Yurtiçi ve yurtdışında dağıtılmış enerji depolama planlaması, iş modeli ve beklenti analizi
Özet: Dağıtılmış enerji depolama, dağıtılmış güç erişiminin ve güç sistemlerinin işletimi ve planlamasındaki hızlı yük artışının neden olduğu sorunları ve zorlukları temelden çözebilir. Yurtiçi ve yurtdışında dağıtılmış enerji depolama araştırmalarındaki en son gelişmeler, dağıtılmış enerji depolama planlama teknolojisi, şebeke odaklı uygulama modelleri, temel ekipman araştırma ve geliştirme ve iş operasyon modellerinin dört yönünden tanıtıldı ve kapasite yapılandırması, konum seçimi ve yerleşim düzenine odaklandı. Koordineli kontrol ekipmanının araştırma, geliştirme ve çalışma modu gözden geçirilir ve daha fazla araştırma talimatları verilir. Son olarak, Çin'in gelecekteki akıllı şebeke inşaat planıyla birleştirildiğinde, dağıtılmış enerji depolamasının gelişme umutları bekleniyor.
0 Önsöz
Son yıllarda, dağıtım ağına çok sayıda dağıtılmış güç kaynağı bağlanmıştır.Erişim noktalarının rastlantısallığı ve çıktılarının belirsizliği, dağıtım ağının planlanması ve işleyişine yeni sorunlar getirmiştir. Aynı zamanda, yükün hızlı büyümesiyle, tepeden vadiye farkı artmaya devam ediyor ve kentsel ve kırsal dağıtım ağlarında "düşük standartlar, zayıf bağlantılar ve düşük voltaj" sorunları giderek daha belirgin hale geldi. Etkili bir ayarlama aracı olarak yük talebi yanıtı bir dereceye kadar. Yukarıdaki sorunları hafifletebilir, ancak bunu temelden çözmek için enerji depolama teknolojisini tanıtmak gerekir.
Enerji depolama teknolojisinin ilerlemesi ve maliyetin düşürülmesi ve talep tarafının gelişmesiyle birlikte, güç sisteminde dağıtılmış enerji depolamanın yaygın şekilde uygulanması, gelecekteki güç şebekelerinin geliştirilmesinde kaçınılmaz bir eğilimdir ve aynı zamanda geleneksel dağıtım ağı planlama ve işletim yöntemlerini aşmanın önemli bir yoludur. Çin Komünist Partisi Merkez Komitesi ve Devlet Konseyi tarafından Mart 2015'te yayınlanan "Güç Sisteminin Reformunun Daha Fazla Derinleştirilmesine İlişkin Görüşler", enerji verimliliğini artırmak için enerji depolama teknolojisinin uygulanmasını teşvik ettiğinden açıkça bahsediyor. Mart 2016'da düzenlenen "13. Beş Yıllık Plan" Sekizinci Ulusal Kongresi Kilit projeler enerji depolama güç istasyonlarından ve enerji depolama tesislerinden bahsetti ve enerji depolama ve diğer teknolojilerin geliştirilmesini ve uygulanmasını hızlandırmaya odaklandı. Çeşitli işletmeler de aktif olarak enerji depolama sistemleri inşa ediyor ve enerji depolamanın ticarileştirilmiş operasyon modellerini araştırıyor. State Grid Jiangsu Electric Power Company, 2020 yılına kadar Jiangsu'da 1.000 MW'lık kümülatif enerji depolama kapasitesine ulaşmayı planlıyor.
Dağıtılmış enerji depolamanın kurulum yeri esnektir. Merkezi enerji depolamayla karşılaştırıldığında, merkezi enerji depolama güç istasyonlarının hat kaybını ve yatırım basıncını azaltır.Ancak, büyük güç şebekelerinin geleneksel çalışma modu ile karşılaştırıldığında, mevcut dağıtılmış enerji depolama erişimi ve çıkışı dağınıktır Kötü düzen ve zayıf kontrol edilebilirlik gibi özellikler. Şebeke dağıtımı perspektifinden bakıldığında, halihazırda etkili dağıtım araçlarının eksikliği vardır.Eğer kendiliğinden çalışmasına izin verilirse, çok sayıda rastgele bozucu güç kaynağına erişmeye eşdeğerdir. Düzensiz çalışmaları şebeke frekansının, voltajının ve güç kalitesinin iyileştirilmesine yardımcı olmaz. Aynı zamanda büyük bir enerji depolama kaynağı israfına neden oldu. Dağıtım ağında dağıtılmış enerji depolamasını makul bir şekilde planlamak ve dağıtılmış güç kaynakları ve yüklerle koordineli çalışmasını düzenlemek, yalnızca zirveleri keserek ve vadileri doldurarak dağıtım ağının kapasitesini azaltmakla kalmaz, aynı zamanda dağıtılmış çıktının rasgeleliğini de telafi edebilir. Elektrik şebekesinin güvenliği ve ekonomik çalışması üzerinde olumsuz etki. Ayrıca, büyük ölçekli bir yakınsama etkisi oluşturmak için çok noktalı dağıtılmış enerji depolaması yoluyla, elektrik şebekesi uygulamalarıyla aktif ve etkili bir şekilde yüzleşin ve güç şebekesinin güvenlik seviyesini ve işletme verimliliğini etkili bir şekilde artıracak olan güç şebekesi tepe tıraşlama, frekans düzenleme ve voltaj regülasyonu gibi yardımcı hizmetlere katılın.
Bu bağlamda, bu makale, daha derinlemesine araştırmalar için referans sağlamak amacıyla dağıtılmış enerji depolama planlama teknolojisi, yardımcı hizmet uygulama modellerine katılım, temel ekipman araştırma ve geliştirme ve iş operasyon modelleri gibi büyük ölçekli uygulamalar için anahtar teknolojileri sıralar ve tartışır. Referansla.
