微電網(wǎng)以分布式的方式接入到國(guó)家電網(wǎng)當(dāng)中,可以有效提高電力的使用效率。但是微電網(wǎng)儲(chǔ)能技術(shù)在應(yīng)用的過程中必須要從多個(gè)方面,對(duì)該技術(shù)的可行性進(jìn)行評(píng)估。主要從工程的構(gòu)建、經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性、電力的穩(wěn)定性、運(yùn)行控制的便捷性和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)合理性等方面。目前國(guó)內(nèi)外研究微電網(wǎng)儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展,將微電網(wǎng)應(yīng)用在智能電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中,可以實(shí)現(xiàn)多源頭協(xié)調(diào)控制、電力資源的綜合管理、配電網(wǎng)和微電網(wǎng)之間的交互、電能的質(zhì)量治理控制等,微電網(wǎng)電池儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)未來(lái)我國(guó)智能電網(wǎng)的建設(shè)具有非常重要的作用。
1 微電網(wǎng)電池儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)
1.1微型性
在微電網(wǎng)應(yīng)用的過程中電壓一般都是控制在10 kV以下,也就是低于電網(wǎng)普通的運(yùn)行電壓。并且系統(tǒng)的整體電力容量,一般都是在兆瓦以下。因此在應(yīng)用的過程中主要是與用戶電力系統(tǒng)直接相連,從而實(shí)現(xiàn)電力的快捷使用。
1.2清潔性
微電網(wǎng)的電池儲(chǔ)能應(yīng)用過程中主要是利用分布式的清潔能源為電力來(lái)源,也就是說微電網(wǎng)的電力都是來(lái)源于清潔能源,可以有效地提高電力資源的循環(huán)使用。
1.3自治性
在微電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的過程中不需要進(jìn)行人為的控制,因?yàn)槲㈦娋W(wǎng)電池在運(yùn)行的過程中具有很好的自動(dòng)平衡功能,從而保障電池電力資源的平衡穩(wěn)定。
1.4友好性
在電網(wǎng)組成中有穩(wěn)定安全的配電網(wǎng)系統(tǒng)、分布式電力系統(tǒng)和接入式電力系統(tǒng),在大規(guī)模的分布式電力資源接入到電網(wǎng)當(dāng)中,會(huì)給電力資源造成波動(dòng)。但是微電網(wǎng)在應(yīng)用的過程中就可以避免這樣的情況發(fā)生,由于微電網(wǎng)和配電網(wǎng)之間是可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的能量交換的,因此微電網(wǎng)在運(yùn)行的過程中可以保證較好的可靠性和多元化能源的交互利用。
2 微電網(wǎng)電池儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
2.1運(yùn)行成本的模型
2.1.1磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池的特征
在電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的過程中越來(lái)越多的可再生電力資源的利用,成為了一個(gè)主要的發(fā)展方向,其中通過對(duì)資源的儲(chǔ)蓄是電力資源轉(zhuǎn)換的主要方式。比如說抽水儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能和壓縮空氣儲(chǔ)能等,在所有的儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用的過程中通過經(jīng)濟(jì)性、可行性和能耗比的相互對(duì)比,最后可以確定出蓄水儲(chǔ)能和電池儲(chǔ)能是較為可靠的技術(shù),但是蓄水儲(chǔ)能技術(shù)在應(yīng)用的過程中受到了地理環(huán)境和水資源的制約,因此在對(duì)比之后,人們將電池儲(chǔ)能技術(shù)作為一個(gè)主要的發(fā)展方向。
