摘要：本文通過分析儲能的應用現狀和技術手段，梳理其在新型能源系統中起到的調節負荷時空分布、改善電能質量、降低用電成本等作用。研究發現，儲能技術在能源側、輸送側、用戶側的應用能夠改變傳統的能源利用格局。

關鍵詞：分布式；儲能；能源；應用

0引言

隨著社會的飛速發展，儲能技術受到越來越多的關注，它作為新型能源結構的重要組成部分，在很多領域都發揮著重要作用。例如：基地化的能源外送、巨大的能源消納能力、緩解電力供應不平衡、多樣化的低碳用能等。世界各國紛紛制定相應的扶持政策，積極推進能源運用方式轉型，以期占領新一輪技術和資源應用的制高點。

1儲能技術的應用現狀

儲能在能源應用中起到錯峰調頻、儲能備用、不同需求供應等作用，其本質是利用中間介質或者特殊設備進行能量儲存，并在必要的時候將其釋放出來，具體可分為機械儲能、氫儲能、重力儲能、電化學儲能、電磁儲能、熱儲能等。目前，新型電力系統的主要發展趨勢是建立零碳電力系統，該系統以風電、光電為主要電源，需要利用光儲直柔配電系統來解決風光發電建設中的空間和用電功率不匹配等問題。

分布式能源是將大量的電能、熱能分散布置在需求方的周圍，實現獨立或集中運作。和傳統的集中供給模式相比，這種方式更加靈活，能夠滿足用戶的不同需求。

1.1國外對儲能技術的應用

在國際市場中，發達國家很早就開始發展儲能產業，如今已建立起許多大規模的儲能項目。2001年，美國加利福尼亞州就開始鼓勵自主發電，對在新型能源應用中采用儲能技術的用戶給予高額的稅收抵扣，這些政策極大地提升了供電商和用電單位的儲能意愿。德國也很早就采用低利息和直接補貼的方法，促進儲能設備在新型能源中的應用，直接補貼的額度能達到初始成本的20%，這些政策推動了分布式光伏在普通家庭中的普及。英國、日本等國家更是采取了不同的財政稅收和補貼計劃，降低用戶的初始成本，促進儲能技術的不斷發展。

1.2國內對儲能技術的應用

2024年，政府工作報告中明確表示，要鼓勵大型風電光伏基地及電力外送通道的建設，推動分布式能源的開發利用，促進儲能發展。據統計，2022年各地區投運的儲能規模約870萬千瓦/1805萬千瓦時，具體分布如圖1。

隨著我國儲能技術的推廣和商業化應用模式的不斷發展，能源側配建儲能、輸送側獨立儲能、用戶側分散儲能等多元應用并存。然而，儲能技術在用戶側分布式能源的研發和應用正處于快速發展階段，國家對儲能技術在新型能源系統中的應用政策還未成體系，應用示范項目需要政府的持續跟進和用戶的及時反饋，投資者也需緊跟政府的政策引導，加大投資力度。

1.3新型能源系統的優劣分析

新型能源系統可以集合風能、水能、太陽能等可再生資源，采用相匹配的裝置進行能源供給，滿足不同用戶的電、熱等需求。新型能源系統的優點十分明顯。它分散性強、應用廣泛、操作便捷，能夠有效解決可再生能源的開發與需求位置分布不一致的問題。

分布式電力系統布設在用戶附近，降低傳輸電壓，減少在升壓、傳輸和降壓過程中的輸配電損失。經過多年的電網升級改造，我國目前的電力供應穩定可靠，用戶用電基本不受自然條件的影響，很少出現斷電的情況，新型能源系統在國內經濟發達地區應用較少。因此，分布式儲能在國內具有廣泛的應用市場，可以在相關政策的支持下實現快速發展。

小規模分散式能源存在的問題是能源系統的投資成本較高，需要較長的回收期。例如，在國家的補貼政策下，分布式光伏才逐漸被廣大用戶接受，如果在光伏的基礎上加上儲能系統，則需要人員進行安裝和維護，將大幅增加經費支出、降低用戶黏度。