1 Enerji depolama planlama teknolojisi
Şu anda, dağıtılmış enerji depolamanın uygulama senaryoları temel olarak üç yönü içermektedir: kullanıcı tarafı, dağıtılmış güç kaynağı tarafı ve dağıtım ağı tarafı Yatırım konuları arasında kullanıcılar, dağıtılmış enerji tedarik yatırımcıları ve şebeke şirketleri yer almaktadır. Mikro şebeke bir arka plan olarak tanıtıldı ve elektrikli araçlar da bunun önemli bir parçası. Dağıtım ağında, dağıtılmış enerji depolama planlama teknolojisi üzerine yapılan araştırmalar temel olarak iki yönü içerir: kapasite optimizasyonu konfigürasyonu ve konum seçimi ve ikisi arasındaki güçlü bağlantı ilişkisi göz önüne alındığında, kapasite ve yer seçimi çalışmalarının aynı anda yapılması gerektiğinde, Şu anda, yurtiçi ve yurtdışında yapılan araştırmalar, çoğunlukla dağıtılmış enerji depolama planlamasını bir optimizasyon problemi olarak tanımlayarak, bunu genellikle entegre bir problem olarak ele almaktadır.Optimizasyon hedefleri ve kısıtlamaları, uygulama senaryoları ve uygulama hedeflerine göre değişir. Optimizasyon hedefleri esas olarak teknik hedefleri ve ekonomik hedefleri içerir.Kısıtlamalar genellikle toplam enerji depolama ekipmanı düzeni sayısını, enerji depolamanın kendisini ve sistem işletim kısıtlamalarını içerir.
Belgelerin tümü, dağıtılmış enerji depolama kapasitesinin optimum konfigürasyonuna ilişkin araştırmalardır.İlgili senaryolar arasında dağıtılmış güç tüketiminin teşvik edilmesi, dağıtım besleyici tepe kesimi, dağıtım ağının talep yanıtına katılım vb. Yer almaktadır. Literatür, dağıtım şebekesinin talep yanıtına bir senaryo olarak katılımı alır, enerji depolama sisteminin matematiksel bir modelini ve elektrik fiyatlarındaki değişikliklere dayalı bir talep yanıt modelini oluşturur ve elektrik maliyetlerinden tasarruf etmek ve mal sahiplerinin gelirini maksimize etmek amacıyla enerji depolama kapasitesi tahsisi üzerine araştırma yapar. Literatür, enerji depolama kurulum maliyetinin toplamını, yeni devrelerin genişletme maliyetini, enerji depolama işletim maliyetini ve kesintiye uğramış yükleri kesme cezasını en aza indirmek amacıyla dağıtılmış enerji depolamanın kapasite yapılandırmasını ve seçilen nokta düzenini incelemek için bir senaryo olarak dağıtım ağı besleyici genişletme planını kullanır. Kısıtlamalar, sistem güç akışı, enerji depolama kapasitesi ve şarj ve deşarj güç kısıtlamaları, jeneratör çalışma sınırları ve rampa oranını içerir. Literatür, sistem güç dengesi senaryolarına ve şebeke yardımcı hizmetlerine katılım senaryolarına dayalı olarak aktif dağıtım şebekelerindeki enerji depolama sistemlerinin planlama teknolojisi araştırmasını tartışır ve teknik ve ekonomik kapsamlı planlama hedeflerini ortaya koyar, böylece gerilim dalgalanmaları ve ağ Amaç, harici elektrik şebekesi ile etkileşime giren toplam enerji maliyetinin ağırlıklı toplamını en aza indirmektir Amaç işlevi denklem (1) 'de gösterilmiştir.
Literatür, dağıtım ağı tarafında bir enerji depolama sistemi planlarken depolama kapasitesi yapılandırması ve konum seçimi için genel adımları verir:
1) Araştırma nesnesini, elektrik şebekesini ve enerji depolama uygulama senaryolarını (kısıtlamalar, yük eğrileri, zaman aralığı vb.) Belirleyin.
2) Şebekeye enerji depolama ekipmanı kurmak için kullanılabilecek düğüm sayısını belirleyin.
3) Dağıtılmış enerji depolama sisteminin toplam kapasitesini belirleyin.
4) Enerji depolama sisteminin kontrol stratejisini belirleyin.
5) Dağıtılmış enerji depolama sisteminin kapasite bölme yöntemini belirleyin.
6) Seçilen uygulama senaryosunda, dağıtılmış enerji depolamanın dağıtım etkisini simüle edin.
7) Adım 5) ve 6) 'yı tekrarlayın, yineleme sayısı yerleşim noktalarının sayısına ve hesaplama doğruluğu gereksinimlerine bağlıdır.
Algoritma akış şeması Şekil 1'de gösterilmektedir.
Şekil 1 Genetik algoritma kullanan çözümün akış şeması
Halihazırda yurtiçinde ve yurtdışında yürütülen dağıtılmış enerji depolama sistemlerinin optimizasyon planlaması üzerine yapılan araştırmaya dayanarak, çoğu teknik veya ekonomik veya teknik ve ekonomik kapsamlı hedeflere dayalı olarak objektif bir işlev oluşturur ve enerji depolamanın kendisi ve sistem operasyonu kısıtlamaları altında optimizasyon gerçekleştirir. Sorunu çözmek için, amaç işlevi genellikle tek amaçlı bir optimizasyona entegre edilebilir ve kısıtlamalar eşitlik kısıtlamalarını ve eşitsizlik kısıtlamalarını içerir.Optimizasyon problemi üzerinde birçok araştırma yapılmıştır ve bunları çözmek için genetik algoritmalar gibi akıllı çözüm algoritmaları kullanılmıştır.
Ek olarak, kullanıcı tarafında enerji depolama ekipmanı planlarken, yerleştirme sorunu yoktur ve Çin şu anda endüstriyel ve ticari kullanıcılar için kullanım süresi elektrik fiyatları ve iki parçalı bir elektrik fiyatı politikası uyguladığından, kullanıcı tarafında dağıtılmış enerji depolamanın tanıtımı çoğunlukla ekonomik bir bakış açısıyla yapılmaktadır. Elektrik faturalarını azaltmak veya geliri en üst düzeye çıkarmak amacıyla enerji depolama yapılandırma araştırması yapın. Tablo 1, 2017'de Jiangsu'da kullanıcı tarafında dağıtılmış enerji depolamanın planlanmasını ve inşasını göstermektedir. Tablo 1'den, mevcut kullanıcı enerji depolama inşaat hedeflerinin hala talep yanıtına (yayılma arbitrajı) ve güç kaynağı güvenilirliğinin iyileştirilmesine dayandığı ve güç şebekesinin destekleyici rolünün esas olarak zirveleri kesmek ve vadileri doldurmak olduğu görülebilir.
