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淺談新能源電力系統(tǒng)儲能技術優(yōu)化分析

發(fā)布時間: 2024-07-22  點擊次數(shù): 96次

安科瑞 陳聰

摘要:新能源電力系統(tǒng)中儲能技術的應用對提高能源利用效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性具有重要意義。本研究旨在深入探討儲能技術在新能源電力系統(tǒng)中的應用,并通過性能優(yōu)化手段提高其效能。通過對系統(tǒng)中的儲能技術進行研究,可以為推動可再生能源的大規(guī)模應用提供理論支持和實踐指導。

關鍵詞:儲能技術;新能源電力系統(tǒng);性能優(yōu)化

0引言

隨著新能源的廣泛應用,電力系統(tǒng)面臨著日益復雜的運行和管理問題。儲能技術的引入為解決電力系統(tǒng)的不穩(wěn)定性和間歇性供電等問題提供了新的解決途徑。本文將從儲能技術的基本原理、應用場景出發(fā),探討其在新能源電力系統(tǒng)中的關鍵作用,并進一步研究性能優(yōu)化的方法,以提高系統(tǒng)的可靠性和效率。

1儲能技術基礎及原理

儲能技術概述

在新能源電力系統(tǒng)中,各種儲能技術的種類繁多,本節(jié)將對常見的儲能技術進行概述,包括電化學儲能、機械儲能等。首先,電化學儲能是一種通過將電能轉化為化學能存儲,再將其轉化回電能的儲能技術。其中常見的形式是蓄電池技術,如鉛酸電池、鋰離子電池等。蓄電池通過化學反應將電能儲存為化學能,并在需要時釋放電能。這種技術適用于小規(guī)模的家庭能源存儲、電動車輛和電網(wǎng)調節(jié)等領域。其次,機械儲能是利用物理力學原理將機械能儲存起來,再將其轉化為電能的技術。常見的機械儲能技術包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能等。例如,抽水蓄能通過將水抽升到高處儲存潛在能,待需要時釋放水流驅動渦輪發(fā)電機產生電能。這種技術適用于中長期能量儲存和調峰填谷等應用場景。

儲能技術應用場景

儲能技術在電力系統(tǒng)中的應用場景多種多樣,主要體現(xiàn)在儲能電站和分布式儲能系統(tǒng)等方面。儲能電站是一種集中式的儲能系統(tǒng),通常由大型電池組、壓縮空氣儲能設備或水泵儲能設備等構成。這些電站能夠在電力系統(tǒng)負荷較低時儲存電能,在負荷較高時釋放電能,實現(xiàn)電力平衡。儲能電站具有快速響應、靈活性高、調度能力強等優(yōu)勢,能夠有效提高電力系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。另一方面,分布式儲能系統(tǒng)是將儲能設備分布在電力系統(tǒng)中各個節(jié)點的一種儲能方式。分布式儲能系統(tǒng)通常包括小型電池組、電容器等設備,可以靈活應對電力系統(tǒng)中的需求變化。分布式儲能系統(tǒng)的優(yōu)勢在于能夠在局部范圍內提高系統(tǒng)的供電可靠性,減少輸電損耗,并可以與可再生能源發(fā)電設備進行配合,提高電能利用效率。

2儲能技術性能優(yōu)化方法

2.1智能控制與調度

智能控制與調度是儲能技術性能優(yōu)化的關鍵一環(huán)。通過引入智能控制算法和靈活的調度策略,能夠有效提高儲能系統(tǒng)的響應速度和能效,從而更好地適應電力系統(tǒng)的動態(tài)變化。首先,智能控制算法的運用對儲能系統(tǒng)的性能提升至關重要。這包括采控制算法,如模型預測控制(MPC)、強化學習等,以實時監(jiān)測系統(tǒng)運行狀態(tài)并作出快速響應。這樣的算法能夠基于實時數(shù)據(jù)作出決策,優(yōu)化儲能系統(tǒng)的充放電過程,提高能效。其次,儲能系統(tǒng)的調度策略也是性能優(yōu)化的重要手段。通過靈活的調度,可以根據(jù)電力系統(tǒng)的實際需求對儲能設備進行合理分配和利用,提高系統(tǒng)的整體效益。例如,在電力需求高峰期,儲能系統(tǒng)可以通過合理的調度將儲存的能量釋放,緩解電力網(wǎng)絡的負荷,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.2材料與技術創(chuàng)新

深入研究儲能材料的性能是提升儲能系統(tǒng)性能和壽命的關鍵。在材料與技術創(chuàng)新方面,一項重要的策略是開發(fā)新型材料,具有更高的能量密度、更快的充放電速率和更長的循環(huán)壽命。例如,針對電化學儲能系統(tǒng),研究人員正在探索新型電極材料和電解質,以提高儲能裝置的能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性。這可能涉及到使用新型納米材料、多孔材料或功能化材料,以優(yōu)化電極表面積和電解質的離子傳輸速率。