2儲能對新型能源系統的調配作用

當前分布式光伏系統呈現出單臺機組裝機容量小，但整體機組數額巨大的特點，眾多的小容量光伏通過累積，共同對大電網形成了沖擊。

為建成傳輸便捷、調配智能的電網，實現穩定、安全的供電目標，需要配套相應的儲能設備對電網進行調節，可由新型能源系統直接調度，為電網提供錯峰、調頻、平滑出力、備用能源等多種服務。

儲能技術在新型能源系統中應用，能有效提高可再生能源的占比，平衡電力系統的峰谷差，解決電網系統發電側和用戶側波動大的問題，實現供給側和需求側的優化管理。

儲能技術是改善電能質量、提高電網穩定性和安全性、降低電網運行成本的關鍵技術。隨著儲能技術的飛速發展，儲能設備成本將快速下降，分布式儲能應用的經濟優勢會越來越明顯。這將對傳統的供配電系統規劃、設計、施工、調度、控制，甚至對能源利用方式等帶來變化。

3儲能在新型能源系統中的應用發展

隨著儲能技術的多元化發展，未來不同的應用場景和應用類型都將不斷涌現，各地可以因地制宜地采用合適的儲能技術。

3.1儲能技術的應用場景。

從新型能源的應用方式的角度而言，儲能技術應用可分為能量型應用和功率型應用，能量型應用（如能量轉移）對儲能設備的響應時間要求不高，但是對放電時長要求較高；功率型應用（如系統調頻）要求較快的響應時間，但對放電時間要求不高。

從新型能源應用的整體角度而言，儲能技術應用可分為能源側、輸送側和用戶側三個方面。能源側能量時移，大規模開發消納電力場景下，儲能可以發揮其自身新能源消納能力，以及平滑的能源出力、調峰、調頻、調壓等能力。輸送側在偏遠地區等電網末端的場景下，新型儲能可以發揮保障電力不間斷供應、減少輸變電初期投資的作用。用戶側供電可靠性應急救援應用場景下，如高安全性的鋰離子電池、液流電池、固態鋰電池等高能量密度的儲能技術可以發揮其自身的優勢，為能源的傳輸和儲存提供支持。

3.2儲能技術發展布局

隨著經濟的不斷發展，我國的電力需求將持續增長，總體增量會保持在4%至5%。同時，全國范圍內的用電需求不平衡，部分區域用電高峰時段存在用電緊張的情況，儲能技術可以在一定程度上代替傳統火電電源，為系統提供可靠的電能容量，進行供電和提供備用電源，新型電力系統展望圖如下。

此外，隨著光伏裝機容量的增加，電網系統的特性會發生明顯的變化，部分地區將會出現發電高峰時的光伏發電消納問題。相關人員應結合建筑、交通、農業的發展，重新布局建設新型儲能設備，充分利用儲能技術解決新能源發電的消納問題。

在未來遠距離的風力發電中，大規模風電光伏發電基地的匯聚并網難度會變大，發電基地的開發和外送需要儲能技術的支撐。相關人員應充分發揮儲能技術的優勢，實現能源消納、容量支撐、運行保障、長尺度能量轉移等。

4安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統解決方案

4.1概述

安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統具有完善的儲能監控與管理功能，涵蓋了儲能系統設備(PCS、BMS、電表、消防、空調等)的詳細信息，實現了數據采集、數據處理、數據存儲、數據查詢與分析、可視化監控、報警管理、統計報表等功能。在應用上支持能量調度，具備計劃曲線、削峰填谷、需量控制、備用電源等控制功能。系統對電池組性能進行實時監測及歷史數據分析、根據分析結果采用智能化的分配策略對電池組進行充放電控制，優化了電池性能，提高電池壽命。系統支持Windows操作系統，數據庫采用SQLServer。本系統既可以用于儲能一體柜，也可以用于儲能集裝箱，是專門用于儲能設備管理的一套軟件系統平臺。

