［關(guān)鍵詞］獨立儲能；控制技術(shù)；應(yīng)用；價值評估

［中圖分類號］TM727 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）11–0027–03

1獨立儲能控制技術(shù)原理

獨立儲能控制技術(shù)是指利用儲能設(shè)備對電力系統(tǒng)進(jìn)行控制和調(diào)度，以實現(xiàn)能量儲存、平衡及優(yōu)化的技術(shù)。其主要原理包括以下方面：①獨立儲能控制技術(shù)依托于高性能的儲能設(shè)備，如鋰電池、超級電容等，通過對儲能設(shè)備的電荷和放電控制來實現(xiàn)對系統(tǒng)電能的調(diào)節(jié)和優(yōu)化。儲能設(shè)備可以存儲電力，并在需要時釋放，以滿足系統(tǒng)的用電需求或調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率平衡。②獨立儲能控制技術(shù)利用先進(jìn)的控制算法和策略，對儲能設(shè)備的運行進(jìn)行智能化管理和調(diào)度。通過分析系統(tǒng)的電能需求、供給及儲存情況，制訂合理的控制策略，實現(xiàn)系統(tǒng)的電能平衡和優(yōu)化。③獨立儲能控制技術(shù)還包括對儲能設(shè)備的監(jiān)測和故障診斷技術(shù)。通過實時監(jiān)測儲能設(shè)備的工作狀態(tài)、電壓、電流等參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備的故障，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠運行。④獨立儲能控制技術(shù)還包括對系統(tǒng)的整體優(yōu)化和調(diào)度技術(shù)。通過綜合考慮系統(tǒng)的負(fù)荷特性、儲能設(shè)備性能及電能市場情況等因素，制訂合理的調(diào)度計劃，實現(xiàn)系統(tǒng)能源利用效率和經(jīng)濟性的最大化。

2獨立儲能設(shè)備類型

獨立儲能設(shè)備類型包括傳統(tǒng)的電池儲能設(shè)備和新型的超級電容器儲能設(shè)備。傳統(tǒng)的電池儲能設(shè)備主要包括鉛酸蓄電池、鋰離子電池、鈉硫電池等，這些電池通過充放電過程實現(xiàn)能量的存儲和釋放。鉛酸蓄電池是目前應(yīng)用最廣泛的一種電池儲能設(shè)備，主要用于配電網(wǎng)的儲能補償、調(diào)峰削峰等功能。鋰離子電池由于其高能量密度、長壽命及低自放電率等優(yōu)點，逐漸成為新一代電動汽車和儲能系統(tǒng)的首選。而鈉硫電池則因其高能量密度和高溫工作環(huán)境下的穩(wěn)定性而備受關(guān)注，在大規(guī)模儲能系統(tǒng)中有較大的應(yīng)用潛力。新型的超級電容器儲能設(shè)備則是近年來發(fā)展起來的一種新型電池技術(shù)，其儲能原理是通過電極之間的電荷分離來存儲能量。超級電容器的優(yōu)點在于其快速響應(yīng)、長周期壽命、可靠性高等，適用于短時儲能、瞬態(tài)功率平衡等領(lǐng)域。超級電容器的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，可以應(yīng)用于電動車輛、軌道交通、配電網(wǎng)及可再生能源系統(tǒng)等領(lǐng)域。除了傳統(tǒng)的電池儲能設(shè)備和新型的超級電容器儲能設(shè)備外，還有其他類型的獨立儲能設(shè)備，如氫燃料電池、壓縮空氣儲能等。氫燃料電池通過H2 和O2的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能，具有零排放、高效率及長續(xù)航里程等優(yōu)點，可作為電動汽車和儲能系統(tǒng)的一種替代方案。

3配電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)

