林洋能源方壮志谈储能系统在微电网中的应用

　　近年来，能源和环境问题凸显，绿色低碳、节能减排已成为世界能源发展的方向。其中，以光伏发电和风力发电为代表的分布式发电技术得到了广泛关注和快速发展。

　　分布式发电具有能效高、污染小、可靠性高、安装地点灵活等优点，但同时又存在输出功率波动性强、控制复杂等不足。为了有效整合分布式发电的优势，提高可再生能源的利用率，增强电网的稳定性，储能系统受到能源界广泛关注。小编作为储能小白，也希望好好学习下，所以特邀林洋能源智能板块总经理方壮志为小编介绍了储能系统在微电网中的应用。

　　首先，储能在整个电力价值链上起到了至关重要的作用。它的作用涉及发电（generation）、输电（transmission）、配电（distribution）乃至终端电力用户（end user），这里包括居民用电以及工业和商业用电。方总介绍到，在发电侧，储能系统可以参与快速响应调频服务，提高电网备用容量，并且可将如风能、太阳能等可再生能源向终端用户提供持续供电，这样扬长避短地利用了可再生能源清洁发电的优点，也有效地克服了其波动性、间歇性等缺点；在输电中，储能系统可以有效地提高输电系统的可靠性；在配电侧，储能系统可以提高电能的质量；在终端用户侧，分布式储能系统在智能微电网能源管理系统的协调控制下优化用电、降低用电费用，并且保持电能的高质量。总体来说，储能是解决新能源消纳、增强电网稳定性、提高配电系统利用效率的最合理的解决方案。系统中引入储能环节后，可以有效地实现需求侧管理，消除昼夜间峰谷差，平抑负荷，不仅可以更有效地利用电力设备、降低用电成本，还可以促进可再生能源的应用，也可作为提高系统运行稳定性、参与调频调压、补偿负荷波动的一种有效手段。

　　还不明白？一起来看这张图

　　小编查阅了一下相关资料，储能技术主要的应用方向有：①风力发电与光伏发电互补系统组成的局域网，用于偏远地区供电、工厂及办公楼供电；②通信系统中作为不间断电源和应急电能系统；③风力发电和光伏发电系统的并网电能质量调整；④作为大规模电力存储和负荷调峰手段；⑤电动汽车储能装置；⑥作为国家重要部门的大型后备电源等。

　　据方总介绍，微电网是储能最主要的应用领域，作为微电网中必不可少的部分，储能在微电网中发挥了至关重要的作用。

　　通常来说，微电网的一般结构如下图所示，由能源流和信息流相互融合而成，分为分布式能源、储能装置、电能变换装置、保护装置和微电网能源管理系统组成，也可根据实际应用情况进行增减。相对于大电网，微电网表现为单一的受控单元，它可以保证用户电能的质量和供电安全，同时也是智能电网及能源互联网的重要组成部分。

　　各位看官请看此图：

　　在微电网运行中，有两种运行模式：并网运行模式和孤岛运行模式。并网运行模式是在外部无故障时，微电网与外部电网处于连接的状态；孤岛运行模式是当外部电网发生故障或者电能质量较差时，微电网通过快速开关可以切断与外电网的连接，进入独立运行的状态，保证微电网内部重要负荷的供电可靠性。在微电网孤岛运行模式时，能量来源于分布式能源和储能电池，当分布式能源的出力小于负荷需求时，就会存在一定的功率缺额，解决功率缺额的方法就是在微网系统中配备一定容量的储能设备。

　　在新能源发电中，经常会由于外界环境条件的变化而出现没有电能输出的情况，例如光伏发电遇到的夜间无光源的情况和风力发电中的没有风吹过的情况等，这个时候就需要储能系统向微电网系统中的用户提供持续的供电。

　　林洋总部园区微电网项目中的储能系统就是一个很好的例子。林洋结合总部园区配电网和负载特点，建设了由屋顶光伏（2MWp）、车棚光伏（76kWp）、风机（10kWp）、充电桩、储能系统（500kWh）、变流器（500kW）和微电网能源管理系统组成的微电网。