4.2適用場合

系統可應用于城市、高速公路、工業園區、工商業區、居民區、智能建筑、海島、無電地區可再生能源系統監控和能量管理需求。

工商業儲能四大應用場景

1）工廠與商場：工廠與商場用電習慣明顯，安裝儲能以進行削峰填谷、需量管理，能夠降低用電成本，并充當后備電源應急；

2）光儲充電站：光伏自發自用、供給電動車充電站能源，儲能平抑大功率充電站對于電網的沖擊；

3）微電網：微電網具備可并網或離網運行的靈活性，以工業園區微網、海島微網、偏遠地區微網為主，儲能起到平衡發電供應與用電負荷的作用；

4）新型應用場景：工商業儲能探索融合發展新場景，已出現在5G基站、換電重卡、港口岸電等眾多應用場景。

4.3系統結構

4.4系統功能

4.4.1實時監測

微電網能量管理系統人機界面友好，應能夠以系統一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各回路斷路器、隔離開關等合、分閘狀態及有關故障、告警等信號。其中，各子系統回路電參量主要有：三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數、頻率和正向有功電能累計值；狀態參數主要有：開關狀態、斷路器故障脫扣告警等。

系統應可以對分布式電源、儲能系統進行發電管理，使管理人員實時掌握發電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態及發電單元與儲能單元運行功率設置等。

系統應可以對儲能系統進行狀態管理，能夠根據儲能系統的荷電狀態進行及時告警，并支持定期的電池維護。

微電網能量管理系統的監控系統界面包括系統主界面，包含微電網光伏、風電、儲能、充電樁及總體負荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據不同的需求，也可將充電，儲能及光伏系統信息進行顯示。

圖2系統主界面

子界面主要包括系統主接線圖、光伏信息、風電信息、儲能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統計列表等。

光伏界面

圖3光伏系統界面

本界面用來展示對光伏系統信息，主要包括逆變器直流側、交流側運行狀態監測及報警、逆變器及電站發電量統計及分析、并網柜電力監測及發電量統計、電站發電量年有效利用小時數統計、發電收益統計、碳減排統計、輻照度/風力/環境溫濕度監測、發電功率模擬及效率分析；同時對系統的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數據進行展示。

儲能界面

圖4儲能系統界面

本界面主要用來展示本系統的儲能裝機容量、儲能當前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖5儲能系統PCS參數設置界面

本界面主要用來展示對PCS的參數進行設置，包括開關機、運行模式、功率設定以及電壓、電流的限值。

圖6儲能系統BMS參數設置界面

本界面用來展示對BMS的參數進行設置，主要包括電芯電壓、溫度保護限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖7儲能系統PCS電網側數據界面

本界面用來展示對PCS電網側數據，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數等。

圖8儲能系統PCS交流側數據界面

本界面用來展示對PCS交流側數據，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數、溫度值等。同時針對交流側的異常信息進行告警。

圖9儲能系統PCS直流側數據界面

本界面用來展示對PCS直流側數據，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側的異常信息進行告警。

圖10儲能系統PCS狀態界面

本界面用來展示對PCS狀態信息，主要包括通訊狀態、運行狀態、STS運行狀態及STS故障告警等。

圖11儲能電池狀態界面

本界面用來展示對BMS狀態信息，主要包括儲能電池的運行狀態、系統信息、數據信息以及告警信息等，同時展示當前儲能電池的SOC信息。

圖12儲能電池簇運行數據界面

本界面用來展示對電池簇信息，主要包括儲能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當前電芯的電壓、溫度值及所對應的位置。

風電界面

圖13風電系統界面

本界面用來展示對風電系統信息，主要包括逆變控制一體機直流側、交流側運行狀態監測及報警、逆變器及電站發電量統計及分析、電站發電量年有效利用小時數統計、發電收益統計、碳減排統計、風速/風力/環境溫濕度監測、發電功率模擬及效率分析；同時對系統的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數據進行展示。

充電樁界面

圖14充電樁界面

本界面用來展示對充電樁系統信息，主要包括充電樁用電總功率、交直流充電樁的功率、電量、電量費用，變化曲線、各個充電樁的運行數據等。

視頻監控界面

圖15微電網視頻監控界面

本界面主要展示系統所接入的視頻畫面，且通過不同的配置，實現預覽、回放、管理與控制等。

4.4.2發電預測

系統應可以通過歷史發電數據、實測數據、未來天氣預測數據，對分布式發電進行短期、超短期發電功率預測，并展示合格率及誤差分析。根據功率預測可進行人工輸入或者自動生成發電計劃，便于用戶對該系統新能源發電的集中管控。

圖16光伏預測界面

4.4.3策略配置

系統應可以根據發電數據、儲能系統容量、負荷需求及分時電價信息，進行系統運行模式的設置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計劃、需量控制、有序充電、動態擴容等。