Tablo 12017'de Jiangsu Eyaletinde kullanıcı tarafı enerji depolama planlaması ve inşaatı (1 MW'ın üzerinde kapasite)
Farklı senaryolarda dağıtılmış enerji depolamanın amaç işlevi ve kısıt koşulları Tablo 2'de gösterilmektedir.
Tablo 2 Farklı uygulama senaryolarında amaç işlevi ve kısıtlama koşulları
(Tablo 2'de: m, enerji depolama sisteminin yıllık devreye alma sayısıdır; n bölümü > )
Genel olarak, yurtiçinde ve yurtdışında dağıtılmış enerji depolama planlaması üzerine birçok çalışma yapılmıştır, ancak mevcut araştırma, Çin'in dağıtım ağında dağıtılmış enerji depolamasının güçlü gelişiminin arka planı olan belirli uygulama senaryoları altında rutin planlama araştırması yapmaktır. Daha sonra, dağıtılmış enerji depolama sistemlerinin kullanım verimliliğini artırmak ve şebeke kaynaklarını tam anlamıyla mobilize etmek için, şebeke uygulamaları için dağıtım ağındaki mevcut enerji depolama kaynaklarına dayalı ek planlama teknolojisi araştırması yapmak gerekir. Havuzda toplanabilecek mevcut enerji depolama kaynakları temelinde, dengelerin tahsisi ve dağıtımı ile ilgili araştırmalar yapılacaktır.
2 Şebekeye yönelik uygulama modu
Yeni enerji ve kentsel yükün hızla gelişmesiyle birlikte, güç şebekesi operasyonunun tepe ve frekans düzenlemesindeki baskısı ve yeni enerji tüketimi artmaktadır.Elektrik şebekesinin optimize edilmiş operasyonuna talep tarafındaki çeşitli kaynakların katılması kaçınılmaz bir eğilimdir.
2.1 Enerji depolama, dağıtım ağının optimize edilmiş çalışmasına katılır
Enerji depolama sistemi, kesintili enerji güç dalgalanmalarının düzeltilmesinde, tepe traşlanmasında ve vadi doldurulmasında, gerilim kalitesinin iyileştirilmesinde, hızlı güç ayarı ve hem besleme hem de depolama kapasitesi özellikleri ile yedek güç sağlanmasında önemli rol oynamış bir güç dağıtım ağıdır. Yaygın olarak erişilen dağıtılmış enerjinin esnek ayarını ve ağın optimize edilmiş çalışmasını gerçekleştirmenin anahtarı. Dağıtım ağına büyük miktarda yenilenebilir enerji bağlandığında, çıkışının dalgalanması dağıtım ağının voltaj kalitesini olumsuz etkileyecek ve hatta voltajın sınırı aşmasına neden olacaktır.Enerji depolama cihazlarının kullanımı erişim düğümünün yenilenebilir enerjisini etkileyebilir. Ve yük tepe-kesme ve vadi doldurma, böylece güç dalgalanmalarını bastırır, gerilim aşımı riskini azaltır ve dağıtım ağının yeni enerjiyi kabul etme yeteneğini geliştirir; aynı zamanda, enerji depolama sistemine erişim, dağıtım ağının güç akışını da iyileştirebilir. Ağ kayıplarını azaltın ve dağıtım ağının çalışmasını optimize edin. Ek olarak, mikro şebekede birden fazla alt enerji depolama sistemini paralel olarak bağlamak, enerji depolama sisteminin kapasitesini artırabilir.Enerji depolama sisteminin hızlı güç ayarlama özelliğini kullanarak, tüm izole şebeke sistemi için kararlı voltaj ve frekans desteği sağlayabilir ve mikro şebeke sisteminin çalışmasını sürdürebilir. kararlı.
2.2 Enerji depolama, sistem yardımcı hizmetlerine katılır
Enerji depolama sistemi, sistem yardımcı hizmetlerine katılarak güç şebekesini destekleyebilir Uygulama modları, esas olarak frekans modülasyonunu ve pik tıraşlamayı içerir.
Geleneksel termik güç ünitelerinden farklı olarak, yenilenebilir enerji güç üretim sistemleri düşük ataletli sistemlerdir, sanal senkronizasyon veya sanal atalet kontrol stratejileri ile belirli sönümleme özellikleri elde edilebilmesine rağmen etkileri sınırlıdır. Şebekeye bağlı çok sayıda fotovoltaik enerji santrali veya rüzgar çiftliği, güç sisteminin ataletini azaltacak, güç şebekesinin frekansı ayarlama kabiliyetini zayıflatacak ve güvenli ve istikrarlı çalışmasını etkileyecektir. Enerji depolama sistemlerinin kullanımı, aktif güç dalgalanmasını azaltmak için tepe kesme ve vadi doldurma işlerini gerçekleştirebilir; ayrıca yenilenebilir güç kaynaklarının frekans ayarlamasına yanıt verme yeteneğini geliştirebilir ve düşük ataletli sistemlerin birincil frekans modülasyon özelliklerini iyileştirebilir. Fotovoltaik güç istasyonu veya rüzgar çiftliği sistemin frekans ayarlamasına yanıt vermek için yeterli olmadığında, enerji depolama sistemi, yeni enerji güç istasyonunun şebekenin frekans değişimine yanıtını tamamlamak için gücü serbest bırakabilir veya emebilir.
