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編者按：電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以作為多種電力能源與穩(wěn)定的電力需求之間的緩沖器，本文堆儲(chǔ)能系統(tǒng)在不同充放電模式的投資收益進(jìn)行了對(duì)比分析。

電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以作為多種電力能源與穩(wěn)定的電力需求之間的緩沖器，可以增加像風(fēng)能、太陽(yáng)能等不穩(wěn)定電源的發(fā)電能力及法定質(zhì)量。還可以用于一般的電網(wǎng)配電用戶的削峰填谷，將谷時(shí)電價(jià)的電能以直流電的形式儲(chǔ)存在電池矩陣(電堆)中，到峰時(shí)電價(jià)時(shí)段，再以工頻(50Hz)向各個(gè)用電器和用電方面輸出，等于是在高價(jià)時(shí)段使用了低價(jià)時(shí)段的電能，其差價(jià)就是峰谷差儲(chǔ)能節(jié)電的收益。

下面是一般的電池儲(chǔ)能電站系統(tǒng)的主要組成：
變壓器及高壓開(kāi)關(guān)柜

將電網(wǎng)輸來(lái)的電網(wǎng)電壓(10KV、6KV或其他等級(jí)的電壓)轉(zhuǎn)換成用戶的用電器和用電方面所需的電壓等級(jí)(如0.4KV)

低壓開(kāi)關(guān)及控制柜

用于充放電和電能輸出的控制及管理

控制系統(tǒng)

電池能量存儲(chǔ)系統(tǒng)由可編程邏輯控制器(PLC)和人機(jī)界面(HMI)進(jìn)行控制。PLC系統(tǒng)的關(guān)鍵功能之一是控制儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電時(shí)間和速率。例如：PLC可以接收用電價(jià)格的真實(shí)時(shí)間數(shù)據(jù)，并且根據(jù)允許的最大用電需求、充電狀態(tài)以及用電高峰/非高峰時(shí)的價(jià)格對(duì)比，決定怎樣快速地給電池系統(tǒng)重新充電。這個(gè)決策是動(dòng)態(tài)的而且能夠根據(jù)具體情況優(yōu)化。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的通信輸入、控制信號(hào)和電力供應(yīng)，它與系統(tǒng)其余部分集成在一起。它可以通過(guò)撥號(hào)或因特網(wǎng)進(jìn)行訪問(wèn)。它有多重防衛(wèi)層以限制對(duì)它的不同功能的訪問(wèn)，并且為遠(yuǎn)程監(jiān)控提供定制的報(bào)告和報(bào)警功能。

電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS)

電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的功能是對(duì)電池進(jìn)行充電和放電，并且為本地電網(wǎng)提供改善的供電質(zhì)量、電壓支持和頻率控制。它有一個(gè)能進(jìn)行復(fù)雜而快速地動(dòng)作、多象限、動(dòng)態(tài)的控制器(DSP)，帶有專用控制算法，能夠在設(shè)備的整個(gè)范圍內(nèi)轉(zhuǎn)換輸出，即循環(huán)地從全功率吸收到全功率輸出。目前通常采用的是雙向逆變器。

電池矩陣(電堆)

電池矩陣(電堆)是由若干單電池組成。

電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠用來(lái)節(jié)約電網(wǎng)系統(tǒng)的固定設(shè)備投資;提高電網(wǎng)設(shè)備利用率，降低最終用戶的使用成本。

儲(chǔ)能系統(tǒng)在輸配電系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)的其它重要優(yōu)勢(shì)包括：

? 通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償和電壓調(diào)節(jié)提高服務(wù)可靠性和電能質(zhì)量;

? 削峰填谷，存儲(chǔ)谷電力在峰時(shí)出售，由此降低高峰價(jià)格波動(dòng)的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)并控制能源不均衡的高額費(fèi)用;

? 通過(guò)本地供電、修正功率因數(shù)、調(diào)節(jié)電壓減少線損;

? 減少線路擁堵，在能源供給的瓶頸部分提供順暢通道;

• 基本用戶可以實(shí)現(xiàn)在用電高峰使用谷值電力，增加設(shè)備使用價(jià)值以及容量擴(kuò)展。

• 削峰填谷：儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在配電端減低用戶能量負(fù)載峰值，這將促進(jìn)電網(wǎng)設(shè)備利用并滿足終端客戶需求。電網(wǎng)負(fù)載系數(shù)從而得到提高。

• 智能電網(wǎng)：智能電網(wǎng)是未來(lái)發(fā)達(dá)電網(wǎng)管理系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，儲(chǔ)能技術(shù)在其中擁有巨大的市場(chǎng)空間。

從投資額以及電能質(zhì)量考慮，一般分為兩類模式：

1、峰時(shí)全部采用谷時(shí)電能輸出，這種模式的電池矩陣規(guī)模和輸出逆變器都比較大，其儲(chǔ)能能量也最大，電池矩陣中所存儲(chǔ)的電能可以滿足峰時(shí)時(shí)段的全部用電，即儲(chǔ)能電站系統(tǒng)在峰時(shí)向用電器和用電方面輸出的電能全部由所存儲(chǔ)的谷時(shí)電能承擔(dān)，由電網(wǎng)接入的工頻電能只作為充電電源和后備電源。這種模式的峰谷差節(jié)能收益最大，但是投資也最大，而且由于向用電器和用電方面所輸出的全部是PWM波形，所以對(duì)電能質(zhì)量的治理的要求也最高。在這里稱為A模式。