目前電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用的過程中主要有酸電池、液流電池和鐵鋰電池,從研究成果中可以發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能電池的發(fā)展已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展。其中的磷酸鐵鋰電池憑借優(yōu)越的性能和穩(wěn)定的可靠性,在電力市場(chǎng)中受到了廣泛的關(guān)注,該電池的AH—200AH單體電池的產(chǎn)品研發(fā)一直處于行業(yè)的領(lǐng)先地位。
2.1.2磷酸鐵鋰電池主要優(yōu)點(diǎn)
1)工作溫度范圍廣,可以達(dá)到-25~60℃,在使用的過程中隨著電池電解液的化學(xué)變化,溫度還可以達(dá)到-40~70℃。
2)可以實(shí)現(xiàn)快速充放電,并且在充放電的過程中可以達(dá)到100%的資源轉(zhuǎn)換。
3)使用壽命非常久,可以在兩千次以上。
4)電池儲(chǔ)能可以達(dá)到普通鉛酸電池儲(chǔ)能的五倍左右。
5)單體電池的電壓非常高,可以達(dá)到3.7 V左右。
2.2磷酸鐵鋰電池的運(yùn)行控制
在微電網(wǎng)運(yùn)行的過程中必須要保障運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性,在獨(dú)立運(yùn)行的過程中一般不會(huì)考慮微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性,只有在微電網(wǎng)接入配電網(wǎng)之后,才需要計(jì)算微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性。以陜西某區(qū)域的微電網(wǎng)并入配電網(wǎng)的過程為研究對(duì)象,該微電網(wǎng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)如圖1所示。
儲(chǔ)能電池的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性主要取決于微電網(wǎng)的運(yùn)行方式,通過對(duì)通過風(fēng)機(jī)和光伏的發(fā)電模塊進(jìn)行有效的優(yōu)化,調(diào)節(jié)該模塊的負(fù)荷工作情況。通過以下的調(diào)控方式來(lái)提高微電網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
2.2.1并網(wǎng)平衡控制
在微電網(wǎng)運(yùn)行的過程中需要將電力資源轉(zhuǎn)化到配電網(wǎng)當(dāng)中,因?yàn)樵诓⒕W(wǎng)的過程中需要讓微電網(wǎng)可以最大程度的吸收轉(zhuǎn)化可再生資源,從而更好地提高微電網(wǎng)的電力儲(chǔ)能。在并網(wǎng)的過程中很好地調(diào)整微電網(wǎng)和配電網(wǎng)之間的平衡,可以有效地降低微電網(wǎng)與配電網(wǎng)之間的功率損失。
2.2.2峰谷時(shí)儲(chǔ)能運(yùn)行
微電網(wǎng)應(yīng)用的主要目的就是為了提高電力的利用率,可以使得可再生資源轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在電池當(dāng)中,在用戶用電的過程中會(huì)出現(xiàn)用電高峰期和低谷時(shí)期,可以通過微電網(wǎng)比如主網(wǎng)當(dāng)中,從而更加合理科學(xué)地調(diào)整電力的供應(yīng)順序,從而使得微電網(wǎng)資源可以發(fā)揮出最大的經(jīng)濟(jì)效益。在峰谷處儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)的過程中需要遵循的原則,就是在放電高峰的時(shí)間段微電網(wǎng)全部投入放電工況當(dāng)中,在用電回歸到低谷的時(shí)候,可以讓微電池盡量充電,從而達(dá)到微電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行狀態(tài)。
2.2.3儲(chǔ)能充放電的分析
在儲(chǔ)能電池并入電網(wǎng)進(jìn)行用電高峰時(shí)期的工作時(shí),電池的工作功率可以達(dá)到20 kW,在儲(chǔ)能電池處于用電低谷的過程中,該電池的最佳充電功率為16 kW,微電網(wǎng)的運(yùn)行效率需要調(diào)節(jié)配電網(wǎng)和微電網(wǎng)之間的并網(wǎng)功率,最佳的并網(wǎng)功率應(yīng)該是10 kW。
