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分析丨飞轮储能技术在微电网中的应用

北极星储能网  来源:泓慧能源  作者:罗振/熊厚林  2020/2/26 16:12:39  我要投稿  

北极星储能网讯:摘要:飞轮储能系统应用于微电网中,通过能量管理系统(EMS),实现主网、分布式电源和储能系统之间的协同控制,从而平稳分布式能源的波动。

(来源:微信公众号“泓慧能源” ID:honghuienergy 作者:罗振/熊厚林)

一、微电网市场分析

近几年,我国非常重视微电网示范工程项目的开发和利用。2017年7月,为推进能源供给侧结构性改革,促进并规范微电网健康发展,国家发改委和国家能源局制定了《推进并网型微电网建设试行办法》,还在全国范围内下发了《关于新能源微电网示范项目名单的通知》,有28个新能源微电网示范项目获批。2018年8月《供电监管办法(修订征求意见稿)》明确提出供电企业不得拒绝或拖延接入增量配电网、微电网、分布式能源等符合国家规定条件的输配电措施。随着微电网技术的成熟,微电网示范工程的增多,微电网正逐步走向规模化发展。

国际市场研究机构Markets and Markets日前发布的报告显示,2020年全球微电网市场规模将达到286亿美元。到2025年这一数据将增至474亿美元,期间年复合增长率为10.6%。

二、微电网简述

微电网(Micro-Grid)是指由分布式电源(DistributedGeneration,DG)、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。

微电网运行模式主要分为并网运行和离网运行(也称孤岛运行),并网运行就是微电网与公用大电网相连,微网断路器闭合,与主网配电系统进行电能交换,分布式能源系统并网发电,储能系统可进行并网模式下的充电与放电操作,并网运行可通过控制装置转换到离网运行模式。离网运行也称孤岛运行,是指在电网故障或计划需要时,与主网配电系统断开,由分布式电源、储能装置和负荷构成的运行方式。并网运行主要集中在城市电网中,离网运行的微电网主要集中于海岛、偏僻地区以及山村等环境相对恶劣、用电不便的地区。

三、飞轮储能在微电网的应用

微电网接近用户侧,具有灵活高效的特点,促进了分布式电源与可再生能源的大规模接入。分布式电源主要有小水电、风力发电、光伏发电以及生物发电几种类型。这些电源普遍受外界环境因素诸如季节、气候、风力、光照等影响,所发出的电能具有随机性、不稳定性等特性,这就会导致微电网自身的稳定性较差,当和主网并网运行时,由于主网的容量十分巨大,影响可以忽略,但是当微电网离网运行时,微电网分布式电源功率随着环境变化而变化,无法为负荷提供稳定输出。

飞轮储能系统应用在微电网中,特别是微电网孤岛运行时,能够很好的平抑分布式能源的波动,稳定输出,提高电能的质量。

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微电网组网示意图

四、飞轮储能在微电网中的作用

1、提高分布式电源的稳定性

飞轮储能系统应用于微电网中,通过能量管理系统(EMS),实现主网、分布式电源和储能系统之间的协同控制,从而平稳分布式能源的波动。

2、改善输出电能的质量

微电网无论是并网运行还是离网运行时,电能质量必须符合国家相关标准,电流谐波畸变率、电压不对称度、电压闪降和波动,电压、频率偏差以及无功补偿等都需要达到相应值。飞轮储能系统的应用,通过双向变流器PCS的控制,电压频率的在线监测,向微电网输出有功、无功补偿,储能系统中的电抗装置协同PCS对微电网电能进行有源滤波,同时电压暂降可以由飞轮系统瞬时出力保证电能的高稳定可靠输出。

3、微电网调频、抵抗冲击负荷

当微电网孤岛运行时,由于自身容量较小,备用功率不足,对于短时间的负荷突增突减无法在极短的时间内自适应,这就会导致电压、频率偏离出允许范围,导致用户设备无法正常运行,甚至整个微电网系统宕机坍塌。飞轮储能设备由于具有瞬时放电的特性,可以在负荷突增或者供电电源出现故障时,瞬时放电直至负荷正常或者备用发电设备正常带载,在负荷突减的时候吸收微电网多余的能力,保证发电设备平滑减载。飞轮储能设备的瞬时充放,保障了发电端和输出端的用电平衡,对电网的电压、频率起到了很好的改善效果。

飞轮储能应用于微电网系统相对于传统的电池储能而言,由于飞轮本身使用寿命长、工作温度范围宽、维护简单的特性,在使用寿命周期内,省去了蓄电池3~5年更换、保持恒温恒湿的工作环境、日常维护的繁琐程序和成本。飞轮的瞬时大功率充放电在孤岛运行模式下,结合燃气(油)机发电,能够提高电网的带载能力,解决了燃气(油)机带载柔、需逐步加载的问题,同时飞轮储能设备可将热备用功率转为冷备用状态,节约了燃料消耗。


原标题:飞轮储能技术在微电网中的应用

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