智能化与数字化:随着人工智能、大数据等技术的不断发展,能量管理系统将变得更加智能化。能够实现对系统的实时监控、故障诊断和精确控制,进一步提高系统的效率和可靠性。例如,通过智能算法对储能系统的运行数据进行分析和预测,优化充放电策略,以更好地适应复杂多变的能源供需情况和电网需求。
多能互补与融合:未来的储能系统可能会结合多种不同的储能技术,如锂电储能、液流电池、压缩空气储能、飞轮储能等,以提高储能系统的可靠性和存储容量。同时,加强与其他能源系统(如热电联产、冷热联产等)的耦合和协调,实现多种能源的互补和综合利用,提高整个能源系统的效率和灵活性。
成本进一步降低:技术进步和市场竞争的加剧有望推动储能设备及能量管理系统成本的持续下降,这将促进储能系统的大规模应用。更低的成本可以使储能在更多场景中具备经济可行性,推动其在能源领域的普及。
提升系统安全性和稳定性:储能系统的规模和复杂性不断增加,对系统的安全性和稳定性提出了更高要求。未来能量管理将更加注重系统的安全防护、风险预警和应急处理能力,确保储能系统在各种工况下安全稳定运行。
与电网的深度互动:储能系统将与电网进行更深度的互动和融合,参与电网的调峰、调频、备用等辅助服务,为电网提供更优质的支持。同时,随着电力市场机制的不断完善,储能可以通过参与电力现货市场、辅助服务市场等获得更多收益,从而促进其商业化发展。
分布式储能管理的优化:分布式能源的快速发展将促使能量管理在分布式储能系统中发挥更重要的作用。通过有效的能量管理,实现分布式储能与分布式电源、本地负荷之间的协调优化,提高区域能源系统的自治能力和供电质量。
环境友好和可持续发展:在全球对环境保护和可持续发展的日益重视下,能量管理的发展也将更加注重减少对环境的污染和资源的浪费。例如,优化储能系统的运行,以降低能源损耗;采用更环保的储能技术和材料等。
国际合作与标准统一:随着储能技术在全球范围内的广泛应用,国际间的合作将加强,推动能量管理相关标准和规范的统一,促进储能系统的跨国互联和互操作性。
储能技术在全球范围内受到广泛关注,以下是一些储能方式的发展现状:
抽水蓄能:仍然是主要的储能方式之一,但建设受限,其需求和电价机制是制约发展的主要因素。
电化学储能:
锂离子电池储能:在新型储能装机中占比较高,是目前储能应用中的主要技术路线。它具有成本低、产业链配套成熟等优势,能量密度较高,且在场景应用、技术、成本、建设周期、转换效率及选址要求上具有一定灵活性、安全性和性价比。不过锂离子电池储能也面临安全问题,需要在电池开发、应用和火灾处置等方面构筑防线。未来几年可能会呈现指数式增长态势。
其他电化学储能技术:如钠电池、液流电池、钒液流电池等也在不断发展。钒液流电池具有高能量密度、长寿命、可重复利用等优点,产业处于快速发展阶段,应用前景广阔。钠离子电池等新技术也取得了新突破。
压缩空气储能:技术达到国际领先水平。例如国内首个重力储能技术应用示范项目正在建设,其能量转换效率可达85%~90%,具有50年寿命零衰减的特点。另外,国际首套300兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目已完成主体建设,该技术可解决传统压缩空气储能的一些瓶颈问题。
飞轮储能:技术也在不断发展。
其他储能方式:如重力储能、固态电池、水系电池、超级电容、锂电容、液态金属等取得新突破,拓展了更广泛的应用场景,加速规模化发展。
恒功率控制:设定储能系统输出或吸收恒定的功率值。
下垂控制:根据系统频率或电压的变化,按照下垂特性自动调整输出功率,以参与系统的频率或电压调节。
设定储能系统的充放电能量上限和下限,当达到上限时停止充电,达到下限时停止放电。
最优能量管理:根据预测的负荷需求、可再生能源发电情况以及电价等因素,通过优化算法确定储能系统的最优充放电策略,以实现成本最小化或效益最大化。
