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智光研究院张继元:储能是构建新型电力系统的重要技术,也是基础装备

时间: 2024-06-05 来源: 能碳视界 作者: 打印 字体


3月28日下午,智光研究院(广州)有限公司(以下简称“智光研究院”)张继元博士在“2024能源环境服务产业年度峰会”的工商业储能发展分论坛上,发表了题为“光储充微网综合能源管理平台及实践案例”的主题演讲。


以下是张继元主题演讲实录:


大家好,今天我分享介绍一下光储充微网综合能源管理平台及实践案例,昨天的会议上,我们听取了多位专家的意见,专家们对储能的定位进行了阐述,指出储能是构建新型电力系统的重要技术,也是基础装备。随着分布式新能源的发展,以及我国电动汽车和能源互联网技术的进步,能源系统将通过源网荷储这四个方面进行多层次的交互,从而形成智能微电网的形态。

能源微电网进一步与低碳建筑和绿色交通相结合,推动产业融合,形成多种能源融合的新质生产力模式。储能在其中的作用至关重要,需要充分利用其调度机制,在电量和功率两方面进行调节,以支撑电力系统的运行。

建筑能源交通的产业融合是低碳化、绿色化的大势所趋,在这样一个典型的应用场景之下,我们有非常多的元素,包括光伏的新能源发电,它优先自发自用,目前市场化的交易有着不错的收益。储能要充分调动它的灵活调节的手段,可以参与到定价、可再生能源的并网以及需求响应的政策。

新能源充电站作为连接电动汽车和大电网的桥梁,同时它也是能源的中枢。我们集齐了光、储、充的微电网,就可以参与到这样一个实现建筑用能的清洁化、多元化以及低碳化。同时,可以通过负荷的聚集,形成虚拟电厂,以此来参与电力辅助服务的商业模式当中,同时可以参与到碳交易等平台。



在能源管理服务的业务模式下,未来可能分化出两个发展方向。第一是能源交互服务方面,对电网能力的控制,包括光储充的控制和有序充电。储能的投资周期长,需要高效运营,包括智能调度和运行策略的分析与改进,以确保储能电站的优化目标。

第二是系统运行后的智能评估和辅助服务。以储能电站为例,储能的安全性备受关注,包括对储能健康度、电芯衰减的评估和提前预警。确保系统的极致优化和安全,是储能系统投运后需要持续进行的重要工作。

智光研究院在这方面进行了持续投入,定位为能源新基建投资者和加盟商提供规划、产品、平台和支撑,同时为能源站点的改造、升级和能量优化提供服务。研究院形成了一个平台、两个边缘和泛在物联的体系,设备层面涵盖光伏风机、储能、充电桩及制冷供暖等设施,已接入上万台设备和百余种模型结构。

在两个边缘侧,提供D-ETU能源管理系统和DMS大数据分析系统,特点分别是本地控制和大数据分析。目前,两个边缘节点已接入超过50万颗电芯,管理约80多万个点号数据。在平台之上,进行能源数据可视化和安全运营,目前已接入163座能源站,累计438兆瓦时的储能装机容量,提供端到端全站式软硬件产品,支持私有化部署和订阅模式。



工商业储能适用的场景较为广泛,针对配电容量不足、电力增容困难及新能源超充快充需求的场景,如停车场和光储充一体化电站。适用于电源不稳定、用电变化明显及分布式储能参与的场合,如工厂和物流园区。也适用于采用分时电价、有节能降费需求的储能电站及可通过需求响应参与电力市场辅助服务的工业园区。



储能接入主要有常规型和光储直流结构两种技术架构,常规型适用于AC交流路线,结构简单,但能量转换环节较多。光储直柔模式则是直挂在DC直流母线上,适用于超充快充,能提升能量转换效率。

不管是交流的还是直流结构,都是会有我们的D-ETU,通过D-ETU设备,采集和控制所有底层设备数据,再上传至智慧能源管理云平台。

我们常规的光储充解决方案是通过光伏自发自用和储能峰谷套利,光储充之间相互耦合程度低,便于独立管理。通过能源管理终端,我们的平台软件,可以实现如光伏启停、储能充放电以及对于总站的管理等功能。

