儲能：東風(fēng)已至，破浪在即

 今年的各省政府工作報告已經(jīng)陸續發(fā)布，新能源是各省能源工作的重點(diǎn)，從目前31個(gè)?。▍^、市）相繼公布的2022年經(jīng)濟增長(cháng)數據來(lái)看，一些提前布局新能源產(chǎn)業(yè)的省市紛紛交出不錯的成績(jì)單，新能源成為當地GDP增速的重要拉動(dòng)力量，比如福建寧德、江蘇常州、江西宜春等。近期各地紛紛出臺利好新能源政策，包括分布式光伏、風(fēng)電和儲能等進(jìn)一步獲得政策支持，讓一直處于熱門(mén)賽道的新能源包括儲能、分布式光伏等相關(guān)行業(yè)更增加不少熱度。作為保障電網(wǎng)安全、提高輸配用電效率的重要手段之一，儲能行業(yè)接下來(lái)無(wú)疑會(huì )加速發(fā)展。

1 相關(guān)政策

       2022年11月，國家能源局發(fā)布《電力現貨市場(chǎng)基本規則（征求意見(jiàn)稿）》,明確提出做好調頻、備用等輔助服務(wù)市場(chǎng)與現貨市場(chǎng)的銜接，推動(dòng)儲能、分布式發(fā)電、負荷聚合商、虛擬電廠(chǎng)和新能源微電網(wǎng)等新興市場(chǎng)主體參與交易等。

       2023年1月28日，常州出臺了《關(guān)于加快新能源之都建設的實(shí)施意見(jiàn)》和《推進(jìn)新能源之都建設政策措施》，圍繞產(chǎn)業(yè)發(fā)展、技術(shù)創(chuàng )新、推廣應用、生態(tài)營(yíng)造四個(gè)方面，制定出促進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的十條重磅政策，涵蓋了多項獎勵措施，其中1MW以上的新型儲能電站可按放電量獲得不超過(guò)0.3元/kWh的獎勵，連續獎勵不超過(guò)2年，在此之前全國已有32個(gè)地區明確提出儲能補貼。

       2023年1月28日，內蒙古自治區人民政府發(fā)布《關(guān)于印發(fā)自治區2023年堅持穩中快進(jìn)穩中優(yōu)進(jìn)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展政策清單的通知》，通知指出：支持新增源網(wǎng)荷儲一體化項目增配新能源規模，支持工業(yè)園區燃煤自備電廠(chǎng)可再生能源替代，鼓勵燃煤機組靈活性改造，鼓勵自建、購買(mǎi)儲能或調峰能力配建新能源項目。

       2023年1月20日，山東省人民政府辦公廳印發(fā)了《山東省建設綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展先行區2023年重點(diǎn)工作任務(wù)》，提出要加快提升電力系統調節能力，省能源局牽頭年底全省建成抽水蓄能400萬(wàn)千瓦左右，新型儲能規模達到200萬(wàn)千瓦以上。

2 儲能的作用及盈利模式分析

       在新型電力系統中，儲能將成為至關(guān)重要的一環(huán)，是分布式光伏、風(fēng)電等新能源消納以及電網(wǎng)安全的必要保障，在電源側、電網(wǎng)側、用戶(hù)側都會(huì )得到廣泛的應用?！峨娏ΜF貨市場(chǎng)基本規則（征求意見(jiàn)稿）》以及各地出臺的扶持政策給儲能商業(yè)模式拓展帶來(lái)了新的曙光，電力現貨市場(chǎng)將加大峰谷套利空間，加上電費補貼，這將大幅縮短儲能項目的投資回收期。根據測算，電改前儲能項目的投資回報期在8-10年；電改加上地方電費補貼后，部分地區每天可實(shí)現兩充兩放，儲能項目投資回報期縮短為4-6年，商業(yè)儲能變的有利可圖，這將鼓勵資本進(jìn)入，行業(yè)形成良性循環(huán)。

       儲能在不同環(huán)節存在多種盈利模式，儲能盈利模式主要有以下幾種：幫助發(fā)、輸、配各環(huán)節電力運營(yíng)商以及終端用戶(hù)降本增效；延緩基礎設施投資；通過(guò)峰谷價(jià)差套利、參與虛擬電廠(chǎng)需求響應等輔助服務(wù)市場(chǎng)、容量租賃、電力現貨市場(chǎng)等方式。

2.1 電源側

       電力調峰：通過(guò)儲能的方式實(shí)現用電負荷的削峰填谷，即發(fā)電廠(chǎng)在用電負荷低谷時(shí)段對電池充電，在用電負荷高峰時(shí)段將存儲的電量釋放。