2.3系統(tǒng)集成與優(yōu)化

系統(tǒng)集成與優(yōu)化是儲能技術性能優(yōu)化的重要方面,通過從整體系統(tǒng)的角度出發(fā),優(yōu)化儲能設備的配置和運行方式,實現(xiàn)系統(tǒng)性能的優(yōu)化。首先,系統(tǒng)集成考慮儲能設備的種類、規(guī)模和布局,以確保系統(tǒng)各部分協(xié)同工作,充分發(fā)揮儲能技術的綜合效益。合理選擇不同類型的儲能設備,如電池組、壓縮空氣儲能裝置等,使它們相互補充,形成一個有效、穩(wěn)定的整體系統(tǒng)。其次,優(yōu)化儲能設備的配置,需要考慮電力系統(tǒng)的負荷特性和峰谷差異。通過合理配置儲能設備的位置和容量,可以更好地應對電力系統(tǒng)的需求變化,實現(xiàn)對系統(tǒng)性能的優(yōu)化。例如,在高峰期,配置更多的儲能設備用于儲存電能,以應對電力需求的瞬時增加;而在低谷期,則可以通過儲能設備釋放儲存的電能,提高系統(tǒng)的利用率。后,系統(tǒng)運行方式的優(yōu)化涉及到調度策略的制定和實施。通過智能控制算法和靈活的調度策略,實現(xiàn)對儲能設備的智能化管理,使其在系統(tǒng)運行中能夠更加靈活、有效地響應電力需求變化,提高系統(tǒng)的整體性能。

3安科瑞Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

3.1概述

Acrel-2000MG儲能能量管理系統(tǒng)是安科瑞專門針對工商業(yè)儲能電站研制的本地化能量管理系統(tǒng),可實現(xiàn)了儲能電站的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報警管理、統(tǒng)計報表、策略管理、歷史曲線等功能。其中策略管理,支持多種控制策略選擇,包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等。該系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)下級各儲能單元的統(tǒng)一監(jiān)控和管理,還可以實現(xiàn)與上級調度系統(tǒng)和云平臺的數(shù)據(jù)通訊與交互,既能接受上級調度指令,又可以滿足遠程監(jiān)控與運維,確保儲能系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠、經濟運行。

3.2應用場景

適用于工商業(yè)儲能電站、新能源配儲電站。

3.3系統(tǒng)結構

3.4系統(tǒng)功能

(1)實時監(jiān)管

對微電網(wǎng)的運行進行實時監(jiān)管,包含市電、光伏、風電、儲能、充電樁及用電負荷,同時也包括收益數(shù)據(jù)、天氣狀況、節(jié)能減排等信息。

(2)智能監(jiān)控

對系統(tǒng)環(huán)境、光伏組件、光伏逆變器、風電控制逆變一體機、儲能電池、儲能變流器、用電設備等進行實時監(jiān)測,掌握微電網(wǎng)系統(tǒng)的運行狀況。

(3)功率預測

對分布式發(fā)電系統(tǒng)進行短期、超短期發(fā)電功率預測,并展示合格率及誤差分析。

(4)電能質量

實現(xiàn)整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內的電能質量和電能可靠性狀況進行持續(xù)性的監(jiān)測。如電壓諧波、電壓閃變、電壓不平衡等穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)和電壓暫升/暫降、電壓中斷暫態(tài)數(shù)據(jù)進行監(jiān)測分析及錄波展示,并對電壓、電流瞬變進行監(jiān)測。

(5)可視化運行

實現(xiàn)微電網(wǎng)無人值守,實現(xiàn)數(shù)字化、智能化、便捷化管理;對重要負荷與設備進行不間斷監(jiān)控。

(6)優(yōu)化控制

通過分析歷史用電數(shù)據(jù)、天氣條件對負荷進行功率預測,并結合分布式電源出力與儲能狀態(tài),實現(xiàn)經濟優(yōu)化調度,以降低尖峰或者高峰時刻的用電量,降低企業(yè)綜合用電成本。

(7)收益分析

用戶可以查看光伏、儲能、充電樁三部分的每天電量和收益數(shù)據(jù),同時可以切換年報查看每個月的電量和收益。

(8)能源分析

通過分析光伏、風電、儲能設備的發(fā)電效率、轉化效率,用于評估設備性能與狀態(tài)。

(9)策略配置

微電網(wǎng)配置主要對微電網(wǎng)系統(tǒng)組成、基礎參數(shù)、運行策略及統(tǒng)計值進行設置。其中策略包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制、新能源消納、逆功率控制等。

4硬件及其配套產品

5總結

通過對新能源電力系統(tǒng)中儲能技術的應用與性能優(yōu)化的研究,可以有效提高系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力。本文綜合分析了儲能技術的基礎原理、應用場景,并提出了智能控制、材料與技術創(chuàng)新以及系統(tǒng)集成等方面的性能優(yōu)化方法,為推動新能源電力系統(tǒng)的發(fā)展提供了有力支持。

參考文獻

  1. 唐佳佳.陳俊學.新能源電力系統(tǒng)中儲能技術的應用與性能優(yōu)化研究

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[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022年05版


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