港口供电网络中的储能技术：风光储多能互补实现削峰填谷-北极星储能网

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为实现港口的绿色节能环保，需要积极设法在港口供配电网络推进节能装置，尤其是在大型起升设备上，以达到节能减排、智能自愈的效果。从储能介质的选择以及储能安装节点的选择上进行分析，针对港口领域的设备特点以及负荷特性进行简要辨识，从而实现绿色港口电网的节能效益和经济效益。

0 引言

港口是用电大户，随着港口规模的不断扩大，其对电能的消耗也得到越来越多的关注。港口主要用电负荷集中在大功率、长时间工作的设备，这些大功率设备在工作时，其起升机构在载运货物下降过程中的制动产生大量的电能，这部分能量通常以热能的形式耗散或使其返回至交流电网，再生能量并不能有效利用。若能够充分利用此部分能量，不仅能达到节能环保的要求，而且还能改善港口的用电质量。另外，港口用电采用峰谷差价进行计费，白天基本为高峰电价，负荷作业多在此时段，晚上多为低谷电价，负荷作业时间相对较短。若能够充分利用峰谷电价差，必然会为港口带来可观收益。在此，针对港口电网网络设备特点以及负荷和用电特性，对港口节能方式进行分析、探讨。

（本文来源：港口科技微信号）

1 大容量电能存储技术在电网峰谷时段的应用

目前，我国绝大部分地区的工业用电均已采用峰谷电价制度，将大容量储能技术用于存储低谷时段电能并用于高峰时段负荷，进而实现峰谷电价套利，可大幅降低企业用电成本。利用储能技术实现峰谷时段的电能转移，其投资回收时间主要取决于峰谷差价和储能设备的成本。[1] 近期来看，储能技术在不断进步，其功率密度、能量密度不断提高，成本不断下降，可以加快储能技术在港口削峰填谷领域的应用。

港口利用储能技术实现峰谷电能的转移，能够在港口内部供电网络中实现对负荷用电功率的控制，不会影响到上级供电网络的稳定性，同时能够降低港口装机容量，节约大量成本。港口储能技术实现峰谷用电转移示意图见图1。

图1 港口峰谷用电示意图

港口设备负荷特性变化频繁，供电网络的电能质量难以保证，目前比较常用的是增大供电系统容量来解决此类问题，但该方式投资成本大，且会造成资源浪费。大容量储能系统示意图见图2。

图2 大容量储能系统示意图

若在用电侧将电能平滑地存储起来，并通过简单可靠的控制技术，能够确保输出高质量的电能。同时，储能系统还可以作为备用电源，为港口供电网络出现电力供应不足或电网断电故障时提供可靠保障。

2 超级电容储能技术在重载设备上的应用

超级电容储能技术在电力系统各个领域均有广泛应用，利用其在短时间内提供大功率输出这一特性来提高用电可靠性、改善电能质量。同时，其具有免维护、充放电速度快等特点，能够完美匹配港口重载负荷特性，实现负载功率变化的消纳和补给。

港口重载装卸设备基本上可分为2种工作状态：驱动状态和再生状态。在传统重载中再生反馈的能量都由制动电阻消耗，将势能转换为热能。在启动时载荷突增，会造成电网电压和频率的振荡，对电力系统的运行造成冲击，容易损坏电气设备，影响设备工作寿命。[2]

利用超级电容储能技术将重载设备上的2种不同的能量进行简单合并，达到节能和改善电能质量的目的。通常港口负载的供电方式可分为分散式供电和集中式供电2种。

分散式供电储能系统示意图见图3。在分散式的供电网络中，可将超级电容储能装置安装在单台设备的直流供电端，达到能源的单独管理。超级电容能够回收重载设备制动时产生的能量，并作为启动、加速等情况时所需能量的补给。同时，可以根据需要对设备供电状态进行调节，保持设备背部的网压稳定。此外，储能装置回收的能量直接用于设备内部，不与外部电网发生关联。

图3 分散式供电储能系统

集中式供电储能系统示意图见图4。在集中式供电系统中，可将超级电容储能装置安装在集中供电母线上，进行能量的集中管理和分配，实现系统层级的能源管理。超级电容能够回收所有重载设备制动时产生的能量，把存储的能量进行管理和分配，并根据供电网络的电压状态进行实时调节，实现区域供电网络的动态稳定。

图4 集中式供电储能系统

分散式储能系统存在于设备内部，相当于一个很小的供电网络，所配置的储能系统容量相对比较小。集中式储能系统容量和功率需求接近于一个大的供电网络，配置的储能系统也相对较大。对于供电网具体是采用分散式还是集中式储能系统，须进一步根据负荷特性进行仿真计算，进而设置更为经济合理的储能系统。

3 独立式风+光+储能技术[3]在港口供电网络中的应用

港口作为电能消耗大户，可以从电网络角度去探索新型的用电模式。随着风力发电和光伏发电技术的成熟，储能技术得到较快发展。未来会有越来越多的大型用电企业大力发展此类电力供应模式。独立式风+光+储能发电系统示意图见图5。

图5 风+光+储能发电系统示意图

独立式风+光+储能发电系统具有较大灵活性，其能够充分利用港口的地理优势，利用海边的风能和太阳能进行发电，对港区内负荷进行供电。同时，利用储能系统对太阳能发电和风力发电的功率波动进行有效的平抑，改善电网对新能源的消纳能力。此外，还可以对电网实现“削峰填谷”的作用，进而能够实现独立的发电、供电、用电系统，为港口带来可观的经济效益。

4 结语

为实现港口绿色、节能、环保的目标，分析探讨港口用电储能技术的新型应用;利用大容量储能技术实现峰谷电能的转移，能够节约大量用电成本。同时，储能系统还可以作为备用电源，为港口供电网络电力供应不足或电网断电故障时提供支持。利用超级电容储能技术将重载设备制动能量回收，能够达到节能和改善电能质量的目的，并且实现回收再利用的功效。独立式风+光+储能发电系统可以对港区内负荷进行供电，能够构建独立的发电、供电、用电系统，为港口带来可观的经济效益。

港口供电网络储能技术

作者：徐斌1，杜春雷2，苏玉琢2，宋阳2

(1.青岛港国际股份有限公司，山东青岛 266011;

2.中车青岛四方车辆研究所有限公司，山东青岛 266031)

参考文献

[1] 金一丁,宋强.大容量电池储能电网接入系统[J].中国电力,2010,43(2):16-20.

[2] 韩劼.港口供电系统的主要特点[J].港工技术,2002(2):9-10.

[3] 何勇琪,张建成.独立型风光互补系统中储能容量优化研究[J].电力科学与工程,2012,28(4):9-13.

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原标题：港口供电网络储能技术

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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