       提供容量：通過(guò)儲能提供發(fā)電容量以應對發(fā)電尖峰負荷，提升傳統發(fā)電機組的運行效率。

       可再生能源并網(wǎng)：在風(fēng)、光電站配置儲能，基于電站出力預測和儲能充放電調度，對隨機性、間歇性和波動(dòng)性的可再生能源發(fā)電出力進(jìn)行平滑控制，滿(mǎn)足并網(wǎng)要求。

       可再生能源發(fā)電調峰：將可再生能源的棄風(fēng)棄光電量存儲后再移至其他時(shí)段進(jìn)行并網(wǎng)，提高可再生能源利用率。

       盈利方式：提升發(fā)電效率以增加收入；減少棄風(fēng)棄光，提升發(fā)電效率；峰谷價(jià)差套利。

2.2 輔助服務(wù)

       調頻：頻率的變化會(huì )對發(fā)電及用電設備的安全高效運行及壽命產(chǎn)生影響，因此頻率調節至關(guān)重要。電化學(xué)儲能調頻速度快，可以靈活地在充放電狀態(tài)之間轉換，因而成為優(yōu)質(zhì)的調頻資源。

       虛擬電廠(chǎng)：通過(guò)虛擬電廠(chǎng)的需求響應為電網(wǎng)尖峰時(shí)段提供應急容量，針對突發(fā)情況時(shí)為保障電能質(zhì)量和系統安全穩定運行而預留的有功功率儲備。

       黑啟動(dòng)：發(fā)生重大系統故障或全系統范圍停電時(shí)，在沒(méi)有電網(wǎng)支持的情況下重啟無(wú)自啟動(dòng)能力的發(fā)電機組，逐漸擴大系統恢復范圍，最終實(shí)現整個(gè)系統的恢復。

       盈利方式：參與電力市場(chǎng)，市場(chǎng)化收入。

2.3 電網(wǎng)側

       緩解電網(wǎng)阻塞：將儲能系統安裝在線(xiàn)路上游，當發(fā)生線(xiàn)路阻塞時(shí)可以將無(wú)法輸送的電能儲存到儲能設備中，等到線(xiàn)路負荷小于線(xiàn)路容量時(shí)，儲能系統再向線(xiàn)路放電。

       延緩輸配電設備擴容升級：在負荷接近設備容量的輸配電系統內，可以利用儲能系統通過(guò)較小的裝機容量有效提高電網(wǎng)的輸配電能力，從而延緩新建輸配電設施，降低成本。

       盈利方式：提升輸配電效率，延緩投資。

2.4 用戶(hù)側

       容量管理：工業(yè)用戶(hù)可以利用儲能系統在用電低谷時(shí)儲能，在高峰負荷時(shí)放電，從而降低整體負荷，達到降低容量電費的目的。

       容量租賃：儲能電站租賃給新能源服務(wù)商，目前國內的儲能容量租賃費用范圍在300 - 350元/kW·年，具體定價(jià)由儲能電站與新能源電站的項目收益相互協(xié)商，而后雙方簽訂長(cháng)期租賃協(xié)議。

       電力自發(fā)自用：安裝光伏的家庭和工商業(yè)用戶(hù)通過(guò)配置儲能可以更好地利用光伏電力，提高自發(fā)自用水平，降低用電成本。

       峰谷價(jià)差套利：在實(shí)施峰谷電價(jià)的電力市場(chǎng)中，通過(guò)低電價(jià)時(shí)給儲能系統充電，高電價(jià)時(shí)儲能系統放電，實(shí)現峰谷電價(jià)差套利，降低用電成本。

       盈利方式：降低容量電費，節約用電成本，峰谷價(jià)差套利。

3 儲能電站運維

       在儲能行業(yè)前景一片大好的同時(shí)，儲能電站的安全運維也至關(guān)重要，電池熱失控仍是需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。GB/T 42288-2022 《電化學(xué)儲能電站安全規程》對儲能電站的監控系統有明確要求，監控系統應具備數據采集處理、監視報警、控制調節、自診斷及自恢復等功能，應具備手動(dòng)控制和自動(dòng)控制方式，自動(dòng)控制功能可投退。2022年10月北京市城市管理委員會(huì )對《北京市新型儲能電站運行監督管理辦法（試行）》公開(kāi)征求意見(jiàn)，文件明確：要求大、中型儲能電站應建立狀態(tài)運行及預警預測平臺，小型儲能電站應實(shí)現狀態(tài)運行監測，實(shí)時(shí)監控系統運行工況。

       Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統能夠對企業(yè)微電網(wǎng)的源（市電、分布式光伏、微型風(fēng)機）、網(wǎng)（企業(yè)內部配電網(wǎng)）、荷（固定負荷和可調負荷）、儲能系統、新能源汽車(chē)充電負荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監測和優(yōu)化控制，保護微電網(wǎng)儲能系統運行安全，實(shí)現不同目標下源網(wǎng)荷儲資源之間的靈活互動(dòng)，增加多策略控制下系統的穩定運行。同時(shí)促進(jìn)新能源消納、合理削峰填谷，減少電網(wǎng)建設投資，提升微電網(wǎng)運行安全，降低運行成本。

3.1 數據采集及處理

       系統通過(guò)測控單元與儲能裝置、電池管理系統(BMS)、汽車(chē)充電樁、風(fēng)機逆變器、光伏逆變器進(jìn)行實(shí)時(shí)信息的采集和處理，實(shí)時(shí)采集模擬量、開(kāi)關(guān)量。

圖1 企業(yè)微電網(wǎng)光伏、儲能數據統計

3.2 監視報警

       微電網(wǎng)能量管理系統應具有事故報警和預告報警功能。事故報警包括非正常操作引起的斷路器跳閘和保護裝置動(dòng)作信號；預告報警包括一般設備變位、狀態(tài)異常信息或電芯過(guò)壓、電芯欠壓、電池簇過(guò)壓告警、電池簇欠壓告警等，保障儲能系統運行安全。

圖2 儲能系統告警記錄

3.3 運行監控

       微電網(wǎng)能量管理系統是儲能系統與運行人員聯(lián)系的主要方式，系統可提供重要參數的顯示和必要操作，包括儲能系統主要儲能裝機容量、單次充放電量與時(shí)間、SOC曲線(xiàn)、收益及儲能系統運行狀態(tài)參數，手動(dòng)和自動(dòng)控制，控制調節對象包括直流開(kāi)關(guān)、各電壓等級的電動(dòng)操作開(kāi)關(guān)、主要設備的啟動(dòng)退出、PCS功率設定、裝置運行參數設定等。

圖3 企業(yè)微電網(wǎng)運行監測

3.4 光伏運行監控

       監測企業(yè)分布式光伏電站運行情況，包括逆變器運行數據、光伏發(fā)電效率分析、發(fā)電量及收益統計以及光伏發(fā)電功率控制。

圖4 光伏運行監測

3.5 儲能管理

       監測儲能系統、電池管理系統(BMS)和儲能變流器(PCS)運行，包括運行模式、功率控制模式，功率、電壓、電流、頻率等預定值信息、儲能電池充放電電壓、電流、SOC、溫度，根據企業(yè)峰谷特點(diǎn)和電價(jià)波動(dòng)設置儲能系統的充放電策略，控制儲能系統充放電模式，實(shí)現削峰填谷，降低企業(yè)用電成本。

圖5 儲能管理

3.6 充電樁監測 

       系統具備和企業(yè)充電樁系統或設備的軟件接口，充電樁數據接入微電網(wǎng)能量管理系統進(jìn)行集中監控，監測充電樁的運行狀態(tài)，根據企業(yè)負荷率變化控制和調節充電樁的充電功率，使企業(yè)微電網(wǎng)穩定安全運行。

3.7 電能質(zhì)量監測

       監測微電網(wǎng)重要回路的電壓波動(dòng)與閃變、電壓暫升/暫降、短時(shí)中斷情況，實(shí)時(shí)記錄事件并故障錄波，為電能質(zhì)量分析與治理提供數據來(lái)源。及時(shí)采取相應的措施提高配電系統的可靠性，減少因諧波造成的供電事故的發(fā)生。

3.8 自診斷和自恢復

       系統具備在線(xiàn)診斷能力，對系統自身的軟硬件運行狀況進(jìn)行診斷，發(fā)現異常時(shí)，予以報警和記錄，必要時(shí)采取自動(dòng)恢復措施。

4 微電網(wǎng)數字化系統硬件設備

除了微電網(wǎng)能量管理系統軟件外，還具備現場(chǎng)傳感器、智能網(wǎng)關(guān)等設備，還包括了高低壓配電綜合保護和監測產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置、電能質(zhì)量治理、新能源充電樁、電氣消防類(lèi)解決方案等，可以為企業(yè)微電網(wǎng)數字化提供一站式服務(wù)能力。

5 結束語(yǔ)

       在雙碳目標以及電網(wǎng)運行安全要求驅動(dòng)下，儲能行業(yè)未來(lái)將會(huì )得到越來(lái)越多的政策支持，可以想象未來(lái)也會(huì )有越來(lái)越多的資本投入促使行業(yè)迅速發(fā)展，從而提高電網(wǎng)運行安全，提升電能使用效率。但是微電網(wǎng)系統，特別是儲能電站的運行安全不容忽視，需要嚴格按照標準，建立微電網(wǎng)能量監測系統對儲能電站進(jìn)行監視、預警和控制，保障安全生產(chǎn)。