安科瑞 呂夢(mèng)怡

187+0616=2527

摘要：虛擬電廠利用通信技術(shù)，將分布式電源、儲(chǔ)能裝置和可控負(fù)荷等資源廣泛連接，并采用特定的控制策略進(jìn)行資源的協(xié)同聚合和智能管理，從而具備與電網(wǎng)能量互動(dòng)的能力。在虛擬電廠的運(yùn)作中，儲(chǔ)能設(shè)備不僅可以有效儲(chǔ)存可再生能源的過(guò)剩電力，還能在需要時(shí)釋放能源，以滿(mǎn)足可控負(fù)荷的需求響應(yīng)和分布式能源的要求，從而能夠更加靈活地管理能源資源，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。本文針對(duì)虛擬電廠中儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)研究，對(duì)虛擬電廠中儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展、清潔能源的大規(guī)模應(yīng)用進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：虛擬電廠；儲(chǔ)能技術(shù)；應(yīng)用

1.引言

虛擬電廠作為利用區(qū)域性多能源聚合模式將可再生能源接入大規(guī)模電網(wǎng)的重要發(fā)電模式，目前已經(jīng)受到了電力領(lǐng)域的關(guān)注和應(yīng)用。由于目前可再生能源發(fā)電所采用的分布式能源運(yùn)行存在較為明顯的波動(dòng)，其實(shí)際應(yīng)用時(shí)很容易導(dǎo)致電網(wǎng)安全性、穩(wěn)定性和可靠性受到影響，而虛擬電廠的應(yīng)用則能夠加強(qiáng)對(duì)分布式電源的協(xié)調(diào)以及能量管理，以確保電網(wǎng)運(yùn)行能夠更加穩(wěn)定。

2.研究背景

近幾年我國(guó)對(duì)于虛擬電廠的研究非常重視，雖然目前諸多學(xué)者對(duì)虛擬電廠展開(kāi)了一定的研究，不過(guò)目前學(xué)術(shù)界對(duì)于虛擬電廠并沒(méi)有統(tǒng)一的定義。部分學(xué)者認(rèn)為虛擬電廠要利用信息通信技術(shù)將分布式電源等電力儲(chǔ)能設(shè)備和可控負(fù)荷等設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化聚合并且作為整體接入電網(wǎng)；或是將小型分布式電源整合為整體參與到電網(wǎng)運(yùn)行當(dāng)中；或是利用通信技術(shù)將發(fā)電機(jī)組進(jìn)行整合等。

實(shí)際上這些理論都是對(duì)虛擬電廠實(shí)際應(yīng)用效果的總結(jié)，而結(jié)合諸多研究人員的研究，本文對(duì)虛擬電廠提出了以下定義：虛擬電廠是以信息通信技術(shù)為主，融合了數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化預(yù)測(cè)等算法，將分布式電源、儲(chǔ)能裝置和可控負(fù)荷進(jìn)行融合而形成的虛擬載體，以便于能夠?qū)﹄娋W(wǎng)進(jìn)行有效控制、參與內(nèi)部供電和外部供電并且滿(mǎn)足供電運(yùn)營(yíng)需求。

整個(gè)虛擬電廠包含有通信系統(tǒng)、可控負(fù)荷系統(tǒng)、儲(chǔ)能設(shè)備以及分布式發(fā)電系統(tǒng)，其各個(gè)系統(tǒng)不會(huì)直接受到電網(wǎng)調(diào)度控制，而是以虛擬電廠控制為核心利用信息通信系統(tǒng)來(lái)控制虛擬電廠的各個(gè)子系統(tǒng)，并且以虛構(gòu)的整體為核心參與到電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度當(dāng)中，以確保電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益能夠得到有效提升。

3.虛擬電廠中儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用

（一）提高能源利用率

虛擬電廠的應(yīng)用能夠有效提高可再生能源發(fā)電的應(yīng)用效率和穩(wěn)定性，畢竟當(dāng)前可再生能源發(fā)電存在著諸多問(wèn)題，尤其容易受到環(huán)境等外界因素的影響，其應(yīng)用存在非常顯著的隨機(jī)性和不穩(wěn)定性，進(jìn)而導(dǎo)致由應(yīng)用效果并不能滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)于電力穩(wěn)定性的需求。而隨著現(xiàn)代儲(chǔ)能技術(shù)在虛擬電廠中的廣泛應(yīng)用，則能夠有效消除可再生能源發(fā)電應(yīng)用的局限性，確?？稍偕茉窗l(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行能力能夠得到有效提升。

（二）提高虛擬電廠供電質(zhì)量

虛擬電廠中所采用的分布式能源雖然能夠有效滿(mǎn)足節(jié)能環(huán)保、低能源消耗的需求，不過(guò)由于在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模的諧波問(wèn)題，因此很容易對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)非常嚴(yán)重的干擾。而儲(chǔ)能技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)用則能夠有效利用設(shè)備的逆變器輸出與諧波相反的電流，并且利用補(bǔ)償操作提高虛擬電廠和電網(wǎng)供電的質(zhì)量以及穩(wěn)定性。

4.儲(chǔ)能技術(shù)在虛擬電廠中的發(fā)展趨勢(shì)