2、峰時(shí)輸出的電能，由谷時(shí)存儲(chǔ)的電能與電網(wǎng)接入的工頻電能共同承擔(dān)，即在峰時(shí)時(shí)段由儲(chǔ)能電站系統(tǒng)和電網(wǎng)接入的工頻電能并聯(lián)向用電器和用電方面輸出所需的電能。這種模式的電池矩陣規(guī)模和輸出逆變器都比A模式的小(比如50%)，其儲(chǔ)能能量也相對(duì)小(比如50%)，電池矩陣中所存儲(chǔ)的電能只需滿足峰時(shí)的部分用電(比如50%)。這種模式的峰谷差節(jié)能收益比A模式的小，但是投資也小，而且由于向用電器和用電方面所輸出的全部電能是由PWM波形和電網(wǎng)工頻這兩種電能的疊加，所以對(duì)電能質(zhì)量的治理的要求也比較低。在這里稱為B模式。

另外從投資額以及電池矩陣規(guī)模還可以分為另外兩種子模式：

3、一次充電模式，這種模式的電池矩陣規(guī)模比較大，其儲(chǔ)能能量也比較大，電池矩陣中所存儲(chǔ)的電能可以滿足除谷時(shí)時(shí)段以外的全部時(shí)段的用電，即儲(chǔ)能電站系統(tǒng)在谷時(shí)時(shí)段一次所存儲(chǔ)的電能，足夠在峰時(shí)時(shí)段和平時(shí)時(shí)段向用電器和用電方面輸出電能。這種模式的峰谷差節(jié)能收益比較大，但是投資也比較大。在這里把這種子模式與A模式的組合稱為A1模式，把這種子模式與B模式的組合稱為B1模式。

4、二次充電模式，這種模式的電池矩陣規(guī)模比較小，其儲(chǔ)能能量也比較小，電池矩陣中所存儲(chǔ)的電能只需滿足上午峰時(shí)時(shí)段的用電即可，即儲(chǔ)能電站系統(tǒng)在谷時(shí)第一次所存儲(chǔ)的電能，在上午的峰時(shí)時(shí)段可以向用電器和用電方面輸出電能。而在中午和下午的平時(shí)時(shí)段再次向儲(chǔ)能電站系統(tǒng)充電，儲(chǔ)能電站系統(tǒng)用第二次充電所存儲(chǔ)的電能在傍晚和晚上的峰時(shí)時(shí)段向用電器和用電方面輸出電能。由于平時(shí)時(shí)段的電價(jià)高于谷時(shí)時(shí)段的電價(jià)，所以這種模式的峰谷差節(jié)能收益比較小，但是投資也相對(duì)比較小。在這里把這種子模式與A模式的組合稱為A2模式，把這種子模式與B模式的組合稱為B2模式。

用電池作為儲(chǔ)能器件在谷時(shí)時(shí)段儲(chǔ)能，在峰時(shí)時(shí)段用逆變器產(chǎn)生PWM波向用電器和用電方面輸出電能的儲(chǔ)能電站，雖然其技術(shù)基本上是成熟的，幾乎沒(méi)有什么壁壘，總體技術(shù)含量也不是很高。但是究其細(xì)節(jié)，從用電和電網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的要求方面考慮，就必須使其向用電器和用電方面輸出的電能，以及向電網(wǎng)反饋的電能質(zhì)量相關(guān)的規(guī)定。不光是要保證向用電器和用電方面輸出電能的質(zhì)量，還必須滿足向電網(wǎng)反饋的電能質(zhì)量的要求。

如果采用目前通常的電池儲(chǔ)能電站的建設(shè)方案，不光是必須對(duì)輸往用電器和用電方面的電能質(zhì)量進(jìn)行治理，以消除對(duì)用電質(zhì)量的不良影響，還必須對(duì)反饋到電網(wǎng)的電能質(zhì)量進(jìn)行治理，以滿足國(guó)家對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的要求。這就必須在儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì)和安裝高電壓、大功率電能治理裝置(如SVG等)，這就必然產(chǎn)生下面的三個(gè)主要問(wèn)題：

1、大大增加了建設(shè)成本;

2、由于SVG等電能治理設(shè)備對(duì)于波形畸形的治理會(huì)消除一部分諸如諧波等的電能，諧波也是電能，消除一些就少一些，所以會(huì)使節(jié)能收益有所降低;

3、SVG等電能治理裝置都是動(dòng)態(tài)運(yùn)行的電力電子設(shè)備，故障率和運(yùn)維工作量都比較大，增加的運(yùn)維成本也會(huì)使節(jié)能收益有所降低。

如果采用特殊接法的三相平衡變壓器替代普通的變壓器，再通過(guò)三相平衡器向用電器和用電方面輸出所存儲(chǔ)的電能，可以大大降低諸如諧波等波形畸形對(duì)用戶的用電質(zhì)量和對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響。對(duì)于B1和B2模式的電池儲(chǔ)能電站，完全可以不采用任何電能治理設(shè)備而滿足用戶的用電質(zhì)量要求和國(guó)家對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的要求。相應(yīng)的就有了下面的三個(gè)主要優(yōu)勢(shì)：

1、減少了建設(shè)成本;

2、減少了SVG等電能治理設(shè)備對(duì)于波形畸形治理時(shí)對(duì)諸如諧波等電能的消除，使節(jié)能收益有所增加;

3、三相平衡變壓器和三相平衡器是靜態(tài)運(yùn)行的，不會(huì)產(chǎn)生任何故障，無(wú)需運(yùn)維和運(yùn)維成本。

下面是采用特殊接法三相平衡變壓器和三相平衡器的電池儲(chǔ)能電站的示意圖：

圖中的《自支撐輸出柜》是可選的，如采用，可以增加儲(chǔ)能電池矩陣的輸出能量。

原標(biāo)題：儲(chǔ)能系統(tǒng)不同充放電模式的投資收益對(duì)比分析