儲能系統是如何為你減免電費支出？

2022年年初，廣東地區電改后拉大了峰平谷電價價差，同時實施的還有尖峰電價。對于部分用電需求在峰頂的企業，用電成本蹭蹭上漲。工商業尖峰電價一度漲至1.5元/KWh。而谷電電價卻只要0.25元/KWh左右。

儲能系統在谷電/平電時段進行充電，尖峰或峰電時段進行放電，一方面緩解了電網壓力，一方面又降低了用電價格。

從經濟角度分析儲能系統的必要性

儲能系統充放電方式

在電價較低時段進行充電，電價較高時段進行放電，利用廠區用電的峰谷價差獲取利潤，儲能系統同時還可以解決超出變壓器容量之外的負荷的供電問題和作為廠區重要負荷的應急備用電源。

本工程儲能系統采用“并網不上網”的運行方式。根據電網峰平谷時段劃分，儲能系統采用每天兩充兩放的運行策略，白天8：00-12：00或者17：00-21：00進行放電，晚上電價為谷時00：00-8：00進行充電，最大輸出電量不能超過用戶負荷所需電量。

儲能電站的電量只需滿足自用電負荷，不允許向電網反送電，本項目進行負荷跟蹤，電流和電壓采自10kV關口計量側；另外在10kV進線側配置防逆流保護裝置，本項目需配置1臺防逆流保護裝置，在出現逆流時切除相應的儲能電站，在用電負荷達到一定需求時防逆流保護自動投入相應的儲能電站。

采用40尺1000kW/2000kWh的標準集裝箱儲能系統；標準集裝箱儲能系統采用All In One 的設計理念，將磷酸鐵鋰電池模組、電池管理系統、儲能雙向變流器、消防系統、環境控制系統、就地監控系統等多個子系統有機配置于一個標準集裝箱內，實現谷電峰用、需量控制、配電增容、后備電源等功能。

標準集裝箱儲能系統的每個集裝箱兩臺500kW的儲能變流器PCS、以及鋰離子電池簇組成，同時還含有低壓交流配電箱、電池控制柜、SCU就地監控系統、消防、照明、空調等設備。

儲能電池模塊

系統儲能部件采用的磷酸鐵鋰電池（LFP）具有比能量高、更長的循環壽命、更大的充放電倍率和安全無污染等特點，已廣泛應用于電動汽車、削峰填谷、調頻、調峰、應急備用電源等儲能領域。

儲能電池一般采用模塊化的組成方式，由電芯組成模組，模組放于電箱內，電箱組成電池柜，成為一個儲能單元。

儲能變流器（PCS）

功率變換系統（PCS）是儲能系統中的重要組成部分，主要功能是在放電過程中，將儲能電池放出的直流電逆變成交流電；在充電過程中，將電網上的交流電整流成直流電，用來給儲能電池充電。并在充放電過程中對電池進行管理。功率變換系統功能、性能要求應與儲能單元需求相匹配，并應符合下列要求：

? 應具備并網充電、并網放電、離網放電三種基本功能;

? 應具有有功功率連續可調功能;

? 應具有無功功率調節能力;

功率變換系統的功能應符合下列要求：

? 應采集功率變換系統交、直流側電壓、電流等模擬量和裝置正常運行、告警故障等開關量信息。

? 應接受電池管理系統上送的電池電壓、溫度、計算電量等模擬量和故障告警等開關量保護、聯合控制所需信息。

? 應完成裝置運行狀態的切換及控制邏輯，且應包括功率變換系統的啟停、控制方式的切換、運行狀態的轉換。

? 應具備保護功能，確保各種故障情況下的系統和設備安全。

電池管理系統（BMS）

BMS系統采用四級構架，電池模組級BMS-BMU,電池簇級BMS-BCU，電池堆級BMS-BSU, 系統級BMS-SCU。

BMU(Battery Module Monitoring Unit)電池組監護單元,該單元集電池運行信息監測采集、被動充電/放電均衡管理(均衡電流大于100mA)、在線內阻測試、故障診斷等功能于一體。

BCU(Battery Cluster Control Unit)支路控制單元,BCU通過BMU收集所有電池模組的信息，同時采集整簇電池的總電壓和電流，通過配合簇高壓箱內的電氣保護元件，在電池簇充放電過程對電池組出現的異常進行報警和保護；

BSU(Battery Stack Control Unit)電池堆控制單元,該管理單元對BCU上傳的電池實時數據進行數值計算、性能分析、報警處理及記錄存儲, 對多簇并聯的電池堆出現的異常進行報警和保護；

通過以上三級BMS實現全面電池信息管理，在線SOC、SOH估算，無損主動均衡充放電管理，電池系統自我故障診斷和保護功能等功能。

為了提升系統可靠性和儲能系統整體性能，本項目電池管理系統增配了SCU(System site control Unit) 儲能電池系統就地協調控制單元，實現以下功能：

l 與儲能箱動環監測系統聯合，實現儲能系統全方位溫度管理，制定合理的溫度管理策略，保證電池工作允許的溫度區間，提升電池系統溫度一致性，降低溫控系統運行功耗，提升儲能系統效率。

l 與儲能消防控制系統、動環監測系統、電氣保護機構聯合，綜合電池信息、儲能箱內動環信息和消防系統探測信息，實現儲能系統全方位的消防預警、保護與聯動，提供高可靠的消防安全保證，做到有效防范、早發現、有效隔離和保護。

l 與儲能PCS聯合，協調匹配電池系統3級保護和PCS保護動作時序和邏輯，充分考慮儲能系統內保護單元動作時序、動作延時以及局部故障保護失效的可能性，設計保護的分級動作和聯動機制。在確保儲能系統運行安全的條件下實現電池堆內簇間均衡和缺簇運行等功能，進一步提升系統可靠性。

l 與站級儲能監控系統SCS聯合，對儲能電站子系統的儲能系統子單元進行儲能電站整體的協調保護，實現儲能系統子單元之間的協調管理和均衡，保證儲能電站運行安全。

系統控制柜

儲能箱內配置系統控制柜具備直流匯流和通信管理兩部分主要功能。其中系統控制柜的直流匯流作用主要是將各電池簇并聯匯流，并輸出至儲能變流器，配合系統監控裝置對其輸出電壓、電流以及絕緣情況等進行監測。

