张继冬

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要： 随着全球对可再生能源的需求不断增长，分布式风电作为一种清洁、可持续的能源解决方案受到了广泛关注。然而，风电的间歇性和不稳定性给电网的稳定运行带来了挑战。电池储能系统作为一种有效的解决方案，可以提高分布式风电的可用性和可靠性。本文将深入探讨分布式风电电池储能系统的可用性，包括其工作原理、技术挑战、经济可行性以及未来发展趋势。

一、引言

在全球能源转型的背景下，分布式风电作为一种分散式的可再生能源发电方式，具有巨大的发展潜力。然而，由于风能的间歇性和不稳定性，分布式风电的输出功率存在较大的波动，这给电网的稳定运行带来了挑战。为了解决这一问题，电池储能系统被广泛应用于分布式风电领域，以提高风电的可用性和可靠性。

二、分布式风电电池储能系统的工作原理

（一）分布式风电系统
分布式风电系统通常由风力发电机、控制器、逆变器和电网连接设备等组成。风力发电机将风能转化为电能，控制器对发电机的输出功率进行调节，逆变器将直流电转换为交流电并连接到电网。

（二）电池储能系统
电池储能系统主要由电池组、电池管理系统（BMS）、功率转换系统（PCS）和控制系统等组成。电池组用于存储电能，BMS 负责监测和管理电池的状态，PCS 实现电池与电网之间的能量转换，控制系统对整个储能系统进行协调控制。

（三）工作原理
当分布式风电的输出功率大于电网需求时，多余的电能可以通过 PCS 存储到电池组中；当风电输出功率不足或电网需求增加时，电池组中的电能可以通过 PCS 释放到电网中，以满足电网的需求。通过这种方式，电池储能系统可以平滑分布式风电的输出功率波动，提高风电的可用性和可靠性。

三、分布式风电电池储能系统的技术挑战

（一）电池技术

1. 电池容量和寿命
   为了满足分布式风电的储能需求，需要大容量、长寿命的电池。目前，锂离子电池是最常用的电池类型之一，但其容量和寿命仍有待提高。此外，其他新型电池技术，如钠离子电池、液流电池等，也在不断发展和研究中。

2. 电池安全性
   电池的安全性是一个重要的问题，尤其是在大规模储能应用中。电池可能会发生过热、燃烧、爆炸等安全事故，对人员和设备造成严重危害。因此，需要采取有效的安全措施，如电池管理系统、热管理系统等，来确保电池的安全运行。

（二）功率转换系统

1. 效率和可靠性
   PCS 是电池储能系统与电网之间的接口，其效率和可靠性直接影响整个系统的性能。目前，PCS 的效率和可靠性仍有待提高，尤其是在高功率和长时间运行的情况下。

2. 控制策略
   PCS 的控制策略需要根据分布式风电的输出功率和电网需求进行实时调整，以实现**的能量转换和存储。这需要先进的控制算法和技术，如模型预测控制、模糊控制等。

（三）系统集成和管理

1. 系统集成
   分布式风电电池储能系统需要进行系统集成，包括电池组、PCS、BMS、控制系统等的集成。系统集成需要考虑各个部件之间的兼容性、协调性和可靠性，以确保整个系统的稳定运行。

2. 系统管理
   系统管理包括电池管理、能量管理、故障诊断和维护等方面。需要建立有效的管理系统，对电池的状态进行实时监测和管理，优化能量的存储和释放，及时诊断和处理系统故障，以提高系统的可用性和可靠性。

四、分布式风电电池储能系统的经济可行性

（一）投资成本
分布式风电电池储能系统的投资成本主要包括电池组、PCS、BMS、控制系统等设备的采购成本，以及安装、调试和维护等费用。目前，电池储能系统的投资成本较高，这是制约其广泛应用的一个重要因素。

（二）运行成本
分布式风电电池储能系统的运行成本主要包括电池的充放电损耗、PCS 的能量转换损耗、维护费用等。运行成本的高低取决于系统的设计、运行策略和维护管理水平等因素。