3.1配電網(wǎng)現(xiàn)狀

隨著能源轉(zhuǎn)型和新能源的大規(guī)模接入，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)面臨著諸多挑戰(zhàn)和問題：①配電網(wǎng)的負(fù)荷規(guī)模逐漸增大。隨著城市化進(jìn)程的加快和人口增長，配電網(wǎng)面臨著更大的用電負(fù)荷壓力。尤其是在高峰時段，負(fù)荷集中度高，容易造成系統(tǒng)過載或供電不足的情況。②配電網(wǎng)的運行效率和穩(wěn)定性亟待提高。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為單一，缺乏靈活性和智能化管理，導(dǎo)致運行效率不高。同時，對于新能源的大規(guī)模接入，存在著波動性大、不可控等問題，給配電網(wǎng)的穩(wěn)定性帶來挑戰(zhàn)。③配電網(wǎng)的安全性和可靠性需要加強。傳統(tǒng)配電網(wǎng)中存在著電力設(shè)備老化、線路損耗大等問題，容易導(dǎo)致電力事故的發(fā)生，影響用戶用電質(zhì)量和供電可靠性。

3.2獨立儲能控制技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用

獨立儲能控制技術(shù)是指通過安裝獨立的儲能設(shè)備，結(jié)合智能控制系統(tǒng)，對配電網(wǎng)進(jìn)行能量儲存和釋放控制，以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度和穩(wěn)定運行。在配電網(wǎng)中，獨立儲能控制技術(shù)可以發(fā)揮多方面的作用：①實現(xiàn)對電力系統(tǒng)峰谷平衡的調(diào)節(jié)。在配電網(wǎng)中，電力系統(tǒng)的負(fù)荷存在日常、季節(jié)及突發(fā)性等不同特點，導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)荷峰值的出現(xiàn)。通過儲能設(shè)備的能量儲存和釋放，可以在負(fù)荷高峰期間進(jìn)行能量儲存，而在負(fù)荷谷底期間進(jìn)行能量釋放，從而實現(xiàn)電網(wǎng)負(fù)荷的平衡，提高電網(wǎng)運行效率。②實現(xiàn)對分布式能源的協(xié)調(diào)控制。③實現(xiàn)對負(fù)荷側(cè)管理的優(yōu)化。在配電網(wǎng)中，負(fù)荷側(cè)的管理包括對用戶用電行為、設(shè)備能效及用電負(fù)荷的監(jiān)測和控制。通過儲能設(shè)備的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對負(fù)荷側(cè)的預(yù)測和調(diào)度，提高用戶用電效率，減少電網(wǎng)能耗和損耗。④實現(xiàn)對電網(wǎng)頻率的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定。在電力系統(tǒng)中，頻率的穩(wěn)定是電網(wǎng)運行的重要指標(biāo)之一，頻率波動過大會導(dǎo)致電網(wǎng)不穩(wěn)定，甚至引發(fā)電力系統(tǒng)崩潰。通過儲能設(shè)備的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對電網(wǎng)頻率的調(diào)節(jié)和控制，提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和安全性。

3.3獨立儲能控制技術(shù)的價值評估

獨立儲能控制技術(shù)作為配電網(wǎng)中的一種重要技術(shù)手段，其在提高配電網(wǎng)的穩(wěn)定性、可靠性及經(jīng)濟性方面具有重要價值。獨立儲能控制技術(shù)的應(yīng)用可以有效提高配電網(wǎng)的供電可靠性。通過合理配置獨立儲能設(shè)備，可以在配電網(wǎng)故障或突發(fā)負(fù)載增加時，快速為系統(tǒng)提供備用電源支持，保障用戶正常用電。同時，獨立儲能設(shè)備的快速放電和充電特性也可以有效應(yīng)對配電網(wǎng)中頻繁發(fā)生的瞬時負(fù)載波動，降低系統(tǒng)的失電率，提高供電質(zhì)量。獨立儲能控制技術(shù)的應(yīng)用還可以提高配電網(wǎng)的運行效率。通過智能控制和優(yōu)化管理，可以實現(xiàn)對儲能設(shè)備的靈活調(diào)度，根據(jù)系統(tǒng)實際需求合理配置儲能容量和放電策略，減少系統(tǒng)運行成本，提高能源利用率。此外，獨立儲能設(shè)備還可以與可再生能源發(fā)電設(shè)備進(jìn)行協(xié)調(diào)運行，促進(jìn)新能源的高效利用，降低碳排放，推動能源轉(zhuǎn)型。獨立儲能控制技術(shù)的應(yīng)用還可以提升配電網(wǎng)的智能化水平。通過數(shù)據(jù)采集、分析及遠(yuǎn)程控制等技術(shù)手段，實現(xiàn)對儲能設(shè)備的實時監(jiān)測和遠(yuǎn)程操作，為運營商提供精準(zhǔn)的負(fù)荷預(yù)測和能源管理決策支持，提升系統(tǒng)響應(yīng)速度和管理效率，推動智慧能源發(fā)展。獨立儲能控制技術(shù)的應(yīng)用還可以為配電網(wǎng)帶來經(jīng)濟效益。通過提升供電可靠性和運行效率，降低系統(tǒng)運行成本、投資風(fēng)險及維護費用，提高電網(wǎng)資產(chǎn)的運營價值和市場競爭力。同時，獨立儲能設(shè)備的長壽命、高效率及低成本特點也為系統(tǒng)經(jīng)濟運行提供了有力支撐。