儲(chǔ)能技術(shù)在虛擬電廠中的廣泛應(yīng)用是新能源時(shí)代的重要趨勢(shì)，尤其是在新能源技術(shù)的突破和智能電網(wǎng)技術(shù)普及的大背景下，虛擬電廠成為新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)的重要控制模式。與此同時(shí)，儲(chǔ)能技術(shù)也得到了廣泛的關(guān)注，尤其是在當(dāng)前我國(guó)對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)不斷關(guān)注的今天，儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)于虛擬電廠應(yīng)用所帶來(lái)的幫助也有目共睹，并且獲得了國(guó)家的支持。尤其是隨著儲(chǔ)能技術(shù)不斷變革的今天，儲(chǔ)能技術(shù)的充放電效率得到了不斷提升，虛擬電廠的安全性能、儲(chǔ)能設(shè)備的能量密集度也顯著提升。

5.Acrel-2000ES儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)

5.1系統(tǒng)概述

安科瑞儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)Acrel-2000ES，專(zhuān)門(mén)針對(duì)工商業(yè)儲(chǔ)能柜、儲(chǔ)能集裝箱研發(fā)的一款儲(chǔ)能EMS，具有完善的儲(chǔ)能監(jiān)控與管理功能,涵蓋了儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細(xì)信息,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢(xún)與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。在*級(jí)應(yīng)用上支持能量調(diào)度,具備計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000ES，可通過(guò)直采或者通過(guò)通訊管理或串口服務(wù)器將儲(chǔ)能柜或者儲(chǔ)能集裝箱內(nèi)部的設(shè)備接入系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：

5.3系統(tǒng)功能

5.3.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)人機(jī)界面友好，能夠顯示儲(chǔ)能柜的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PCS、BMS以及環(huán)境參數(shù)信息，如電參量、溫度、濕度等。實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警、收益等信息。

5.3.2設(shè)備監(jiān)控

系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)PCS、BMS、電表、空調(diào)、消防、除濕機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行模式。PCS監(jiān)控：滿(mǎn)足儲(chǔ)能變流器的參數(shù)與限值設(shè)置；運(yùn)行模式設(shè)置；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能變流器交直流側(cè)電壓、電流、功率及充放電量參數(shù)的采集與展示；實(shí)現(xiàn)PCS通訊狀態(tài)、啟停狀態(tài)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、異常告警等狀態(tài)監(jiān)測(cè)

BMS監(jiān)控：滿(mǎn)足電池管理系統(tǒng)的參數(shù)與限值設(shè)置；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池的電芯、電池簇的溫度、電壓、電流的監(jiān)測(cè)；實(shí)現(xiàn)電池充放電狀態(tài)、電壓、電流及溫度異常狀態(tài)的告警

空調(diào)監(jiān)控：滿(mǎn)足環(huán)境溫度的監(jiān)測(cè)，可根據(jù)設(shè)置的閾值進(jìn)行空調(diào)溫度的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)及溫濕度數(shù)據(jù)，以曲線形式進(jìn)行展示。

UPS監(jiān)控：滿(mǎn)足UPS的運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)電參量監(jiān)測(cè)。

5.3.3曲線報(bào)表

系統(tǒng)能夠?qū)CS充放電功率曲線、SOC變換曲線、及電壓、電流、溫度等歷史曲線的查詢(xún)與展示。

5.3.4策略配置

滿(mǎn)足儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)的配置、電價(jià)參數(shù)與時(shí)段的設(shè)置、控制策略的選擇。目前支持的控制策略包含計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制等。

5.3.5實(shí)時(shí)報(bào)警

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)?chǔ)能充放電越限、溫度越限、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

5.3.6事件查詢(xún)統(tǒng)計(jì)

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，溫濕度、電壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、事故分析。

5.3.7遙控操作

可以通過(guò)每個(gè)設(shè)備下面的紅色按鈕對(duì)PCS、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制器、照明等設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制，但是當(dāng)設(shè)備未通信上時(shí)，控制按鈕會(huì)顯示無(wú)效狀態(tài)。

5.3.8用戶(hù)權(quán)限管理

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶(hù)權(quán)限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫(kù)修改等）?？梢远x不同級(jí)別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

6.平臺(tái)部署硬件選型清單

7.結(jié)語(yǔ)

雖然可再生能源在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用能夠在為社會(huì)提供大量電能的同時(shí)還能緩解環(huán)境污染和資源短缺的問(wèn)題，不過(guò)由于可再生能源的應(yīng)用穩(wěn)定性相對(duì)較低，因此要采用虛擬電廠來(lái)提高電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性。其中儲(chǔ)能技術(shù)作為虛擬電廠應(yīng)用的重要技術(shù)之一，隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展和變革，新技術(shù)的應(yīng)用以及儲(chǔ)能技術(shù)在發(fā)電產(chǎn)業(yè)當(dāng)中的普及，讓儲(chǔ)能技術(shù)必將進(jìn)一步發(fā)揮虛擬電廠以及可再生能源發(fā)電的優(yōu)勢(shì)，以確?？稍偕茉窗l(fā)電能設(shè)備夠更加安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。

審核編輯 黃宇