Mevcut araştırma çoğunlukla, büyük kapasiteli merkezi enerji depolama güç istasyonlarının büyük elektrik şebekesine desteklenmesine odaklanmıştır. Literatür, batarya kapasitesi, voltaj ve akım gibi faktörleri göz önünde bulundurarak tepe kesimi ve vadi doldurma için bir batarya modeli oluşturmuştur. Yük tahmini temelinde, literatür, enerji depolama güç istasyonunun şarj ve deşarj dengesi perspektifinden güç istasyonunun şarj etme ve boşaltma işlem durumunu belirlemek için marjinal bir yük değeri kullanan bir kontrol şeması önermektedir. Gerçek zamanlı yük ile tahmin edilen yük arasındaki sapma problemini hedefleyerek, tahmin edilen enerji depolama gücü değeriyle birlikte elektrik santralinin gerçek zamanlı çalışma kontrolünü ayarlamak için bir yöntem önerilmiştir. Literatür, optimizasyon modeline şarj ve deşarj sayısı sınırı ve deşarj derinliği sınırı gibi süreksiz kısıtlamalar getirebilen ve pil gücünü keserek optimizasyonu kesintili kısıtlamalarla çözebilen dinamik programlamaya dayalı gerçek zamanlı değiştirilmiş bir optimizasyon kontrol stratejisi önermektedir. Sorun, kontrol algoritması, China Southern Power Grid megawatt lityum-iyon pil enerji depolama gösteri projesine başarıyla uygulandı. Literatür, dağıtılmış pil enerji depolama sistemleri için yeni bir tür koordineli kontrol algoritması önermektedir. Ana kontrol merkezi simülasyon sistemindeki bitişik batarya enerji depolama sistemlerini gruplandırır ve kontrol eder ve her batarya enerji depolama sistemine şarj veya deşarj işlem sinyalleri gönderir, bu da ızgara tepe traşına ve vadi doldurmaya uygulanabilmektedir.
Genel olarak konuşursak, mevcut araştırmaların çoğu, merkezi büyük kapasiteli enerji depolama sistemlerine odaklanır ve şebeke yardımcı hizmetlerine katılan dağıtılmış enerji depolamasının işbirliğine dayalı kontrol teknolojisi üzerine çok az araştırma vardır. Büyük ölçekli dağıtılmış enerji depolama yakınsama etkisinin dinamik bir simülasyon modeli nasıl oluşturulur, çok noktalı dağıtılmış enerji depolamayı ve esnek yükü koordine eder ve kontrol eder, ilgili içeriğin derinlemesine araştırılması ve uygulanması acildir. Literatür, yük toplayıcı kavramını tanımlar, böylece talep yanıtına katılan ve yardımcı hizmetler sağlayan enerji depolamaya genişletilebilir. "Kaynak toplayıcıları" olacaktır.Gelecekte, kaynak toplayıcılar, güç piyasası işlemlerine katılmak için birkaç dağıtılmış enerji depolama kullanıcısı toplayacaktır. Temel çerçeve Şekil 2'de gösterilmektedir.
Şekil 2 Şebeke dağıtım işlemlerine katılan dağıtılmış enerji depolama yakınsamasının (kaynak toplayıcı) şematik diyagramı
3 Anahtar enerji depolama ekipmanının geliştirilmesi
Akıllı şebekelerin geliştirilmesi ve dağıtılmış güç kaynaklarının sürekli artmasıyla birlikte, dağıtılmış enerji depolaması için anahtar ekipman geliştirme talebi daha acil hale geliyor. Temel ekipman temel olarak yüksek verimli, tak ve çalıştır dönüştürücüler, geniş alan düzenlemesini destekleyen yerinde izleme ekipmanı ve koordineli kontrol ekipmanı içerir.
3.1 Yüksek verimli, tak ve çalıştır enerji depolama dönüştürücü ekipmanı
Bazı özel durumlarda, dağıtılmış enerji depolama ekipmanının şebekeye bağlı ve şebekeden bağımsız iki çalışma moduna sahip olması gerekir.Bu iki çalışma modu arasındaki geçiş, kullanıcılar veya şebeke üzerindeki etkiyi ve etkiyi azaltmak için olabildiğince sorunsuz olmalıdır. Dağıtılmış enerji depolama ekipmanına esnek erişim ve çıkış sağlayan kontrol teknolojisi, dağıtılmış enerji depolama ekipmanının tak ve çalıştır işlevini gerçekleştirmenin temelidir. Şebekeye bağlı anahtarlamanın adalama işlemi için telafi algoritması ve adalama anahtarlamasının adalama sürecinin ön senkronizasyon yöntemi ile iki tür çalışma koşulu sorunsuz bir şekilde değiştirilebilir. Spesifik kontrol stratejisi Şekil 3 ve Şekil 4'te gösterilmektedir ve şekildeki değişken tanımlamalar literatüre atıfta bulunmaktadır.
Şekil 3 Şebekeye bağlı anahtarlama adası kontrol stratejisi
Şekil 4 Ada değiştirme için şebekeye bağlı kontrol stratejisi
Dağıtılmış enerji depolama sistemlerinin verimliliğini artırmak için, yeni orta nokta kelepçesi (A-NPC) topolojisine dayanan üç seviyeli dönüştürücü, yalıtımlı geçit bipolar transistörünü (IGBT) azaltmak için yararlı olan çıkış voltajı dalga biçiminin kalitesini iyileştirebilir. ) Anahtarlama cihazlarının maliyetini düşürmek için gerilime, IGBT kaybına ve sistemin genel verimliliğini artırmak için endüktans kaybına karşı dayanıklıdır, bu nedenle çok çeşitli uygulama olanaklarına sahiptir. A-NPC üç seviyeli topolojisine dayanan literatür, batarya enerji depolama dönüştürücüsünün ana devresini tasarladı, dönüştürücü sistem denetleyici yazılımını ve donanımını geliştirdi ve dönüştürücü orta nokta voltaj kontrol mekanizmasını inceledi.
Şu anda, tek bir enerji depolama dönüştürücü cihazının kesintisiz anahtarlama kontrol stratejisi üzerine birçok araştırma var, ancak cihazın tak ve çalıştır elektrik / iletişim arayüzü teknolojisinin nasıl gerçekleştirileceği ve sistem üzerindeki etkiyi azaltmak için cihaz şebekeye bağlandığında esnek erişim / çıkış nasıl gerçekleştirilecek? Farklı uygulama modları altında sorunsuz anahtarlama kontrol teknolojisi hakkında çok az araştırma vardır ve ilgili içerik hakkında derinlemesine araştırmaya acilen ihtiyaç vardır.