圖17策略配置界面

4.4.4運行報表

應能查詢各子系統、回路或設備規定時間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。

圖18運行報表

4.4.5實時報警

應具有實時報警功能，系統能夠對各子系統中的逆變器、雙向變流器的啟動和關閉等遙信變位，及設備內部的保護動作或事故跳閘時應能發出告警，應能實時顯示告警事件或跳閘事件，包括保護事件名稱、保護動作時刻；并應能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關人員。

圖19實時告警

4.4.6歷史事件查詢

應能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風速、氣壓越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析。

圖20歷史事件查詢

4.4.7電能質量監測

應可以對整個微電網系統的電能質量包括穩態狀態和暫態狀態進行持續監測，使管理人員實時掌握供電系統電能質量情況，以便及時發現和消除供電不穩定因素。

1）在供電系統主界面上應能實時顯示各電能質量監測點的監測裝置通信狀態、各監測點的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度和正序/負序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統應能實時顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率；應能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電流含有率；

3）電壓波動與閃變：系統應能顯示A/B/C三相電壓波動值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長閃變值；應能提供A/B/C三相電壓波動曲線、短閃變曲線和長閃變曲線；應能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計量：系統應能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率；應能顯示三相總有功功率、總無功功率、總視在功率和總功率因素；應能提供有功負荷曲線，包括日有功負荷曲線（折線型）和年有功負荷曲線（折線型）；

5）電壓暫態監測：在電能質量暫態事件如電壓暫升、電壓暫降、短時中斷發生時，系統應能產生告警，事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關人員；系統應能查看相應暫態事件發生前后的波形。

6）電能質量數據統計：系統應能顯示1min統計整2h存儲的統計數據，包括均值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應包含事件名稱、狀態（動作或返回）、波形號、越限值、故障持續時間、事件發生的時間。

圖21微電網系統電能質量界面

4.4.8遙控功能

應可以對整個微電網系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。系統維護人員可以通過管理系統的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預置、遙控返校、遙控執行的操作順序，可以及時執行調度系統或站內相應的操作命令。

圖22遙控功能

4.4.9曲線查詢

應可在曲線查詢界面，可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

圖23曲線查詢

4.4.10統計報表

具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自系統正常運行以來任意時間段內各配電節點的用電情況，即該節點進線用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。對微電網與外部系統間電能量交換進行統計分析；對系統運行的節能、收益等分析；具備對微電網供電可靠性分析，包括年停電時間、年停電次數等分析；具備對并網型微電網的并網點進行電能質量分析。

圖24統計報表

4.4.11網絡拓撲圖

系統支持實時監視接入系統的各設備的通信狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構；可在線診斷設備通信狀態，發生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。

圖25微電網系統拓撲界面

本界面主要展示微電網系統拓撲，包括系統的組成內容、電網連接方式、斷路器、表計等信息。

4.4.12通信管理

可以對整個微電網系統范圍內的設備通信情況進行管理、控制、數據的實時監測。系統維護人員可以通過管理系統的主程序右鍵打開通信管理程序，然后選擇通信控制啟動所有端口或某個端口，快速查看某設備的通信和數據情況。通信應支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規約。

圖26通信管理

4.4.13用戶權限管理

應具備設置用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控操作，運行參數修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

圖27用戶權限

4.4.14故障錄波

應可以在系統發生故障時，自動準確地記錄故障前、后過程的各相關電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護是否正確動作、提高電力系統安全運行水平有著重要作用。其中故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個周波、故障后4個周波波形，總錄波時間共計46s。每個采樣點錄波至少包含12個模擬量、10個開關量波形。

圖28故障錄波

4.4.15事故追憶

可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時掃描數據，包括開關位置、保護動作狀態、遙測量等，形成事故分析的數據基礎。

用戶可自定義事故追憶的啟動事件，當每個事件發生時，存儲事故10個掃描周期及事故后10個掃描周期的有關點數據。啟動事件和監視的數據點可由用戶規定和隨意修改。

圖29事故追憶

4.5系統硬件配置清單

5結論

儲能屬于新興產業，具有技術路線廣、應用場景多、創新速度快等特點。在當前能源市場中，相關人員應充分發揮市場競爭優勢，建立完善的儲能體系，創新能源服務模式，最終建成全國范圍內的能源網絡系統，優化能源配置、實現共享互補。