以用户侧储能电站应用案例来看,通过D-ETU能量终端优化控制储能,实现削峰填谷,每日两充两放的充电曲线变化显著,投资回收期约三到四年。随着储能成本下降,投资回收期可能更短。

光储直柔的应用场景是将储能、光伏和充电结合,提高场站综合利用效率,储能不仅可以做峰谷套利,还可以结合充电堆的DC/DC功率动态分配,实现充电桩的超充超配。通过PCS进行与电网的交互,通过储能实现虚拟扩容,节省变压器投资。该方式利于我们做云边的协同,维持场站安全的负荷管理。

我们通过一个实际案例来说明光储直柔系统的应用效果。该案例中的变压器原本是630kVA,但其充电桩的需求已经超过了变压器的运行能力。为此,我们配置了332度电的储能设备,并安装了25千瓦的光伏系统。

整个场站的功能实现了对充电终端的管理,并通过储能设备对充电桩进行功率支撑。光伏发电和储能系统需配合运作,特别是由于该场站的特殊性,供电局不允许其倒送上网,因此必须进行防逆流控制。通过光伏和储能系统的协调,实现了光伏发电的100%就地消纳,并对整个场站进行调度,防止变压器过载。

我们对现场实际场景进行了3D数字孪生建模,能够实时展示当前的能量流向,包括新能源车接入充电的情况、储能系统的充放电量以及相关统计数据,如当前充电量和放电量等。由于该场站位于服务区,车流量较高,根据当前测算,这一示范园区的投资回收期为两到三年。实际上,光储充站的经济效益高度依赖于车流量的影响,因此这个案例是一个示范性较好的场站。

在我们的平台上,我们协调储能、光伏和电网,以应对电源随机波动的负荷。平台采用了多种策略,包括自适应策略、基础策略、峰谷价差策略以及控制策略,并对这些策略进行了全面设置和执行效果分析。

在节假日期间,由于车流量较大,我们执行基础策略,即储能系统随充随放,以提供功率支撑。右图展示了峰谷价差策略的执行效果。在非节假日,车流量较少的情况下,我们确保储能站满足超充车辆的需求,同时通过见缝插针的方式进行峰谷套利。

储能应用的一个重要领域是将储能纳入整个区域的微电网管理中,这可以更详细地分为三级能源管控,每一级别中的储能作用各不相同。

首先,第一级是场站级的能源管理,储能系统需要参与整个站点的节能降碳管理,包括虚拟电厂的调度和建筑负荷的峰谷调节。第二级是配电侧管理,储能系统必须确保不超过配电柜的容量限制。第三级则需要配合光储充的协调管理,支持光储充系统之间的协同,尤其是未来需要接入直流桩、超充桩以及车网互动(V2G),如何匹配储能与电动汽车之间的双向能量交换也是未来研究的课题之一。

作为微电网管理的一部分,我们的研究领域相当广泛。公司在这方面已有丰富经验。例如,光伏屋顶可以延伸到光伏发电预测和用电评估。负荷管理可能需要节能措施,包括建筑节能、中央空调、制冷和供热节能改造等,最终实现综合能源的节能降碳的目标。

以下是我们在大型停车楼微电网综合管理界面的展示。我们对车辆的配电网络进行全面的数据监控和管理,同时动态调节储能系统,统计并分析其运行效果和蓄能管理。此外,我们还进行实时数据记录。另一个方面,我们实时监测电芯数据,右侧展示的是对电芯簇进行的电压分析,这部分属于我们前面提到的DMS系统。由于时间关系,这里不做详细展开。在平台的设计与资质方面,研究院获得了省市、协会和客户的认可,提供了坚实的基础和保障。

智光研究院致力于将能源动力新技术与工业互联网、物联网、大数据、边缘计算和人工智能相结合,提供能源管理的数字化软硬件综合解决方案。欢迎大家会后交流和沟通,谢谢各位。



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