3.2 Enerji depolama sisteminin yerinde izleme ekipmanı
Batarya enerji depolama sistemi genellikle enerji depolama bataryaları, batarya yönetim sistemleri, iki yollu dönüştürücüler ve izleme sistemlerinden oluşur ve 10 kV ve üzeri bir gerilim seviyesine yükseltici bir transformatör ile bağlanır. Enerji depolama izleme sistemi ve pil yönetim sistemi, iki yönlü dönüştürücü ve üst seviye dağıtım sistemi, enerji depolama sisteminin izlenmesi, çalışma kontrolü ve enerji yönetimini gerçekleştirmek için yüksek hızlı iletişim protokolleri ve iletişim ağları aracılığıyla bilgi etkileşimi ve iletimini gerçekleştirir. Farklı uygulama senaryolarına ve dağıtılmış enerji depolama sistemlerinin gereksinimlerine yanıt olarak, enerji depolama izleme sistemi, her bir enerji depolama dönüştürücüsünün şarj ve deşarj gücünü gerçek zamanlı olarak kontrol etmek ve yönetimi optimize etmek için pilin, iki yönlü dönüştürücüler ve enerji depolama sistemindeki diğer destekleyici ekipmanın çalışma durumuna dayanır. Enerji depolama batarya sisteminin şarj ve deşarj enerjisi sadece çeşitli senaryolarda batarya enerji depolama sisteminin uygulama hedeflerini gerçekleştirmekle kalmaz, aynı zamanda batarya sisteminin optimum planlama yönetimini gerçekleştirir, batarya bozulmasını etkin bir şekilde yavaşlatır ve enerji depolama sisteminin verimli, güvenli, güvenilir ve ekonomik çalışmasını gerçekleştirir. . Enerji depolama izleme sisteminin tasarımı, gerçek zamanlı izleme ve verimli kontrol işlevlerini tamamlayabilen ve enerji depolama sisteminin kararlılığını artırabilen IEC 61850 standardını takip etmelidir.Ana bağlantılar arasında bilgi toplama, durum izleme, uzaktan kontrol ve insan-bilgisayar etkileşimi yer alır. Enerji depolama izleme sisteminin topolojisi Şekil 5'te gösterilmektedir.
Şekil 5 Enerji depolama izleme sisteminin topoloji yapısı
Farklı ulusal koşullar, elektrik şebekelerinin farklı üretim ve işletim yöntemleri ve yüksek fiyatlar nedeniyle, Çin'de yabancı izleme sistemlerinin tanıtılması ve uygulanması zordur. Gelecekte enerji depolama izleme teknolojisi ve talebinin gelişimi göz önünde bulundurulduğunda, gelişmiş optimize edilmiş kontrol ve programlamanın gerçekleştirilmesi ve küçük ve orta ölçekli dağıtılmış projelerin çok alanlı düzenine uygun bağımsız fikri mülkiyet haklarına sahip düşük maliyetli bir enerji depolama izleme sistemi geliştirmek zorunludur.
3.3 Enerji depolama sistemi koordineli kontrol ekipmanının çok noktalı yerleşimi
Dağıtılmış güç kaynaklarına, yük türlerine ve dağıtım ağının farklı çalışma modlarına dayanan çok kaynaklı koordineli kontrol, ana-bağımlı kontrol, eşler arası kontrol ve diğer ilgili kontrol stratejileri aracılığıyla, her düğümün voltaj farkı tarafından üretilen sirkülasyon akımını bastırır ve DC bara voltajının kararlılığını kontrol eder , Dağıtım ağındaki her güç kaynağının koordineli kontrolünü gerçekleştirin. Yaygın olarak kullanılan kontrol teknolojileri, çok ajanlı sistem DC voltaj kararlılığı kontrol stratejisini, voltaj hiyerarşik koordineli kontrol stratejisini ve dinamik sanal atalet bazlı dağıtılmış güç kontrolünü içerir. Şebeke dışı çalışma koşulları için, birden fazla enerji depolama invertörü paralel olarak çalıştırıldığında, tüm mikro şebeke sistemi için kararlı voltaj ve frekans desteği sağlamak gerekir, ancak invertör eşdeğer çıkış empedansındaki ve hat empedansındaki fark güce neden olacaktır. Düzensiz dağıtım ve aşırı dolaşım, tüm mikro şebeke sisteminin kararsızlığına neden olmuştur. P-U ve Q-f sarkma kontrol stratejileri, çoklu enerji depolamalı inverterler arasında güç dağıtımı sorununu çözebilir. İnvertörler arasındaki dolaşım akımı için, dönüştürücünün eşdeğer çıkış empedansının dirençli görünmesini sağlamak için sanal empedans teknolojisi eklenebilir, böylece dolaşım akımı bastırılır; farklı pil sistemleri için şarj durumu farklıdır ve güç kontrolü dış döngüsü aküye göre uygulanabilir. Sistemin şarj durumu, şebeke dışı durumda birden fazla eviricinin koordineli kontrolünü gerçekleştirmek için gücü makul şekilde tahsis eder. Düşüş kontrolü, şebeke dışı yerel çoklu eviricilerin paralel kontrolü için uygundur.Dağıtım ağında dağıtılmış enerji depolaması için, genellikle şebekeye bağlanır ve farklı düğümlere dağıtılır. Geniş alan düzenine sahip dağıtılmış enerji depolama sistemleri için koordineli kontrol ekipmanının geliştirilmesi için, enerji depolama sisteminin genişletilmiş bir bilgi modelini oluşturmak, farklı düğümlerde enerji depolama sisteminin iletişimini ve veri paylaşımını gerçekleştirmek ve optimum güç kalitesi indeksini kullanmak için IEC 61850 iletişim standardını takip etmek gerekir. Veya maksimum ekonomik fayda, geniş bir alan düzeninde dağıtılmış enerji depolama sisteminin koordineli kontrolünü gerçekleştirmek için kontrol yazılımı yazmanın amacıdır. Literatür, dağıtılmış enerji depolama sistemlerine ek olarak, elektrikli araç güç pillerinin özelliklerinin analizine dayalı olarak elektrikli araçlar için dağıtılmış enerji depolama kavramını ortaya koymaktadır. Batarya kısıtlamalarının, şebeke kısıtlamalarının ve araç sahibi kısıtlamalarının karşılanması temelinde, elektrikli araçlar için dağıtılmış enerji depolaması için bir kontrol stratejisi önerilmektedir.
