无论采用何种新能源,都不能完全保证微电网的绝对稳定供电。此外,在电源事故或电网故障的情况下,储能系统作为微电网的重要备用,以确保微电网供电范围内电力负荷的安全。

微电网储能系统应满足以下三种要求:
(1)在电源或电网事故中,储能系统可以快速更换电源,为微电网内部负荷供电;在这种情况下,储能系统相当于紧急备用电源,需要高电流密度;
(2)微网内大负荷启动时,由于电流往往是运行电流的几倍,正常电源的容量可能不足以满足负荷启动要求,储能系统需要提供瞬时大电流;
(3)光伏等电网发电不足时,起到微网负荷供电的作用。
在不同的应用场合,合理配置储能系统的功率和容量非常重要,这是确保微电网系统安全、稳定、经济运行的重要前提。微电网的发电量一般根据当地消费原则确定。景观比例应充分利用当地自然资源的互补性,使景观整体输出功率尽可能平衡,波动性最小;在考虑经济性的前提下,储能需要确保微电网系统在极端情况下为重要负荷提供一定的持续供电时间。由于微电网分布式电源容量小,分布式电源波动对主网影响不大,储能系统的配置主要取决于负荷需求。
微电网可分为离网电网和并网微电网。微电网并网运行时,储能系统白天放电,晚上充电;微电网离网运行时,储能系统白天充电,晚上放电。

(一)微电网供电范围内负载统计平衡原则
微电网负荷统计和平衡是微电网分布式电源配置的前提。对于离网微电网,其负荷大小与储能系统的功率、容量和充电率直接相关,与安全经济直接相关。目前还没有微电网的规划设计规程。对于微电网负荷统计,分布式电源、储能装置和配电变压器容量的选择也不可能。
对于已投入运行的现有建筑物,应根据设计图纸和电费表对供电范围的负荷统计平衡进行统计分析,并根据实际需要规划微电网的分布式电源组成。
对于新规划建设的园区,根据JGJ民用建筑电气设计规范16-2008:4.3.第二条配电变压器的长期工作负载率不得超过85%。《国家民用建筑工程设计技术措施(节能专题文章)》第2条.5.2.2.2.1:变压器的额定容量应能够满足所有电力负荷的需要,但变压器不应长期过载运行。变压器的常规负荷应为变压器额定容量的60%。这样,当设计院平衡负荷时,通常会根据这些规范的要求选择配变容量,结果太大。
浦东国际机场根据华东电力建筑设计研究院近年来对园区和公共空间负荷的研究成果T1.根据2016年7月至2017年5月各变压器当月实际运行负载率数据,各变压器运行负载率约为25%~5月和7月将超过50%和7月将超过50%。T大部分变压器峰值负载率为25%~5月份最大值在45%之间达到60%。变压器负载很轻,对容量造成很大浪费。
变压器的容量选择与储能装置的容量选择暂时处理相同的技术问题。还应注意储能功率和容量的选择。建议微电网在现有负载统计和计算程序的基础上考虑60~为了提高储能系统的效率,70%的系数。
(2)电池储能系统的功率配置和优化
并网微电网系统可以从主网络获取能量,优化储能系统的最长循环寿命,根据光伏和风电发电的最大功率和波动选择满足运行条件的储能类型。对于电池储能系统,系统的运行功率应在允许的充放电倍率范围内,超过允许的SOC在范围内,禁止储能电池运行。在离网微电网中,储能系统需要能够独立提供负的电力需求。
以风/光/储微电网为例,储能电池的功率在并网和离网微电网系统中至少在一年内的任何时间段t都应满足:
PES,t≥max∣PL,t-(PWG,t PPV,t)∣
式中PES,t储能电池的额定功率;PL,t微电网负荷,PWG,t为风力发电机的瞬时功率,PPV,t为光伏发电的瞬时功率。
并网微电网的电池功率配置是为了解决风景分布式发电丰富电能的存储问题,并考虑与电网电量的双向交换。
(3)并网微电网电池储能容量配置及优化
储能电池夜间充电,电源首先来自风扇,然后主网补充剩余充电。储能电池SOC达到SOCmax停止充电。储能电池的充电量为:
EES,ch=max[EL,N-(EWG EG)]
式中:EES,ch储能电池充电量(负值);EL,N夜间负荷所需的电量(正值);EWG为风力发电提供的电量(正值);EG为电网提供的电量(可以是0或正值)。
白天(6:00-18:00)运行时,储能电池优先提供光伏和风力发电的供应负荷。储能电池SOC到达SOCmax停止放电。储能电池的放电电量为:
EES,dis=max[EL,D-(EWG EPV EG)]
式中:EES,dis储能电池的放电量(正值);EL,D白天负荷所需的电量(正值);EWG为风力发电提供的电量(正值);EPV为光伏发电提供的电量(正值);EG为电网提供的电量(可以是0或正值)。
(四)离网型微电网中电池储能的容量配置及优化
白天(6:00~18:00)光伏和风力发电供应负载,多余部分向储能电池充电。储能电池SOC达到SOCmax,停止充电。储能电池的充电电量为:
EES,ch=max[EL,D-(EWG EPV)]
式中:EES,ch储能电池充电量(负值);EL,D夜间负荷所需的电量(正值)。
夜间(18:00~6:00)当储能电池为储能电池时,负载供电需求来自风扇和储能电池SOC到达SOCmin停止放电。储能电池的放电电量为:
EES,dis=max(EL,N-EWG)
式中:EES,dis储能电池的放电量(正值);EL,N夜间负荷所需的电量(正值);EWG为风力发电提供的电量(正值)。
在实际应用中,应结合负荷、微电网优化目标和储能特点,计算不同场景、不同类型储能功能和容量,同时根据成本、投资回报和电力市场深入分析和评价,获得最佳的储能配置方案。
(5)微电网电池储能尴尬
微电网源网充电存储的技术特点和对供电可靠性的要求对储能提出了较高的要求,微电网的安全性也体现在储能系统上。从上述电池容量可以看出,离网微电网的储能配置由微电网的负荷容量决定;并网微电网容量取决于分布式能源供电成本与储能峰谷价差的经济性。
从目前电池储能的单位成本来看,微电网配置储能没有优势,也没有经济性。对于离网微电网,没有办法计算微电网和储能的价值。
结合电力改革的推进、分布式能源和微电网的政策,现阶段微电网的发展需要市场的内在动力。微电网的价值应与分布式发电、隔墙电力销售、电力市场辅助服务和区域综合能源效率相结合,充分发挥微电网的系统价值,获得的收入,自然将储能的应用推向市场。
文章来源: 智能能源