儲(chǔ)能電池在進(jìn)行充放電的過程中該磷酸鐵鋰電池的最大充分電功率和實(shí)際的電力儲(chǔ)能容量都具有一定的限制,在該微電網(wǎng)運(yùn)行的過程中儲(chǔ)能的最大充電功率可以達(dá)到64 kW,在運(yùn)行放電的過程中最大的功率可以達(dá)到80 kW。通過獨(dú)立運(yùn)行的功率和并網(wǎng)之后的運(yùn)行功率,進(jìn)行有效的對(duì)比,可以發(fā)現(xiàn)該微電網(wǎng)的儲(chǔ)能工作性能縮減了20%~80%左右。也就是說磷酸鐵鋰電池在電能的容量縮減到20%的時(shí)候,不能繼續(xù)放電工作,需要采取待機(jī)處理。還有就是當(dāng)磷酸鐵鋰電池的電力儲(chǔ)能達(dá)到了80%的時(shí)候,就可以采取電池充電,也可以采取待機(jī)操作。
2.2.4磷酸鐵鋰電池的運(yùn)行成本分析
為了更好地研究該微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性,需要分析計(jì)算出該磷酸鐵鋰電池運(yùn)行成本,在模擬計(jì)算的過程中為了確保運(yùn)行成本的可靠性,假設(shè)風(fēng)力、光伏和運(yùn)行負(fù)荷都處于相同的環(huán)境下。通過對(duì)儲(chǔ)能的次數(shù),以及配電網(wǎng)和微電網(wǎng)之間的交互功率變化,從而計(jì)算磷酸鐵鋰電池的運(yùn)行成本。
在采取并網(wǎng)功率平衡處理的時(shí)候,該儲(chǔ)能電池的實(shí)際運(yùn)行情況如圖2所示。
在采取峰谷儲(chǔ)能電家的處理工作時(shí),根據(jù)并網(wǎng)平衡的運(yùn)行可以得到下頁(yè)圖3的儲(chǔ)能電池的功率變化圖。
在采取并網(wǎng)功率定值的處理時(shí),儲(chǔ)能電池的實(shí)際功率變化如圖3所示。
從圖1、2和下頁(yè)圖3、4中微電網(wǎng)運(yùn)行變化的趨勢(shì)中可以發(fā)現(xiàn),該微電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行的過程中只有在采取配電網(wǎng)與微電網(wǎng)并網(wǎng),且功率設(shè)定為統(tǒng)一值的時(shí)候,該微電網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益才可以得到最大的發(fā)揮,并且在并網(wǎng)功率定值策略下電池的使用壽命可以達(dá)到最大,因?yàn)橐簿褪钦f在并網(wǎng)定值功率的運(yùn)行管理的過程中微電網(wǎng)電池儲(chǔ)能技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)最好的經(jīng)濟(jì)性。
2.2.5磷酸鐵鋰電池投資成本與效益分析
磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能的迅速發(fā)展有賴于儲(chǔ)能技術(shù)的革新帶動(dòng)成本大幅度下降。隨著儲(chǔ)能規(guī)模化的推廣和應(yīng)用,電池系統(tǒng)的性能提高和成本逐漸降低,在微電網(wǎng)中利用附近工業(yè)或一般工商業(yè)的峰谷電價(jià)差,在電價(jià)較低的谷期利用儲(chǔ)能裝置存儲(chǔ)電能,在用電高峰期使用存儲(chǔ)好的電能,避免直接大規(guī)模使用高價(jià)的電網(wǎng)電能,從而降低用戶的電力使用成本,從降低的用電單價(jià)中獲得收益具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
成本和效益測(cè)算分析如表1所示。
從表1分析,隨著電池成本的進(jìn)一步降低將會(huì)有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)投資價(jià)值。
本文主要是針對(duì)該微電網(wǎng)中風(fēng)力、光伏和符合控制在一定的標(biāo)準(zhǔn)下,從而研究分析三者之間的變化,從而得出風(fēng)力、光伏和負(fù)荷,三者在不同工作環(huán)境下,會(huì)出現(xiàn)那些具體的變化,該研究策略是具有可靠性的。
3 結(jié)語(yǔ)
在今后的微電網(wǎng)電池儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用的過程中為了提高微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益,可以采取微電網(wǎng)和配電網(wǎng)并網(wǎng)功率定值的管理方式,從而提高微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性和可行性。