摘要：随着新能源发电接入电网的比例的逐渐*大，新能源发电具有不稳定性、间歇性、波动性等问题也逐渐凸显，新能源发电所存在功率波动和出力难以预测，难以有效调度的问题日益显著，进而对整个电网的安全稳定运行造成严重的影响。 将储能技术应用于新能源电力市场，能够承担新能源波动

摘要：随着新能源发电接入电网的比例的逐渐*大，新能源发电具有不稳定性、间歇性、波动性等问题也逐渐凸显，新能源发电所存在功率波动和出力难以预测，难以有效调度的问题日益显著，进而对整个电网的安全稳定运行造成严重的影响。 将储能技术应用于新能源电力市场，能够承担新能源波动造成的功率差额，降低对负荷及电网的冲击。 文章主要分析储能技术在新能源电站并网中的实际应用，通过储能技术的应用，从而调节电能的收集与释放，实现维持电网系统的运行稳定的目的。

关键词：新能源；储能技术；发电并网；应用

1.引言

“双碳”战略目标的不断发展，新能源发电凭借其绿其绿色可再生而得到广泛应用，且受到行业重视。 但由于新能源并网发电系统的复杂性，在新能源并网发电系统中，较为重要的几类组件包括，电功率追踪设备、储能装置及并网逆变设备等，为实现既定的发展目标，应用储能技术，规避其对发电系统产生的不利影响，在提升新能源发电系统中占据比值的同时，确保电网始终保持稳定。

2.技术背景

2.1.新能源资源分布

我国国土面积相对来说较为辽阔，根据研究调查显示，我国新资源较为丰富，且大部分地区每 年的日照时间在2000h以上，对年辐射量进行调查，发现整体超过5000MJ/㎡，为新能源电站的建设提供了强有力的支持，保证了新能源电站运行的稳定性。 为了进一步研究新能源电站建设的可行性，我国对国内不同地区进行了较为深入的研究和分析，可以将全国区域内的不同省市根据新能源能的利用情况，分为4类别，*一类年辐射量6700-8370MJ/㎡，*二类年辐射量为5400-6700MJ/㎡，*三类年辐射量4200-5400MJ/㎡，*四类年辐射量不超过4200MJ/㎡。从综合性的角度来看，*一类以及*二类的新能源能资源更为丰富，比如说青藏、甘肃内蒙古、河北、辽宁、山东以及广东、新疆等省市区域，此类区域更适合进行新能源电站的建设，太阳能资源更为充足，尤其是青藏高原、甘肃、内蒙古以及宁夏等，新能源资源分类可见表１。

表1.新能源资源分类

2.2.新能源电站并网发展运行现状分析

近年来，我国已经意识到新能源电站建设发展的重要性以及优势和价值，为新能源电站的发展建设提供了一定的活力和支持，相关技术不断地发展和进步，也为新能源电站并网奠定了坚实的基础。根据研究调查显示，2022年全国新能源发电新增装机1.25万千瓦，同比增长21％ ，由此可见新能源电站的建设程度以及发展速度。从我国地理条件来看，西部区域的新能源资源相对来说更为丰富，因此，我国在建设新能源电站的过程中主要以西部区域为主，但是也存在一定的问题，从经济结构的角度来看，西部区域的发展较为落后，在技术以及管理方面都存在一定的问题，这也对并网造成了一定的不良影响，导致转化的电力资源无法有效输出至电网系统之中，出现弃光的情况，据研究调查显示，截止在2022年，西北地区弃光率虽有所下降，但还未达到理想状态。 为解决这一问题，我国相关部门将新能源电站的建设转移至中东区域，这样可以降低弃光量以及弃光率，但是此种方法治标不治本，未能从根本上解决问题。 而西北地区的新能源能资源丰富，依然是新能源电站建设的重要区域，因此如何从根本上解决问题是当前研究的*点内容，也是提升网系统接收新能源电力的关键。近年来，储能技术逐渐走近大众视野，成为*点研究对象，其具有响应特性好、寿命长以及可靠性高等特点，被应用于多个行业与领域之中，新能源电站并网也可以积*应用此项技术。

3.储能技术在新能源电站并网中应用的重要性

3.1.有助于提升运行速率

储能技术在实际应用的过程中，整体速率较高，可以更好地进行响应，提升了有功功率与无功功率的收敛以及交换，节约了一定的时间资源。并且，在此过程中，电压的变化相对来说比较小，避免出现电压急速加强的情况，同时也可以避免电压电流出现畸变的情况，以此保证新能源电站并网的安全性以及稳定性，保证为电网系统输入高质量电力资源。

3.2.有助于提升经济效益以及社会效益

储能技术在实际应用的过程中，可以保证新能源电站运行的经济效益以及社会效益，同时也可以提升新能源电站运行的安全性，避免发生安全事故。 现阶段，我国西部新能源电站在实际运行的过程中，存在弃光的情况，输出的电力资源相对来说比较少，对经济利益造成了严重的不良影响，而在储能技术的支持下，可以有效解决此类问题［２］。 在储能技术的支持下，新能源电站可以将未能有效传输的电力资源进行储存，如果后续运行的过程中出现发电量低于阈值时，可以利用储存的电力资源，将其进行传输，将其传输至电网系统之中，进而保证为社会发展以及居民日常生活提供充足的电力资源。 储能技术的应用，解决了弃光的问题，以此提升新能源电站并网的经济效益以及社会效益。

3.3.有助于提升电力系统的稳定性

储能技术在不断地进步和发展，研究人员对其进行深入地研究和分析，发现其对于保证电力系统稳定运行方面发挥着重要的作用和价值。 储能技术在实际应用的过程中，保证了输电的稳定性，进而提升电力系统运行的稳定性，以此保证为社会发展与居民日常生活提供充足的电力资源。 储能技术在实际应用的过程中，主要是提升相关设备运行的安全性，进而避免出现波动性或者是间歇性的故障问题，进而保证电网的稳定性以及电力资源质量。