Şu anda, uluslararası dağıtılmış enerji depolama koordineli kontrol ekipmanının araştırılması ve geliştirilmesi de emekleme aşamasındadır. Örneğin, Alman enerji tedarik şirketi SENEC.IES'nin şu anda "Ekonomik Şebeke" planına katılan 2000 kullanıcısı var, ev kullanıcıları kuruyor " "Çift Yönlü Enerji Yönetim Sistemi" (BEMI olarak kısaltılır), kullanıcıların elektrik tüketim verilerini her 15 dakikada bir depolar ve kullanıcıların elektrik tüketim alışkanlıklarını kayıt altına alır.Elektrik fiyatları değiştiğinde, BEMİ dağıtılmış enerji depolama sistemini kontrol ederek elektriğin zaman ve elektrik tüketimini kontrol eder. Şu anda, Çin'de dağıtılmış enerji depolamayla ilgili ürün bulunmamaktadır. Ana neden, benzer işlevleri elde etmek için mikro şebeke denetleyicileri ödünç almaktır. Bununla birlikte, mikro şebeke denetleyicileri çoğunlukla yerel kontrol için kullanılır ve nadiren geniş alan çok noktalı dağıtımla ilgili işlevleri içerir. Aynı zamanda, mikro şebeke denetleyicileri eksik Akü enerji depolama sistemi çevrimiçi algılama, şarj ve deşarj optimizasyonu kontrolü ve korumasının ilgili işlevleri için dağıtılmış enerji depolama sisteminin kapsamlı kontrolünü ve optimizasyonunu gerçekleştirmek zordur.
Dağıtım ağı tarafında dağıtılmış enerji depolamanın hızla gelişmesiyle birlikte, şebeke odaklı enerji depolama kaynağı toplama uygulamaları, batarya enerji depolama ekipmanı, V2G aracılığıyla şebekeye bağlanan elektrikli araçlar, ısı depolama kazanları ve buz depolama merkezi klima gibi dağıtılmış enerji depolama ekipmanlarını içerecektir. Birden fazla cihaz arasında koordineli kontrol yoluyla, Şekil 6'da gösterildiği gibi, güç şebekesi tepe kesme ve frekans modülasyonu gibi uygulamalara katılır. Bu süreçte, enerji depolama sisteminin koordineli kontrol ekipmanı, programlama talimatlarının ayrıştırılması, enerji depolama ekipmanının koordineli kontrolü, enerji depolama izleme ve koruma ve çoklu uygulama işlevi anahtarlama gibi üst düzey programlamada ve dağınık dağıtılmış enerji depolama kaynaklarında rol oynar.
Şekil 6 Şebeke uygulamaları için dağıtılmış enerji depolama koordinasyon kontrolünün blok diyagramı
4 Enerji depolama iş modeli değerlendirmesi
4.1 İş modeli
Dağıtılmış yenilenebilir enerji enerji üretimi ve akıllı mikro şebeke için önemli bir destekleyici teknoloji olarak, dağıtılmış enerji üretimi ve mikro şebeke sistemlerinde dağıtılmış enerji depolama, yalnızca sistem işletim kontrolüne katılmakla kalmaz, aynı zamanda kullanım süresi elektrik fiyat mekanizması altında olduğu gibi karşılık gelen ekonomik faydaları da sağlar. , Düşük depolama ve yüksek dağıtım yoluyla arbitraj elde edebilirsiniz.Sanayi ve ticari kullanıcıların iki parçalı elektrik fiyatı altında, temel elektrik fiyatlarını düşürerek veya kullanıcı talep yanıt yetenekleri sağlayarak, kullanıcıların en yüksek yük güç tüketimini azaltmalarına ve talep yanıt hizmetlerini kazanmalarına yardımcı olarak kullanıcıların elektrik faturalarından tasarruf edebilirsiniz. Ücretler vb. 2016 yılında Ulusal Enerji İdaresi, "Üç Kuzey" Bölgesinde Elektrik Enerjisi Yardımcı Hizmetler Tazminat (Piyasa) Mekanizmasının Pilot Çalışmasına Katılmak için Elektrik Enerjisi Depolamasının Teşvik Edilmesine İlişkin Duyuru "yayınlamıştır. Enerji depolama tepe traşı anlatılır.Kullanıcı tarafında kurulan elektrik enerjisi depolama tesisleri sadece katalog elektrik fiyatlarını yapmakla kalmaz, aynı zamanda kendi başına düşük seviyeli şarj gücü satın almak için doğrudan elektrik işlemlerine de katılabilir.Kişisel kullanım için kullanılabilir veya dağıtılmış güç kaynağı olarak değerlendirilebilir. Yakındaki güç kullanıcılarına elektrik satmak; Kullanıcı tarafında inşa edilen belirli ölçekli bir elektrik enerjisi depolama tesisi, bağımsız bir pazar varlığı olarak veya frekans modülasyonu, derin tepe tıraş ve başlat-durdur tepe tıraş gibi yardımcı hizmetlere katılmak için elektrik üretim şirketleriyle ortak olarak kullanılabilir. Bildirim, sistemin yardımcı hizmetlerine katılmak için elektrik enerjisi depolamanın kimliğini açıklığa kavuşturdu.Mevcut elektrik piyasası ortamında, düşük depolama ve yüksek enerji üretimi yoluyla gelir elde etmenin uygun bir yoludur.
Mevcut piyasa ortamından yola çıkarak, enerji depolama ekipmanının karlılığı politikalarla desteklenmektedir. Mevcut araştırmalar da buna dayanmaktadır. Literatür iki aşamalı bir planlama stratejisi modeli önermektedir. Modelin ana amacı depolamayı en iyi şekilde kontrol etmektir. Elektrik satış şirketinin kârını maksimize etmek için eğriyi şarj edebilir ve boşaltabilir. Akıllı toplulukların mevcut teknolojik gelişimine göre, elektrik, su ve gaz, mikro şebeke dağıtılmış enerji yönetimi ve elektrikli araç şarjı ve ilgili enerji tasarrufu teknolojilerinin gelişmiş ölçümünün kapsamlı değerlendirmesine dayanan akıllı toplulukların iş modeli, yatırım tahsis türlerine ayrılmıştır, Kar modeli ve fayda hesaplama analizinin üç yönü tartışılmış ve her bir programın avantajları ve dezavantajları ayrıntılı olarak analiz edilmiştir.