维持 SOC 在特定范围内:根据储能系统的 SOC 水平,控制其充放电行为,确保 SOC 不会过高或过低,以延长电池寿命和保证系统性能。
按 SOC 比例分配功率:根据多个储能单元的 SOC 差异,合理分配充放电功率。
分时控制:根据不同时间段的电价差异或负荷特性,安排储能系统的充放电时间。
结合天气预报、负荷预测等信息,提前制定储能系统的运行策略。
与其他分布式能源(如光伏、风机)协调控制,实现平滑功率输出、提高电能质量和增强系统稳定性。
与电网调度指令相结合,响应电网的需求,参与调峰、调频等辅助服务。
实时监测系统运行状态和外部环境变化,自动调整控制参数,以适应不同的工况。
分为多个层次,如底层的本地控制和上层的集中控制。本地控制负责快速响应本地的功率和能量平衡,上层控制负责全局优化和协调。
能量管理在储能系统中有广泛的应用,包括但不限于以下几个方面:
1 优化充放电策略
根据电力价格的波动,在低谷电价时充电,高峰电价时放电,以降低用电成本。结合可再生能源(如太阳能、风能)的发电预测,在发电过剩时存储能量,在发电不足时释放能量,提高能源利用效率和供电可靠性。
2 平抑功率波动
对于波动性较大的电源,如风电和光伏,储能系统通过能量管理实时吸收或释放能量,平滑其输出功率,减少对电网的冲击。
快速响应电网中的电压暂降、谐波等电能质量问题,通过释放或吸收能量来维持电网的稳定。
如调峰、调频、备用容量等,能量管理系统根据电网的需求和调度指令,控制储能系统的运行,为电网提供支持。
通过合理控制充放电深度、电流大小和频率等参数,避免电池过度充放电,从而延长储能电池的使用寿命。
在独立的微电网中,能量管理系统协调储能与分布式电源、负荷之间的能量流动,保障微电网的稳定运行和能量平衡。
在电网故障或停电时,能量管理系统迅速切换储能系统的工作模式,为重要负荷提供应急电源。
工厂、商业建筑等可以利用储能系统进行能量管理,实现削峰填谷,降低电费支出,同时提高电力供应的可靠性。
系统结构
实时监测
系统应可以对分布式电源、储能系统进行发电管理,使管理人员实时掌握发电单元的出力信息、收益信息、储能荷电状态及发电单元与储能单元运行功率设置等。
系统应可以对储能系统进行状态管理,能够根据储能系统的荷电状态进行及时告警,并支持定期的电池维护
微电网能量管理系统人机界面友好,应能够以系统一次电气图的形式直观显示各电气回路的运行状态,实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息,动态监视各回路断路器、隔离开关等合、分闸状态及有关故障、告警等信号。其中,各子系统回路电参量主要有:三相电流、三相电压、总有功功率、总无功功率、总功率因数、频率和正向有功电能累计值;状态参数主要有:开关状态、断路器故障脱扣告警等
微电网能量管理系统的监控系统界面包括系统主界面,包含微电网光伏、风电、储能、充电桩及总体负荷组成情况,包括收益信息、天气信息、节能减排信息、功率信息、电量信息、电压电流情况等。根据不同的需求,也可将充电,储能及光伏系统信息进行显示。
光伏界面
本界面用来展示对光伏系统信息,主要包括逆变器直流侧、交流侧运行状态监测及报警、逆变器及电站发电量统计及分析、并网柜电力监测及发电量统计、电站发电量年有效利用小时数统计、发电收益统计、碳减排统计、辐照度/风力/环境温湿度监测、发电功率模拟及效率分析;同时对系统的总功率、电压电流及各个逆变器的运行数据进行展示。
发电预测
系统应可以通过历史发电数据、实测数据、未来天气预测数据,对分布式发电进行短期、超短期发电功率预测,并展示合格率及误差分析。根据功率预测可进行人工输入或者自动生成发电计划,便于用户对该系统新能源发电的集中管控。
系统人机界面友好,能够显示储能柜的运行状态,实时监测PCS、BMS以及环境参数信息,如电参量、温度、湿度等。实时显示有关故障、告警、收益等信息。
系统能够实时监测PCS、BMS、电表、空调、消防、除湿机等设备的运行状态及运行模式。