　　上面这张图反映的就是：2015年9月份光伏平均日发电量为6532kWh，中午11:30到14:00之间平均发电量2786kWh，这个时间段的平均负载需求为2115kWh，低于光伏发电量。在没有微电网储能时，光伏发电在满足园区用电后，剩余部分经过升压变压器后无偿并入电网。储能系统可以很好利用中午时段园区无法消纳的光伏发电量给储能电池（500kWh）充电，并在用电高峰时段放电。微电网能源管理系统会根据每天的生产安排、预测的光伏发电量，适当调整电池充放电比例，同时系统预留一部分电池容量给数据中心和关键负载做备用电源。微电网能源管理系统通过实时监测电网状态，在电网发生故障时，利用公共接入点（PCC）的静态开关，快速切断与电网的连接，进入孤岛运行状态，确保微电网内部关键负荷的供电。

　　小编查阅资料发现，储能技术进步最快的就是电化学储能技术，以锂离子电池、铅炭电池、液流电池为主导的电化学储能技术在安全性、能量转换效率和经济性等方面均取得了重大突破，极具产业化应用前景。

　　在林洋集团总部微电网示范工程中，林洋采用了市场上主流的化学储能电池，针对不同电池种类设计相应的储能系统解决方案。在该项目中，林洋对镁基锂离子和铅炭储能电池的循环寿命、充放电时间及效率等进行测试，不断积累实际应用经验。

　　随着全球可再生能源的普及和电动汽车产业的迅速发展，动力电池也将迎来巨大的市场，此后也将出现大量动力电池退役的回收再利用问题。在方总看来，退役后性能尚可的动力电池可作为储能电池继续服役，这个应用随着我国电动汽车的发展将带来储能发展的良机，这将会一个是非常好的应用领域。在林洋众多的微电网项目中，上海国际汽车城微电网示范项目就对新能源汽车与能源互联网领域的有机融合进行了技术研发和探索。

　　林洋上海国际汽车城示范项目基于汽车博物馆配电网系统，利用退役电动汽车动力电池作为储能电池，通过微电网能源管理系统智能协调微电网内的分布式光伏发电、电动汽车动力电池储能及变流装置、电动汽车充放电装置等，调控网内能量流动方式，最大发挥光伏发电设备的效率，让新能源汽车参与能源互联网的统一调控，改善分布式能源的产生，存储和利用方式。

　　下图则为上海国际汽车城微电网整体结构示意图。

　　林洋在上述微电网项目中的储能电池采用了退役的电动汽车磷酸铁锂动力电池，经过无损检测和配对后，分为两组相互独立的电池组。每组分别配有直流断路器和电池管理系统（BMS），实时监控每组电池的工作状态，并同步到微电网能源管理系统，通过数据分析可以预判电池状态，并及时调整充放电策略，为动力电池的梯次利用提供大量有价值的数据和应用经验。系统中还采用了V2G（Vehicle-to-grid）双向充电桩，电动汽车通过V2G充电桩，可实现移动能量体的功能。移动能量体可以从微电网获取能量，也可以将能量返送给微电网。同样，也可以不通过电网将能量从一个地方输送到另外的地方。当类似的移动式能量体设备数量较大时，可以帮助电网解决很多问题，如频率和电压调节、平抑负荷等，在电网发生故障时也可以作为应急电源使用。

　　截至目前，林洋已先后完成林洋集团总部微电网示范工程、上海国际汽车城微电网示范项目、崇明风电场储能接入示范工程、上海电力公司培训中心微电网系统实验平台储能解决方案、上海北沿风电微网项目、上海汇泰大楼智能楼宇光伏储能系统示范工程、江苏泗洪109.9MW光伏项目及分布式光伏发电项目，锌溴电池储能移动保电系统等众多应用项目。

　　电力安全是国家能源安全的重要组成，储能是保证电力安全、低碳、高效供给的重要技术，是支撑新能源电力大规模发展的重要技术，也是未来智能电网框架内的关键支撑技术。林洋储备多种微电网项目架构模式和储能技术的实际工程经验，是为应对未来大规模应用储能技术而积累技术数据和运行经验。

　　能源互联网作为未来全球能源的发展方向，需要从根本上改变现在的发、输、变、配、用的环节配置，这就决定了未来电力的潮流控制、分布式电源及微网将广泛应用，储能技术将是协调这些应用的至关重要的一环。目前，我国储能技术发展落后于应用需求，林洋认为，如果未来国家能够从宏观战略层面上制定储能发展规划，加强对储能技术研发与示范的资金支持力度，出台利于储能技术产业化的激励政策与机制，引导社会资金向储能产业倾斜，使得储能项目投资能够获得回报，相信在未来，微电网及储能应用将会迎来大规模的快速发展时期。届时，林洋微网作为行业内优秀的储能系统方案提供商，将利用自身的优势发展经验，为推动中国智能微电网的发展提供动力。