Şu anda, dağıtılmış fotovoltaik kombinasyonu ile oluşturulan dağıtılmış optik depolama sistemi, yurtdışında birçok ticari uygulamaya sahiptir.Farklı ülkelerde, dağıtılmış optik depolama gücü üretiminin uygulama odağı farklıdır. California'nın endüstriyel ve ticari alanda dağıtılmış projesi Çoğunlukla, Avustralya ve Almanya pazarları evlerde enerji depolamaya odaklanmaktadır. Örnek olarak Almanya'nın SENEC.IES şirketini ele alalım Şirket, akü üzerinde ana kontrole sahip olan ve şebeke "sıfır elektrik fiyatı" olduğunda şebekeden şarj edilecek aküyü kontrol eden bir "bedava öğle yemeği" modeli gerçekleştirmek için kullanıcı tarafında enerji depolamayı bir araya getiriyor. Kullanıcılar, çatıdaki fotovoltaiklerin ürettiği kendi kendine elektrik tüketimini en üst düzeye çıkararak ve SENEC.IES tarafından kullanıcılara sağlanan "ücretsiz depolanan elektriği" kullanarak daha düşük elektrik faturalarından yararlanır. SENEC.IES'nin iş modeli Şekil 7'de gösterilmektedir.
Şekil 7 SENEC.IES'nin iş modeli
Fenecon / Ampard tarafından geliştirilen sanal enerji santrali modeli, Ampard'ın enerji yönetimi modülünü Pro Hybrid enerji depolama sistemi ile entegre ederek kullanıcı tarafında sanal bir enerji santrali olarak kullanılabilir.
Kullanıcılar, kendi üretimlerini ve kendi kullanımlarını artırmak için enerji depolama sistemleri satın alırlar Ampard, bu sistemleri yönetmek için kendi enerji yönetim sistemlerini (Ampard Energy Manager) kullanır ve birincil frekans modülasyon kontrolü ve yedekleme hizmetleri sağlamak için bu enerji depolama sistemlerine sanal enerji santralleri ekler. Fenecon / Ampard'ın iş modeli Şekil 8'de gösterilmektedir.
Şekil 8 Fenecon / Ampard'ın iş modeli
Dağıtılmış enerji depolama uygulamalarının mevcut durumuna bakıldığında, dağıtılmış enerji depolama sistemleri, yakınsama yoluyla "nokta" kaynakları yoğunlaştırma olasılığına sahiptir ve önceden tanımlanmış kaynak toplayıcı kavramı aracılığıyla, ticari operasyonlar için dağıtılmış enerji depolama kaynaklarının yakınsamasını gerçekleştirmek mümkündür. Bu alandaki uygulama şekillenmeye başlamıştır. Dağıtık enerji depolama operasyonu iş modeli üzerine yurtiçi araştırmalar henüz emekleme aşamasındadır ve ilgili tartışmalar ve analizler hala nispeten sınırlıdır. Politika rehberliğinin ve piyasa talebinin artmasıyla birlikte, çeşitli enerji depolama teknolojilerinin araştırma ve geliştirme, üretim, inşaat ve işletimi ile uğraşan çok sayıda ilgili işletmenin geliştirilmesi beklenmektedir. Dağıtık enerji depolaması, elektrik şebekesinde daha yaygın olarak kullanılacaktır. İş modeli ile ilgili olarak Araştırmanın daha derinlemesine olması gerekiyor.
4.2 Ekonomik değerlendirme
Serbest rekabet gücüne sahip bir enerji piyasasında, ilgili değerlendirme çalışmalarının çoğu, düşük rezerve yüksek ihraç arbitrajı, frekans modülasyonu geliri, rezerv geliri, vb. Gibi elektrik fiyat tahminlerine dayalı olarak, işletme ve bakım maliyetlerini hesaba katarak ve optimum planlama modellerini kurarak operatörlerin gelirlerini hedeflemektedir. Enerji depolama sistemi uygulamalarının faydalarını değerlendirmek için operatörlerin en büyük faydaları elde etmesini sağlamak için enerji depolama sisteminin frekans modülasyon kapasitesini, yedek kapasitesini ve şarj / deşarj stratejisini makul şekilde düzenleyin.
Dağıtılmış enerji depolamanın ekonomik değerlendirmesi için, enerji depolama, politika sübvansiyonları, tepe traşlama ve vadi doldurma gibi çalışma modları ve yeni enerji erişimi ile işbirliği yapmanın faydalarının yanı sıra enerji tasarrufu ve emisyon azaltımı gibi diğer faydaların yatırım ve işletme maliyetlerini ölçmek gerekir. Yeni enerji çıktısının belirsizliğinden dolayı, enerji depolamanın faydalarını nicel olarak değerlendirmek, buna karşılık gelen bir amaç işlevi oluşturmak ve enerji depolama yatırımının fizibilitesini değerlendirmek için tipik günlük çıkarma ve bilgi karar teorisi gibi yöntemler kullanılabilir. Literatür, dağıtılmış fotovoltaik erişimi desteklemek için enerji depolamanın değerini değerlendirmek için bir yöntem önermektedir; bu yöntem, büyük ölçekli dağıtılmış fotovoltaik erişim için benimsenen teknik önlemlerin optimum toplam maliyetine uyum sağlamak üzere iki enerji depolama ve enerji dışı depolama erişimi durumunu hedeflemektedir. Hedef için, iki durumda teknik önlemlerin ve bunlara karşılık gelen maliyetlerin optimum kombinasyonunu optimize etmek ve belirlemek için yıllık güç akışı hesaplama ve akıllı optimizasyon yöntemlerini kullanın ve ardından teknik önlemlerin maliyet bileşimini karşılaştırarak enerji depolamanın değerini değerlendirin. Literatür, yüksek fotovoltaik penetrasyona sahip dağıtım ağlarında enerji depolamaya yapılan yatırımın değerlendirilmesi için kapsamlı bir yöntem önermektedir. Ekonomik ve teknik koşulların kısıtlamaları dikkate alındığında, enerji depolaması esnek bir şekilde tepe traşına ve vadi doldurmaya uygulanabilir ve dağıtım ağının yatırım yükseltmesini geciktirebilir. Enerji depolama sisteminin yeri ve kapasitesi ve kullanım şekli ekonomik fizibiliteyi belirler. Literatür, birim işletim maliyetlerini, bakım maliyetlerini, çevresel faydaları, rüzgar enerjisi üretimini azaltma tazminat faydalarını ve enerji kaybı maliyetlerini içeren kapsamlı bir ekonomik değerlendirme çerçevesi önermektedir. Literatür, dağıtım şebekesinde tepe traşlama ve vadi doldurma için kullanılan kompozit filtre yapısına sahip rüzgar depolama kombine enerji üretim sisteminin ekonomik verimliliğini değerlendirmektedir.