4獨立儲能項目建設(shè)必要性

4.1儲能電站作用

4.1.1滿足系統(tǒng)調(diào)峰需求，保證電網(wǎng)安全運行

以廣東電網(wǎng)為例，廣東電網(wǎng)以火力發(fā)電為主要供電方式，面臨著較為嚴(yán)峻的系統(tǒng)調(diào)峰挑戰(zhàn)。伴隨著廣東省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的逐步轉(zhuǎn)型，以及第三產(chǎn)業(yè)和居民生活用電需求的快速攀升，電網(wǎng)峰谷差正在逐漸加大，而每日的負(fù)荷率則呈現(xiàn)出連續(xù)下降的趨勢。為了應(yīng)對這種情況，廣東統(tǒng)調(diào)電網(wǎng)調(diào)峰利用具有大容量的發(fā)電機組在較低負(fù)荷狀態(tài)下運行，以實現(xiàn)對電網(wǎng)的調(diào)峰需求。每臺參與統(tǒng)調(diào)的公共發(fā)電廠的機組都需要進(jìn)行45%～50% 的運行調(diào)節(jié)，以確保能夠滿足電網(wǎng)的調(diào)峰需求。然而，隨著風(fēng)力發(fā)電、太陽能等新型可再生能源發(fā)電方式的不斷引入，將會進(jìn)一步加劇系統(tǒng)的調(diào)峰矛盾。再加上火力發(fā)電機組運行調(diào)節(jié)能力的限制，迫切需要具有削峰填谷功能的儲能電站接入電網(wǎng)，以緩解這一壓力。

4.1.2改善系統(tǒng)響應(yīng)能力，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量

在實際運營中，火電機組肩負(fù)起旋轉(zhuǎn)備用角色會耗費大量燃料資源，同時還會面臨一系列技術(shù)難題。尤其在系統(tǒng)負(fù)荷變動速率較為劇烈的情況下，大中型火電機組可能無法應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。相比之下，儲能機組不僅具有能力頂住高峰需求進(jìn)行電力生產(chǎn)，更可在負(fù)荷緊缺時期出動迎戰(zhàn)，承擔(dān)起調(diào)整負(fù)荷，滿足日負(fù)荷曲線陡峭部分變化的重任，從而有效地平抑了該地區(qū)電網(wǎng)負(fù)荷的波動，穩(wěn)定了電網(wǎng)頻率，進(jìn)一步提升了電能質(zhì)量。此外，在電站正式投入使用后，儲能機組還可替代火電機組承擔(dān)電網(wǎng)旋轉(zhuǎn)備用的職責(zé)，在突發(fā)事件發(fā)生時能夠迅速為系統(tǒng)提供有力支持，顯著增強系統(tǒng)的響應(yīng)能力，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性與安全性。