系統控制柜的通信、保護和管理功能主要作用是通過內置的系統級BMS-SCU來實現，對儲能設備運行情況、工作狀態、環境因素和火災險情等實施監視、測量、控制和保護。

交流配電箱

低壓交流配電箱為三相五線，可為電池室照明、交換機、開關電源、空調、消防、溫濕度傳感器、水浸傳感器、插座等交流用電設備提供獨立控制電源和220V單相交流電源

照明系統

在電池室采用防爆型燈具，并設置疏散指示裝置（應急時間大于1.5 小時），裝置電源由新增照明配電箱引接。所有燈具布置的位置均應與周圍帶電設備保持足夠間距，且維護方便。

溫度管理系統

儲能集裝箱內的環境溫濕度管理對設備正常運行和系統運行效率有重要影響。本項目儲能電池倉內采用一體式空調，通過頂部風道的結構形式對電池倉內多個電池簇強制送風，通過風道和注風口的合理設計，保證電池倉內流場和溫度場的均一性。儲能集裝箱內配置動環監測系統，包括溫度傳感器、濕度傳感器等設備，并將箱內環境信息送至系統級BMS-SCU，SCU根據電池信息和儲能集裝箱環境信息設計合理的溫度管理策略，在保證電池允許溫度區間和溫度一致性的條件下降低空調自耗電，提升系統能量效率。

消防系統

為了提升系統安全可靠性，本項目消防系統具有自動、手動兩種控制方式，且保護區配置了七氟丙烷氣體滅火系統，同時配置完備的煙感探測器、溫感探測器和可燃性性氣體探測器，實現了消防保護的早期探測、分級分區動作和可靠防護。

當保護區內任一只感煙或感溫探測器報警動作時,消防控制系統發出報警，提醒工作人員注意保護區現場情況；火災報警信號送到系統級BMS，實現儲能系統內部的消防聯動保護，同時通知消防控制中心報警主機；當氣體滅火保護區內可燃性氣體探測器或感煙和感溫二種探測器同時報警動作時,氣體自動滅火控制器開始進行延時階段（0-30秒可調），聲光報警器報警和聯動設備動作（切斷外部供電、關閉空調通風等功能），此階段用于疏散人員。延時過后，氣體滅火系統噴放七氟丙烷滅火劑實施滅火，點亮氣體噴放指示燈。

過電壓保護及接地

在儲能系統交流配電柜電纜進線處裝設避雷器，避雷器接地端與柜中PE接地排應可靠接地。低壓配電系統接地型式為 TN-S，凡不帶電的金屬設備外殼及配電線路保護管等均按規范要求接 PE 線。電力系統接地、弱電系統接地、防雷接地等共用鋼筋混凝土接地體，接地電阻不大于 4 歐姆。

監控和管理系統

根據GB51048-2013《電化學儲能電站設計規范》，儲能系統應配置計算機監控系統，監控系統應能實現對儲能系統監視、測量、控制，宜具備遙測、遙信、遙調、遙控等遠動功能；監控系統宜能夠實現多個儲能單元的協調控制并根據其功能定位實現削峰填谷、系統調頻、無功支撐、電能質量治理、新能源功率平滑輸出等控制策略。

本工程屬于中型電化學儲能電站，宜配置儲能監控系統，可以根據用戶負荷情況和設定運行策略對儲能系統進行監視和控制。

本工程選用的監控和管理系統需具備備用接口，同時，接口數量可以擴充，方便日后其他分布式能源或充電樁的接入。儲能策略的設定是通過監控和管理系統的軟件實現的，方便日后儲能策略的調整或增加。

同時，本工程配置了電能質量在線監測裝置，實時地監測電能質量。

能量管理系統（EMS）特點：

EMS系統與儲能系統主要設備PCS，BMS連接采用三角架構，即EMS直接與PCS通訊，獲取PCS的相關信息和控制PCS，EMS也直接與BMS通訊，獲取電池的詳細信息（細化到電芯級的數據）。另外，PCS自身與BMS也有通訊連接。

EMS系統會與BMS，PCS協同配合，并且根據PCS,BMS具體策略設定EMS控制的優先級，這樣，確保了整個系統控制的可靠性，不會出現PCS，EMS控制沖突的情況。

主要控制功能（工作模式）

1消峰填谷功能模塊

此模塊實現基本的消峰填谷功能

2.需量控制功能模塊

此模塊實時計算目前用電需量，并統計出實時最大需量，用于充電時的功率管理，防止充電時導致業主用電超過需量。放電時，可以幫助業主降低負荷需量。

需量計算方案與電網電表一致：15分鐘時間窗口滑動平均，1分鐘的時間間隔（可設置）

3需求側響應（選配）

此功能可根據電網的限電需求，在發生限電時，控制儲能設備輸出功率，來平衡業主的用電負荷。

4.電力回饋功能（選配）

此功能是用于當業主開啟測試電機發電時，控制儲能設備吸納多余的電能，有效防止功率倒灌，并且避免了電力的浪費。