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                              技術論壇丨用戶側儲能核心技術及其效益分析

                              發布日期:2021-01-22 瀏覽次數:895


                                       電力系統以電壓等級劃分,其潮流應盡可能在同一電壓等級內流動,不同電壓等級的電力系統均需發展儲能,不能僅重視高壓電力系統的集中式大儲能站建設,還需重視用戶側儲能的發展。


                                      我國目前絕大部分省市工業大戶均已實施峰谷電價制,通過降低夜間低谷期電價,提高白天高峰期電價,來鼓勵用戶分時計劃用電,從而有利于電力公司均衡供應電力,降低生產成本,并避免部分發電機組頻繁啟停造成的巨大損耗等問題,保證電力系統的安全與穩定。目前江蘇、廣東等工業發達省份,峰谷差價尤為明顯。用戶可以在電價較低的谷期利用儲能裝置存儲電能,在電高峰期使用存儲好的電能,避免直接大規模使用高價的電網電能,如此可以降低用戶的電力使用成本,實現峰谷電價套利。


                                     用戶側儲能的應用還有助于企業管理容量費用。對于大的工業企業,供電部門會以其變壓器容量或最大需用量為依據,每月固定收取一定的基本電價。這些企業可以利用儲能系統進行容量費用管理,即在用電低谷時儲能,在高峰時釋放,實現在不影響正常生產的情況下,降低最高用電功率,從而降低容量費用。


                                     另外,以光伏為代表的清潔能源快速增長,決定了當前光伏產業的發展已經從傳統集中并網模式轉變為大量微電網的模式,以加大電網對可再生能源的接受度。光伏是典型的直流發電,由于其不穩定不連續的特點,必須就近配置直流儲能系統。這也是用戶側儲能的必然需求。


                                     一、用戶側儲能核心技術


                                     1. 直流微電網的構建


                                     由于用戶側儲能往往與分布式發電、配電與用電相結合,加之儲能電池存在不一致性和多路并聯環流的可能,因此必須構建直流微電網。通過直流母線高效協調微電網內各設備的運行。


                                     直流微電網是由直流構成的微電網,具有可持續發展具有重要意義。相比交流微電網,直流微電網可更高效可靠地接納風、光等分布式可再生能源發電系統、儲能單元和直流用電負荷。



                                     2. 與交流中壓配電網的接口


                                     直流微網與大電網的銜接,也稱微網路由,這是用戶側直流微電網推廣的重要支撐。相比較于傳統電力變壓器僅變換低頻交流電,必須采用電力電子變壓器實現交流大電網與直流微電網的能源路由。


                                     目前主要結構分為兩種,H橋串聯方式和MMC方式:


                              a)H橋級聯方式b)

                              b)MMC方式


                                     MMC方式MMC方式更為簡潔,其基本單元是一個“半橋”結構:



                                     3. 高效雙象DC/DC變流器


                                     在整個直流微電網系統中,需要各類高效雙象限DC/DC變流器,主要分為隔離型與非隔離型。隔離型主要用于直流用電終端和需要較高電壓變換的場合,非隔離型則主要用于發電單元和儲能單元接入直流母線。


                              a)隔離型

                              b)非隔離雙象限升降壓

                              c)非隔離雙象限升壓 


                                     通常采用LLC軟開關技術實現隔離直流變換,采用ZVS-CV實現非隔離直流變換。


                                     4. 智能化能源調度系統


                                     根據峰谷時間安排,以及對大數據的分析,對用戶側儲能充放電進行合理控制,確保效率效益最優,并與新能源汽車充換電相結合,實現線下能源調度。



                                     

                                     二、用戶側儲能運營效益分析用戶側儲能的運營效益分析,必須充分考慮商業模式的內涵與外延。明確定位,科學構建業務系統,整合關鍵資源,深挖盈利模式,規劃現金流,塑造項目價值,才能實現可持續發展。



                                     用戶側儲能項目運營模式主要包括EPC和EMC兩大類,EPC即用戶投資并收益,EMC是第三方投資,與用戶進行利潤分享。目前EMC模式應用較多,是工業用戶的主流應用模式。



                                    只要發現價值,就一定能有相應的商業模式。1950年代,復印機發明有巨大突破,當時沒有提出商業模式概念,有很多操作方法,一個是一次性做現金交易,如果一個企業每天復印量特別大,可能一咬牙我就把復印機買了。還有一個方式就是可以按復印的張數收費。


                                     用戶側儲能的EMC模式,也相當于是這樣的思路。項目實施方、項目投資方、項目運營方、項目使用方和大電網之間,形成了關鍵資源整合。以“同花順”的精神開展用戶側儲能和微電網業務,是基本的商業邏輯。

                                     

                                     真正用戶側系統,最根本的特點,是電網谷電和本地新能源發電為源,最大限度地用于用戶負荷,實現本地消納,同時對電網高價峰電進行充分替代。具有此類剛需的應用場景很多,包括商場、醫院、酒店、銀行、園區、軍區營地、港口岸電、地鐵電車等等。


                                     用戶側儲能經濟效益最大化的基礎,就是以用戶為導向,用戶充分應用谷電和綠電。因地制宜進行合理配置,充分發揮關鍵技術應用于不同場景,就一定能大大提升投資回報率。當用戶側微電網做到依托但不依賴大電網時,就可以摒棄傳統的配電結構,真正通過直流微網實現能量路由,投資成本將比交流微電網低10%以上,運行效率也顯著高于交流微電網。運行于直流微電網下的儲能電池組串,避免了環流,在AI-EMS的管理下可實現主動均衡,極大延長了儲能電池的使用壽命,減少了年化折舊成本,進一步提升經濟效益。



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