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編者按：電池儲能系統(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，本文堆儲能系統(tǒng)在不同充放電模式的投資收益進行了對比分析。

電池儲能系統(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，可以增加像風能、太陽能等不穩(wěn)定電源的發(fā)電能力及法定質量。還可以用于一般的電網配電用戶的削峰填谷，將谷時電價的電能以直流電的形式儲存在電池矩陣(電堆)中，到峰時電價時段，再以工頻(50Hz)向各個用電器和用電方面輸出，等于是在高價時段使用了低價時段的電能，其差價就是峰谷差儲能節(jié)電的收益。

下面是一般的電池儲能電站系統(tǒng)的主要組成：
變壓器及高壓開關柜

將電網輸來的電網電壓(10KV、6KV或其他等級的電壓)轉換成用戶的用電器和用電方面所需的電壓等級(如0.4KV)

低壓開關及控制柜

用于充放電和電能輸出的控制及管理

控制系統(tǒng)

電池能量存儲系統(tǒng)由可編程邏輯控制器(PLC)和人機界面(HMI)進行控制。PLC系統(tǒng)的關鍵功能之一是控制儲能系統(tǒng)的充電時間和速率。例如：PLC可以接收用電價格的真實時間數(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/非高峰時的價格對比，決定怎樣快速地給電池系統(tǒng)重新充電。這個決策是動態(tài)的而且能夠根據(jù)具體情況優(yōu)化。通過標準化的通信輸入、控制信號和電力供應，它與系統(tǒng)其余部分集成在一起。它可以通過撥號或因特網進行訪問。它有多重防衛(wèi)層以限制對它的不同功能的訪問，并且為遠程監(jiān)控提供定制的報告和報警功能。

電力轉換系統(tǒng)(PCS)

電力轉換系統(tǒng)的功能是對電池進行充電和放電，并且為本地電網提供改善的供電質量、電壓支持和頻率控制。它有一個能進行復雜而快速地動作、多象限、動態(tài)的控制器(DSP)，帶有專用控制算法，能夠在設備的整個范圍內轉換輸出，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。

電池儲能系統(tǒng)能夠用來節(jié)約電網系統(tǒng)的固定設備投資;提高電網設備利用率，降低最終用戶的使用成本。

儲能系統(tǒng)在輸配電系統(tǒng)中可以實現(xiàn)的其它重要優(yōu)勢包括：

? 通過無功補償和電壓調節(jié)提高服務可靠性和電能質量;

? 削峰填谷，存儲谷電力在峰時出售，由此降低高峰價格波動的市場風險并控制能源不均衡的高額費用;

? 通過本地供電、修正功率因數(shù)、調節(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;

• 基本用戶可以實現(xiàn)在用電高峰使用谷值電力，增加設備使用價值以及容量擴展。

• 削峰填谷：儲能系統(tǒng)可以在配電端減低用戶能量負載峰值，這將促進電網設備利用并滿足終端客戶需求。電網負載系數(shù)從而得到提高。

• 智能電網：智能電網是未來發(fā)達電網管理系統(tǒng)的一個重要組成部分，儲能技術在其中擁有巨大的市場空間。

從投資額以及電能質量考慮，一般分為兩類模式：

1、峰時全部采用谷時電能輸出，這種模式的電池矩陣規(guī)模和輸出逆變器都比較大，其儲能能量也最大，電池矩陣中所存儲的電能可以滿足峰時時段的全部用電，即儲能電站系統(tǒng)在峰時向用電器和用電方面輸出的電能全部由所存儲的谷時電能承擔，由電網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，所以對電能質量的治理的要求也最高。在這里稱為A模式。

2、峰時輸出的電能，由谷時存儲的電能與電網接入的工頻電能共同承擔，即在峰時時段由儲能電站系統(tǒng)和電網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%)，其儲能能量也相對小(比如50%)，電池矩陣中所存儲的電能只需滿足峰時的部分用電(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波形和電網工頻這兩種電能的疊加，所以對電能質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，其儲能能量也比較大，電池矩陣中所存儲的電能可以滿足除谷時時段以外的全部時段的用電，即儲能電站系統(tǒng)在谷時時段一次所存儲的電能，足夠在峰時時段和平時時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，其儲能能量也比較小，電池矩陣中所存儲的電能只需滿足上午峰時時段的用電即可，即儲能電站系統(tǒng)在谷時第一次所存儲的電能，在上午的峰時時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時段再次向儲能電站系統(tǒng)充電，儲能電站系統(tǒng)用第二次充電所存儲的電能在傍晚和晚上的峰時時段向用電器和用電方面輸出電能。由于平時時段的電價高于谷時時段的電價，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。

用電池作為儲能器件在谷時時段儲能，在峰時時段用逆變器產生PWM波向用電器和用電方面輸出電能的儲能電站，雖然其技術基本上是成熟的，幾乎沒有什么壁壘，總體技術含量也不是很高。但是究其細節(jié)，從用電和電網對電能質量的要求方面考慮，就必須使其向用電器和用電方面輸出的電能，以及向電網反饋的電能質量相關的規(guī)定。不光是要保證向用電器和用電方面輸出電能的質量，還必須滿足向電網反饋的電能質量的要求。

如果采用目前通常的電池儲能電站的建設方案，不光是必須對輸往用電器和用電方面的電能質量進行治理，以消除對用電質量的不良影響，還必須對反饋到電網的電能質量進行治理，以滿足國家對電網電能質量的要求。這就必須在儲能電站設計和安裝高電壓、大功率電能治理裝置(如SVG等)，這就必然產生下面的三個主要問題：

1、大大增加了建設成本;

2、由于SVG等電能治理設備對于波形畸形的治理會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，所以會使節(jié)能收益有所降低;

3、SVG等電能治理裝置都是動態(tài)運行的電力電子設備，故障率和運維工作量都比較大，增加的運維成本也會使節(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，再通過三相平衡器向用電器和用電方面輸出所存儲的電能，可以大大降低諸如諧波等波形畸形對用戶的用電質量和對電網電能質量的影響。對于B1和B2模式的電池儲能電站，完全可以不采用任何電能治理設備而滿足用戶的用電質量要求和國家對電網電能質量的要求。相應的就有了下面的三個主要優(yōu)勢：

1、減少了建設成本;

2、減少了SVG等電能治理設備對于波形畸形治理時對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)運行的，不會產生任何故障，無需運維和運維成本。

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，可以增加儲能電池矩陣的輸出能量。

原標題：儲能系統(tǒng)不同充放電模式的投資收益對比分析