（三）收益分析
分布式风电电池储能系统的收益主要来自于以下几个方面：

1. 提高风电的可用性和可靠性，减少弃风限电现象，增加风电的发电量和收益。

2. 参与电网调峰调频等辅助服务，获得相应的补偿收益。

3. 降低电网的建设和运营成本，提高电网的效率和可靠性。

（四）经济可行性评估
通过对分布式风电电池储能系统的投资成本、运行成本和收益进行分析，可以进行经济可行性评估。评估结果表明，在一定的条件下，分布式风电电池储能系统具有较好的经济可行性。例如，在高电价地区、风电资源丰富地区或对电网辅助服务需求较大的地区，分布式风电电池储能系统的应用可以带来显著的经济效益。

五.Acrel-2000ES储能柜能量管理系统

（一）系统概述

安科瑞储能能量管理系统Acrel-2000ES，专门针对工商业储能柜、储能集装箱研发的一款储能EMS，具有完善的储能监控与管理功能,涵盖了储能系统设备(PCS、BMS、电表、消防、空调等)的详细信息,实现了数据采集、数据处理、数据存储、数据查询与分析、可视化监控、报警管理、统计报表等功能。在高级应用上支持能量调度,具备计划曲线、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。

（二）系统功能

1.实时监测

系统人机界面友好，能够显示储能柜的运行状态，实时监测PCS、BMS以及环境参数信息，如电参量、温度、湿度等。实时显示有关故障、告警、收益等信息。

2.设备监控

系统能够实时监测PCS、BMS、电表、空调、消防、除湿机等设备的运行状态及运行模式。

PCS监控：满足储能变流器的参数与限值设置；运行模式设置；实现储能变流器交直流侧电压、电流、功率及充放电量参数的采集与展示；实现PCS通讯状态、启停状态、开关状态、异常告警等状态监测。

BMS监控：满足电池管理系统的参数与限值设置；实现储能电池的电芯、电池簇的温度、电压、电流的监测；实现电池充放电状态、电压、电流及温度异常状态的告警。空调监控：满足环境温度的监测，可根据设置的阈值进行空调温度的联动调节，并实时监测空调的运行状态及温湿度数据，以曲线形式进行展示。UPS监控：满足UPS的运行状态及相关电参量监测。

3.曲线报表

系统能够对PCS充放电功率曲线、SOC变换曲线、及电压、电流、温度等历史曲线的查询与展示。

4.策略配置

满足储能系统设备参数的配置、电价参数与时段的设置、控制策略的选择。目前支持的控制策略包含计划曲线、削峰填谷、需量控制等。

5.实时报警

储能能量管理系统具有实时告警功能，系统能够对储能充放电越限、温度越限、设备故障或通信故障等事件发出告警。

6.事件查询统计

储能能量管理系统能够对遥信变位，温湿度、电压越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。

7.遥控操作

可以通过每个设备下面的红色按钮对PCS、风机、除湿机、空调控制器、照明等设备进行相应的控制，但是当设备未通信上时，控制按钮会显示无效状态。

8.用户权限管理

储能能量管理系统为保障系统安全稳定运行，设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如遥控的操作，数据库修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

六、相关平台部署硬件选型清单

七、结论

分布式风电电池储能系统作为一种有效的解决方案，可以提高分布式风电的可用性和可靠性，促进可再生能源的发展。然而，分布式风电电池储能系统也面临着一些技术挑战和经济可行性问题。未来，需要通过技术创新、政策支持和市场需求增长等多方面的努力，推动分布式风电电池储能系统的发展和应用。相信在不久的将来，分布式风电电池储能系统将成为分布式能源系统的重要组成部分，为全球能源转型和可持续发展做出贡献。

参考文献

[1］张敏吉，梁嘉，孙洋州.分布式风电-电池储能系统可用性分析

[2］吕靖峰．我国风能产业发展及政策研究[D]．北京：民族大学，2013

[3] 企业微电网设计与应用手册2022.05版.

作者简介：

张继冬，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司，手机：18717707094（微信同号）