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配电网多场景储能系统应用关键技术及攻关方向

2022-09-30 17:42来源:北极星储能网作者:李庆生关键词:电网侧储能储能系统贵州电网规划研究中心收藏点赞

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随着中国经济的高速发展,对于电力能源的需求与日俱增,同时对于电网供电可靠性也提出了巨大的挑战。贵州作为我国的旅游大省,以其独有的自然景观和少数名族风光受到众多旅游者的喜爱,但存在配电网架薄弱,设备季节性过载严重,负荷峰谷差大,自动化水平低等问题。由于设备水平参差不齐,缺乏统一规划,造成多种原因引起线路跳闸事故的发生,严重降低了当地的供电可靠性,一旦发生停电事故,将造成恶劣的影响,甚至会引发群体事件的发生。因此,提高供电可靠性是电力供应部门目前的首要工作。目前解决上述问题的多采用采用传统方法。一是在通过变压器增容,改造原有线路提升供电能力方面;而是多采用柴油发电机组来提升应急供电能力。

一、配电网多场景储能系统应用关键技术是构建新型电力系统的重要技术保障

“十三五”以来,我国新型储能行业整体处于由研发示范向商业化初期的过渡阶段,在技术装备研发、示范项目建设、商业模式探索、政策体系构建等方面取得了实质性进展。市场应用规模稳步扩大,对能源转型的支撑作用初步显现。为推动新型储能规模化、产业化、市场化发展,国家部委印发《“十四五”新型储能发展实施方案》,期望通过储能技术的专项攻关,实现新型储能核心技术装备自主可控,技术创新和产业水平稳居全球前列,市场机制、商业模式、标准体系成熟健全,与电力系统各环节深度融合发展,基本满足构建新型电力系统需求,全面支撑能源领域碳达峰目标如期实现。

二、配电网多场景储能系统应用关键技术面临的技术问题

配电网中,储能系统的综合利用和管控面临一下几个技术难题。

难点1:储能系统智能管控评价方法。为了科学评价具备积木拼接功能的储能系统在电力应急、抗灾中的整体效益、需综合考虑其系统配置、地理位置、容量功率信息、目标距离、场景应用需求等多个因素,管控评价方法受多个条件约束,创新一种科学的评价方法及优化求解算法是实现智能管控的关键。

难点2:储能系统多机并联功率分配与环流抑制技术。在多移动储能系统多机并联工作状态下,如何解决不同规格、荷电状态的储能系统的功率优化分配问题,及针对多个出功不同的移动储能系统并网带来环流问题的抑制技术,是突破储能多机并联控制的难点之一。

难点3:储能系统优化集成技术。由于使用环境和路况复杂,模块化可移动储能系统在运输过程存在振动、倾斜等多种状况,因此对系统内部各设备进行优化布局是系统能够安全运行的前提。

难点4:储能系统即插即用技术。针对现场系统接入困难的问题,需要对储能系统物理接口和信息接口的标准化统一,实现系统快速接入以及运行状态的快速识别,简化设备接入的流程,实现设备的自描述和互操作是工作的难点之一。

三、配电网多场景储能系统应用关键技术攻关方向

(1)基于电力应急或抗灾事件及配电网薄弱环节的储能系统快速响应技术研究。根据电力应急或抗灾等特定应用需求,综合考虑储能系统配置及地理信息、容量功率信息、目标距离、场景应用需求等因素,建立不同应用场景下储能系统响应模型,研究其高效经济的规划方案及动态优化配置算法,基于储能布点优化、积木式储能应急决策约束条件。采用智能决策方法对储能的快速响应进行评估,并形成响应的调度指标。

(2)基于电力应急或抗灾事件及配电网薄弱环节下多台储能系统智能管控及环流控制技术研究。研究多台储能系统并网逆变装置的等值阻抗,分析离网模式下多机环流产生机理;基于各中不同型号储能车蓄电池的电气指标,给出在并网/离网运行模式下的出功参考值;并在这各参考值基础上采用反馈机制的下垂控制进行优化,解决多机并联带来的环流问题,提升弱电网下的多种储能系统并网的稳定性;研究具备积木式拼接的储能系统电路拓扑结构,分析其防环流效果,为储能系统样机研制提供理论依据。

(3)储能系统离网模式下多机并联组网运行控制技术。研究储能系统切换控制技术,实现并/离网不同运行模式下无缝切换;研究储能系统接入系统网侧和源侧故障保护方案,提升故障处置能力,确保系统可靠安全稳定运行。

(4)储能系统的即插即用信息交互规约。研究储能系统的自描述方法及其实现技术研发;研究储能系统多台并网互操作方法及其实现技术研发;研究储能系统即插即用信息交互规约以及一致性测试技术研发;研究储能系统的信息安全接入方案。

(5)储能系统热管理及辅助系统优化设计技术。研究适用于多台积木式拼接的储能系统储能变流器、电池模块、变压器以及开关柜电气设计、关键设备选型以及结构优化设计技术,确定其体积、重量。研究其内部散热、通风管理及消防、照明等辅助系统优化技术。研究设备的优化布局、灵活扩展技术以及防振设计,使系统能够满足不同路况、不同应用场景下的运行要求。

(6)储能系统的通信组网方案,研究应急供电装备调度与管控云平台框架,满足灾害应急电力装备快速指挥需求。考虑可以积木式拼接的储能系统可移动特点及信息安全,研究通信组网方案。

来源:北极星储能网 作者:李庆生(贵州电网有限责任公司电网规划研究中心)

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