科技成果——微电网储能应用技术

技术类别 零碳技术

适用范围

电力行业，各类型微电网工程以及分布式风储、光储工程

行业现状

近年来，为充分利用可再生能源、解决分布式发电有效接入电网问题，我国积极开展了微电网的研究工作，并逐步推进建设微电网示范工程。储能系统是微电网的重要组成部分，在微电网中最优化地应用先进储能技术是提高微电网可再生清洁能源接入容量的重要手段，具有积极的节能减碳意义。目前我国先进储能技术研究以及储能技术在微电网中的应用研究尚处于起步阶段，但已经得到了广泛的关注和重视。近年来，先进储能技术已陆续在微电网示范工程中得到了一定的示范应用并取得良好的效果，具有广阔的应用前景和市场空间。

成果简介

1、技术原理

该技术根据微电网项目特点和实际需求确定储能系统在微电网中的功能定位，通过基于先进理论算法的储能定容方法确定储能系统规模容量，根据方案技术研究确定最优化的系统拓扑结构、关键设备选型和运行控制方案，并提供储能系统安装和运维优化建议。该技术使得储能系统在项目中得到合理配置应用，减少设备投资，提高设备使用寿命和运行效率，有效提高微电网对可再生和清洁能源接入容量。

2、关键技术

（1）多种运行模式下的微电网储能系统集成设计技术

通过具有多项自主知识产权的集成设计技术提供不同类型和运行模式下的微电网储能系统工程设计方案，包括确定储能系统功能定位、规模容量、系统架构、设备选型、运行方式、控制保护方案以及提供安装和运维优化建议。

（2）基于全生命周期模型和改进粒子群优化算法的储能系统定容技术

综合考虑项目规划期内资源随机性以及风、光、储的互补特性，以全生命周期成本最低为目标函数，以电源出力平衡、系统可靠性等为约束条件建立模型，优化选取电源和储能系统配置容量，降低微电网在全生命周期投资费用。

（3）基于风电和光伏功率预测的储能系统定容技术

采用快速启动发电设备与储能设备构成联合备用供电结构，基于微电网厂址内风、光资源历史数据和风光功率预测技术，预判全生命周期中快速启动发电设备的最长启动时间内风电和光伏的最大功率波动，以此计算储能设备最小容量，优化储能系统配置。

（4）基于微电网功率平滑控制的混合储能系统技术

储能单元由超导磁体/超级电容和铅酸电池构成，实现超导磁体/超级电容实时提供功率补偿微电网功率波动，铅酸电池作为其能量储存单元。该技术既能提供大功率输出，又可提高储能容量，且能允许储能系统频繁充放电，实现微电网功率平滑控制。

（5）微电网集约式光储热冷系统集成技术

将分布式光伏、储能、供热和供冷设备集成为一体，统一完成电能的收集、储存和应用输出，形成集约化产品。该集成技术可减少设备占地面积，简化设计生产流程和设备接口，降低维护费用，同时也便于模块化管理和扩展，十分适合应用于海岛微电网项目。

3、工艺流程

微电网储能技术实施流程见图1。

图1 微电网储能技术实施流程图

主要技术指标

1、微电网风、光等可再生能源利用率提高5%-20%；

2、储能系统效率提高5%-15%；

3、循环寿命提高5%-20%。

技术水平

该技术获得国家发明专利1项目，实用新型专利3项，并于2015年通过广东省电机工程学会组织的科技成果鉴定。

典型案例

典型用户：南方海上联合开发有限公司

典型案例1

案例名称：珠海万山海岛新能源微电网示范项目东澳岛工程

建设规模：10MW级风光柴储海岛微电网，具有并网和孤网两种运行模式，储能系统为500kW×6h。建设条件：海岛微电源和电网络建设，解决偏远海岛供电问题。主要建设内容：海岛风机、光伏系统、柴油发电厂、储能系统、35kV降压站和10kV电网络等。主要设备：配置储能铅炭电池3600kWh；配置500kW双级式多分支储能变流器1台；采用基于IEC61850的全通信监控方案，配置电池智能管理系统；配置电池热管理系统。储能系统投资约为350万元，建设期为3个月。项目年减排量约739tCO2，碳减排成本为400-600元/tCO2。年产生经济效益约为98.6万元，项目投资回收期约4年。

典型案例2

案例名称：珠海万山海岛新能源微电网示范项目桂山岛工程

建设规模：10MW级风光柴储海岛微电网，具有并网和孤网两种运行模式，储能规模为2000kW×2h。建设条件：海岛微电源和电网络建设，解决偏远海岛供电问题。主要建设内容：海岛风机、光伏系统、柴油发电厂、储能系统、35kV降压站和10kV电网络等。主要设备：配置储能铅炭电池3600kWh；配置500kW双级式单分支储能变流器4台；采用基于IEC61850的全通信监控方案，配置电池智能管理系统。储能系统投资约为550万元，建设期为3个月。项目年减排量约986tCO2，碳减排成本为400-600元/tCO2。年产生经济效益约131万元，投资回收期约4年。

市场前景

随着我国新能源发展战略的持续推进以及微电网技术的日趋成熟，微电网将在海岛、工业园区、办公园区以及偏远缺电地区得到更广泛的实施推广，微电网先进储能应用技术具有广阔的发展空间和应用前景。预计未来5年，国内微电网工程将建设超过300座，预期推广比例将达到5%，项目投资将达到5亿元，可形成的年碳减排能力约为20万tCO2。