4.1.3提高風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電消納能力

由于受到風(fēng)能及太陽能資源所特有的隨機性、間歇性及難以預(yù)測性的制約因素影響，大規(guī)模的風(fēng)力和光伏發(fā)電并入電網(wǎng)會給電力系統(tǒng)實現(xiàn)實時電力平衡、保持安全穩(wěn)定的運行狀態(tài)提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，從而使系統(tǒng)調(diào)峰的矛盾愈發(fā)突出。然而，當(dāng)建設(shè)運營儲能電站之后，借助于這種電站發(fā)電功率調(diào)整靈便、響應(yīng)速度迅疾的獨特優(yōu)勢，便可以有效抑制風(fēng)力和光伏等新型能源發(fā)電輸出功率的波動性，從而提升供應(yīng)電能的品質(zhì)與電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，進(jìn)而大幅增強新能源的消納能力，盡可能地降低棄風(fēng)、棄光等不良現(xiàn)象的出現(xiàn)頻率。

4.1.4減輕系統(tǒng)阻塞，延緩電網(wǎng)升級增容

在當(dāng)前的電力市場挑戰(zhàn)中，電網(wǎng)企業(yè)的首要任務(wù)是確保向用戶提供高度安全且可靠的電力服務(wù)，同時努力尋找有效的方式來降低電網(wǎng)運行、保養(yǎng)及進(jìn)行升級擴容等相關(guān)的經(jīng)濟成本。針對這些問題，儲能技術(shù)具有顯著優(yōu)勢，其能夠在很大程度上將電力生產(chǎn)和消費活動在時間和空間上分離出來，從而使得發(fā)電過程不需要再完全依賴于瞬間的傳輸過程，同時電力消費與生產(chǎn)之間也無需做到實時平衡?；谶@一特性，儲能技術(shù)有望縮減對輸電及配電網(wǎng)容量要求，進(jìn)而成為解決電網(wǎng)阻塞問題、推遲電網(wǎng)升級擴容所必需采取的關(guān)鍵措施之一。

4.1.5提高電網(wǎng)運行能力，穩(wěn)定電網(wǎng)安全運行

針對電網(wǎng)大面積停電的危機處理措施之一是黑啟動策略，而廣東電網(wǎng)目前主要依賴五華抽水蓄能機組來實施黑啟動操作，然而該啟動方式的潛力仍然有待進(jìn)一步挖掘與拓展。儲能技術(shù)作為黑啟動路徑的起點，不僅能夠為黑啟動過程提供充足的能源支持，還能夠靈活設(shè)置在黑啟動路徑中的不同位置以提高啟動速度。更為關(guān)鍵的是，其還可以搭載于待啟動機組上，從而大幅縮短啟動時間，這將極大提升電網(wǎng)的應(yīng)急響應(yīng)能力。此外，通過應(yīng)用儲能電站，能夠顯著擴大黑啟動電源的數(shù)量并實現(xiàn)更廣泛的區(qū)域覆蓋，從而為黑啟動路徑提供更加多樣化且高效的解決方案。

4.2起到領(lǐng)先示范作用

在進(jìn)行儲能電站的精細(xì)化設(shè)計、嚴(yán)謹(jǐn)施工及全方位的運行維護管理工作中，不僅能夠為新興科技的運用創(chuàng)造更多的發(fā)展空間，充分滿足各類工程建設(shè)上的實際需求，同時也能夠?qū)ξ磥泶笮蛢δ茈娬卷椖康慕ㄔO(shè)及運營工作進(jìn)行科學(xué)的引導(dǎo)與規(guī)范化操作，從而為世界各地遇到類似問題的地區(qū)提供可資參考的寶貴經(jīng)驗和一定程度的技術(shù)支援。

4.3打造電網(wǎng)公司及電力用戶互利共贏局面

鑒于電網(wǎng)公司的戰(zhàn)略考慮，有針對性地開展儲能電站的規(guī)劃和建設(shè)工作，可在一定程度上提升電力輸出的穩(wěn)定性及電力資產(chǎn)的附加值。而站在電力消費者（電力用戶）的立場上看，高效的儲能系統(tǒng)能夠迅速反應(yīng)，從而為人們提供更加及時可靠的電力服務(wù)，以保障廣大消費者的日常用電需求得到滿足并保持其穩(wěn)定性。

5結(jié)束語

獨立儲能控制技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用與價值評估的研究具有重要的理論和實踐意義，對促進(jìn)我國新能源的發(fā)展、提高配電網(wǎng)的運行效率和穩(wěn)定性具有重要的指導(dǎo)意義。