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储能电站总体技术方案

1.概述

大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史，早期主要用于孤立电网的调频、热备用、调压和备份等。电池储能系统在新能源并网中的应用，国外也已开展了一定的研究。上世纪90年代末德国在Herne1MW的光伏电站和Bocholt2MW的风电场分别配置了容量为1.2MWh的电池储能系统，提供削峰、不中断供电和改善电能质量功能。从2003年开始，日本在Hokkaido30.6MW风电场安装了6MW/6MWh的全钒液流电池（VRB）储能系统，用于平抑输出功率波动。2009年英国EDF电网将600kW/200kWh锂离子电池储能系统配置在东部一个11KV配电网STATCOM中，用于潮流和电压控制，有功和无功控制。

总体来说，储能电站（系统）在电网中的应用目的主要考虑“负荷调节、配合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷”等几大功能应用。比如：削峰填谷，改善电网运行曲线，通俗一点解释，储能电站就像一个储电银行，可以把用电低谷期富余的电储存起来，在用电高峰的时候再拿出来用，这样就减少了电能的浪费；此外储能电站还能减少线损，增加线路和设备使用寿命；优化系统电源布局，改善电能质量。而储能电站的绿色优势则主要体现在：科学安全，建设周期短；绿色环保，促进环境友好；集约用地，减少资源消耗等方面。

2.设计标准

略

3.储能电站（配合光伏并网发电）方案

3.1系统架构

在本方案中，储能电站（系统）主要配合光伏并网发电应用，因此，整个系统是包括光伏组件阵列、光伏控制器、电池组、电池管理系统（BMS）、逆变器以及相应的储能电站联合控制调度系统等在内的发电系统。系统架构图如下：

储能电站（配合光伏并网发电应用）架构图

1、光伏组件阵列利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对锂电池组充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电；

2、智能控制器根据日照强度及负载的变化，不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节：一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性；

4、并网逆变系统由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的380V市电接入用户侧低压电网或经升压变压器送入高压电网。

5、锂电池组在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。

3.2光伏发电子系统

略。

3.3储能子系统

3.3.1储能电池组

(1)电池选型原则

作为配合光伏发电接入，实现削峰填谷、负荷补偿，提高电能质量应用的储能电站，储能电池是非常重要的一个部件，必须满足以下要求：

?容易实现多方式组合，满足较高的工作电压和较大工作电流；

?电池容量和性能的可检测和可诊断，使控制系统可在预知电池容量和性能的情况下实现对电站负荷的调度控制；

?高安全性、可靠性：在正常使用情况下，电池正常使用寿命不低于15年；在极限情况下，即使发生故障也在受控范围，不应该发生爆炸、燃烧等危及电站安全运行的故障；

?具有良好的快速响应和大倍率充放电能力，一般要求5-10倍的充放电能力；

?较高的充放电转换效率；

?易于安装和维护；

?具有较好的环境适应性，较宽的工作温度范围；

?符合环境保护的要求，在电池生产、使用、回收过程中不产生对环境的破坏和污染；

(2)主要电池类型比较

表1、几种电池性能比较

钠硫电池

全钒液流电池

磷酸铁锂电池

阀控铅酸电池

现有应用规模等级

100kW~34MW

5kW~6MW

kW~MW

kW~MW

比较适合的应用场合

大规模削峰填谷、平抑可再生能源发电波动

大规模削峰填谷、平抑可再生能源发电波动

可选择功率型或能量型，适用范围广泛

大规模削峰填谷、平抑可再生能源发电波动

安全性

不可过充电；钠、硫的渗漏，存在潜在安全隐患

安全

需要单体监控，安全性能已有较大突破

安全性可接受，但废旧铅酸蓄电池严重污染土壤和水源

能量密度

100-700Wh/kg

-

120-150Wh/kg

30-50Wh/kg

倍率特性

5-10C

1.5C

5-15C

0.1-1C

转换效率

95%

70%

95%

80%

寿命

2500次

15000次

2000次

300次

成本

23000元/kWh

15000元/kWh

3000元/kWh

700元/kWh

资源和环保

资源丰富；存在一定的环境风险

资源丰富

资源丰富；环境友好

资源丰富；存在一定的环境风险

MW级系统占地

150-200平米/MW

800-1500平米/MW

100-150平米/MW(h)

150-200平米MW

关注点

安全、一致性、成本

可靠