn)。當(dāng)接觸式傳感器獲取的電壓信息處于[Vmin；Vmax]范圍內(nèi)時(shí)，表明系統(tǒng)電壓正常，儲(chǔ)能系統(tǒng)不動(dòng)作；當(dāng)接觸式傳感器獲取的電壓信息不處于[Vmin；Vmax]范圍內(nèi)、大于Vmax或無(wú)限接近Vmax時(shí)，表明系統(tǒng)電壓偏高，電能富余，儲(chǔ)能系統(tǒng)投入動(dòng)作，吸收多余電能并存儲(chǔ)；當(dāng)接觸式傳感器獲取的電壓信息不處于[Vmin；Vmax]范圍內(nèi)、小于Vmin或無(wú)限接近Vmin時(shí)，表明系統(tǒng)電壓偏低，電能不足，儲(chǔ)能系統(tǒng)投入動(dòng)作，將存儲(chǔ)的電能釋放到常規(guī)工作系統(tǒng)中，維持電壓穩(wěn)定。

需注意的是，無(wú)論系能源發(fā)電系統(tǒng)或常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)，其工作參數(shù)均不是一成不變的，受到工作時(shí)間、系統(tǒng)元器件老化、溫度等因素影響，其工作產(chǎn)生的實(shí)時(shí)參數(shù)往往存在波動(dòng)，要求以一定時(shí)間間隔為周期，對(duì)系統(tǒng)工作的真實(shí)參數(shù)以及變化規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，形成更準(zhǔn)確的管理數(shù)據(jù)作為依據(jù)，包括[Vmin；Vmax]等重點(diǎn)信息在內(nèi)。

3.3提升應(yīng)用覆蓋性

新能源發(fā)電系統(tǒng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用應(yīng)關(guān)注覆蓋面的擴(kuò)展，在常規(guī)組織儲(chǔ)能管理的基礎(chǔ)上，不斷根據(jù)新能源發(fā)電系統(tǒng)工作需要，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行延伸，直到能夠完全覆蓋新能源發(fā)電系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的管理聯(lián)動(dòng)，有效儲(chǔ)備各類能源，提升系統(tǒng)管理能力。

如上文所述的靈活儲(chǔ)能模式，在風(fēng)力、潮汐能發(fā)電系統(tǒng)中得到重視，隨著風(fēng)力發(fā)電、潮汐能發(fā)電能力的提升，管理工作應(yīng)更強(qiáng)調(diào)精細(xì)化，在靈活完成儲(chǔ)能的基礎(chǔ)上，可以對(duì)新能源發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，在其并網(wǎng)運(yùn)行、內(nèi)部管理等工作中應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)、建設(shè)儲(chǔ)能系統(tǒng)。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，新能源發(fā)電系統(tǒng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用具有突出價(jià)值，有助于避免電能浪費(fèi)，也能提升系統(tǒng)功能性，應(yīng)給予更多關(guān)注，不斷尋求完善。當(dāng)前新能源發(fā)電系統(tǒng)中儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景包括常規(guī)儲(chǔ)能、臨時(shí)儲(chǔ)能、獨(dú)立儲(chǔ)能等，其具體的應(yīng)用方式帶有一定相似性。要求首先建立有效的儲(chǔ)能模式，在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)控制能力、提升應(yīng)用覆蓋性，最后還應(yīng)嘗試儲(chǔ)能智能化，以改善新能源發(fā)電系統(tǒng)的工作水平，提升服務(wù)穩(wěn)定性和資源的使用效率。

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