Dağıtılmış enerji depolaması, sistem zirve noktasına katılır ve Amerika Birleşik Devletleri'nde ticarileştirilmiştir.Bu uygulama modeli için, Çin ve Amerika Birleşik Devletleri'nin mevcut uygulama durumu Tablo 3'te gösterildiği gibi karşılaştırılır.
Tablo 3 Çin ve ABD'nin en yüksek seviyede tıraş yardımcı hizmetlerine katılan elektrik enerjisi depolaması dağıtılmış durumunun karşılaştırılması
Tablo 4 Kaliforniya'nın belirli bir bölgesindeki elektrik fiyatı
Tablo 5 Şangay elektrik piyasasının ilgili verileri
Tablo 3'ün karşılaştırmasından, Çin'de enerji depolaması yoluyla şebeke tepe tıraş yardımcı hizmetlerine katılmanın ekonomik olmadığı görülmektedir.Yüksek kaliteli bir yardımcı hizmet kaynağı olarak, enerji depolamanın değerini ölçmeye yönelik politikalar ve düzenlemeler ve politika odaklı teşvikler Enerji depolama endüstrisinde, maliyet düşüşü, endüstrinin kendisinin gelişimi tarafından yönlendirilir ve böylece enerji depolama endüstrisinin sağlıklı bir şekilde gelişmesi sağlanır.
5 Tartışma ve Beklenti
Dağıtılmış güç kaynaklarının elektrik şebekesine büyük ölçekli entegrasyonu ve kentsel ve kırsal dağıtım ağlarındaki bazı doğal sorunlar nedeniyle, dağıtılmış enerji depolama teknolojisi ilgi odağı haline geldi. Son yıllarda dağıtık enerji depolamanın optimizasyonu, yardımcı hizmetlere katılım, anahtar ekipmanların geliştirilmesi ve iş modelleri konularında yurt içi ve yurt dışı araştırmalar yapılmıştır. Bu temelde, ileride aşağıdaki hususlarda derinlemesine tartışmalar yapılacaktır.
1) Tamamlayıcı planlama teknolojisi. Yerel şebekedeki mevcut dağıtılmış enerji depolama kaynaklarının değerlendirilmesine dayalı olarak şebeke yardımcı hizmetlerine katılmak veya şebeke operasyonunu optimize etmek gibi uygulamalar için, ek planlama teknolojisi araştırması yapılır ve küçük bir kazanç elde etmek için anahtar düğümlerde az miktarda enerji deposu kullanılır. Mevcut enerji depolama kaynaklarını çalıştırın ve tam olarak entegre edin.
2) Pik tıraş, frekans modülasyonu ve büyük güç şebekelerinin acil durum müdahalesi, dağıtım şebekelerinin voltaj regülasyonu, temiz enerjinin tam tüketimi ve kaynak şebekelerinin ekonomik çalışması, dağıtılmış enerji depolama ve esnek yükler gibi yanıt kaynaklarının koordineli kontrolü Strateji Araştırması.
3) Anahtar dağıtılmış enerji depolama ekipmanı açısından, farklı topolojik yapılara göre farklı güç seviyelerindeki dağıtılmış enerji depolama ekipmanının parametrelerini optimize etmek ve ekipmanın çalışma verimliliğini artırmak ve operasyonu azaltmak için sistem dinamiklerini ve kararlı durum performans göstergelerini ayarlamak gerekir. Farklı uygulama modlarında dağıtılmış enerji depolama sistemlerinin sorunsuz geçişini sağlamak için bakım maliyetleri. Ayrıca, geniş alanlı çok noktalı çizelgeleme ihtiyaçları için dağıtılmış enerji depolama izleme ekipmanı ve büyük ölçekli dağıtılmış enerji depolama koordinasyonu ve kontrol ekipmanının araştırılması ve geliştirilmesinin acilen gerçekleştirilmesi gerekir.
4) Dağıtık enerji depolamanın ticari operasyonunu ve geliştirilmesini teşvik etme açısından, enerji depolamanın rolü tanınmalı ve enerji depolamaya güç piyasasına katılmak için aynı kimlik verilmelidir. Çin'deki enerji depolama teknolojisinin mevcut gelişiminin esas olarak yenilenebilir enerjiye dayandığı gerçeği göz önüne alındığında, sübvansiyon politikalarının getirilmesi yoluyla enerji depolama endüstrisinin gelişimini teşvik etmek mümkün değildir.Enerji depolama ekipmanının diğer kaynaklarla aynı kimliği elde edebilmesi için yardımcı hizmet pazarının açılması tavsiye edilmektedir. Dağıtılmış enerji depolama yakınsaması, pazar odaklı operasyonlar elde etmek için şebeke yardımcı hizmetlerine katılır.
5) Enerji depolama sisteminin ölçüm ve faturalama yöntemlerini zaman tanecikliği ve konum tanecikliği açısından iyileştirin, enerji depolamanın zaman değerini ve konum değerini ölçün ve rafine yöntemi destekleyen ölçüm ekipmanı geliştirin.
6. Sonuç
Temiz enerjinin devasa merkezi olmayan erişimi ve "kaynak-ağ-yükünün" dostça etkileşim gereksinimleri ile enerji depolama sistemi, tek bir uygulama arka planından çok noktalı yakınsama ve enerji ara bağlantısına geçiş yaptı. Çekirdek yatak teknolojisi olarak enerji depolamalı çoklu enerji tamamlayıcı ve etkileşimli entegre mühendislik uygulaması, üçüncü sanayi devriminin geliştirme vizyonunu çok yönlü bir şekilde özetleyecektir. form.
(Yazar: Li Jianlin, Mahui Meng, Yuan Xiaodong, Wang Zhan, Ge Yue)
Kaynak: Grid Technology