4.储能技术在新能源并网中的应用

我国主要以火力发电为主，但是其在实际运行生产的过程中，存在一定的缺陷，对环境以及资源造成了一定的影响。 相关部门提出，电力系统在生产建设的过程中，需要加大新能源电站的建设与运行，将其作为电力系统建设的核心内容之一。 而储能技术是几年来提出的一种新型技术，其在实际应用的过程中具有较强的应用优势和价值，为整体发展建设奠定了坚实的基础，具体技术应用如表2所示。 在新能源电站并网中也可以应用此项基础，解决了新能源电站并网出现的问题。

表2. 各项技术对比

为保障储能效果，提升新能源发电系统的质量，除了应用单个储能技术外，也可结合多个储能技术，比如超导储能和蓄电池储能技术结合、和超导电容器储能技术结合。

4.1.飞轮储能技术

飞轮储能技术是储能技术中的一种，其应用相对来说比较广泛，而且整体运行操作较为简单。飞轮储能系统在实际运行的过程中，主要是依靠电动机，其在运行的过程中带动飞轮，使其高速转动，进而将多余的电能转化为动能，进行储存，此方式为混合储能主要方式之一，可如图1所示。其在实际应用的过程中，可以在有需要的情况下使其运行即可，因此从整体性的角度来看，其可以节约一定的资源。

飞轮储能技术在实际应用的过程中，相关工作人员为了进一步提升资源的有效利用率，降低发电机的整体运行损耗，应用了超导磁悬浮技术，其在实际运行的过程中，在复合材料的支持下，可以提升整体储能密度，进而保证电力资源的转换，同时此项技术的应用也在一定程度上降低了整体系统的体积，占地面积相对来说比较小。 飞轮储能系统在实际应用的过程中，在**的技术的支持下，对材料等进行了相应的优化，实现了储能技术转化提升的目的，当前飞轮储能系统在应用的过程中，整体转化率高达93％。 飞轮储能系统在实际应用的过程中对于环境的依靠程度相对来说比较高，在建设的过程中，需要保证环境的真空度，这样才能保证整体系统发挥*大的作用和价值。 飞轮储能系统在运行的过程中，其不会产生大量的摩擦，因此整体设备的损耗相对来说比较小，提升了整体使用年限，同时其降低了后续维修与养护的成本支出。

4.2.蓄电池储能技术

在储能工作开展中，蓄电池储能技术的应用*早，在行业中的应用时间也*长，当前已经渗透到我们日常生活中的方方面面。 从以往情况来看，经过科学家们的不断研发后，蓄电池的容量不断扩大，使得储存容量得到提高，增强了其储存性能，为人们的日常生活提供了便捷。 发展到现阶段下，常规的铅酸蓄电池容量以20wm为主，与*初的蓄电池容量进行比较，增强近100倍左右，其主要被应用在风力发电的电力系统中，这主要是因为铅酸电池在应用过程中，不仅成本较低，而且对使用环境的要求较低，为风力发电的应用提供了基础。 但是实际情况来看，铅酸电池的应用也存在一定的不足，在达到使用寿命后，无法实现无害化处理，对环境的影响较大，这是导致此类电池无法大面积使用的一大因素。 而就镍氢电池来说，其在 2008年北京*运会中便已经得到了应用，其中北京地区的电动车大多是将镍氢蓄电池进行应用，作为电动车的移动电源进行使用，效果较好。 但是镍氢电池的能量密度容易受到外界因素影响，在环境变化的情况下，放电电流会减少，其对应的容量密度会在 80kwh/kg，但在放电电流较大时，能量密度会减低到 40kwh/kg。 同时锂离子电池也是当前社会中常用的储能技术，但是此类电池制作技术相对复杂，容易受到外界环境的影响，因此其通常无法在风力发电中进行应用。 *后，就全钒液流电池来说，其应用通常需要电解液和汞之间进行相互作用，实现电*表面的氧化还原反应，促进电池放电，目前来看，此类电池是研究的主要方向，未来将具有一定潜力。

4.3.超导储能技术

超导储能技术在实际应用的过程中与飞轮储能技术之间存在一定的差异性，超导储能系统在运行的过程中，主要是将电力资源转化为磁场能力，实现储存的目的，当需要的时候再转化为电力资源，为电网系统提供支持。 超导储能系统更为**，可以长期对于未应用的电力资源进行储存，而且整体运行的损耗较小，但是整体利用率比较高，在一定程度上解决了弃光的问题。 超导储能系统在将电力资源转化为磁场能量的过程中，无需消耗大量的时间资源，可以在短时间内实现能量的转换，对比于飞轮储能系统，其整体工作效率提升了98％左右。 超导技术在实际应用的过程中，整体性能良好，具有较强的动态性，且整体响应时间较短，因此成为当前应用广泛的一项技术内容，主要鲸旗应用于输配电网撑等方面从根本上保证运行的稳定性。

4.4.超*电容器储能技术

此技术的应用具有较大的脉冲功率，在使用此技术对电容器进行充电时，可促进其对电*表面的异性离子进行吸引，从而促进吸引力的增强，使其在电*表面进行依附，形成双层电容。 通常情况下，此技术被应用在电力系统中，作为电能质量高峰值功率的使用，其可对电压情况进行监测，在出现电压跌落严重的情况时可立即放电，对电压进行稳定，促进持续性生产。 而且超*电容器储能技术还能够促进多次重复循环稳定电流的产生，避免对电容器造成损害。 但就目前来看，我国对此技术的研究相对较晚，技术使用还存在不足，还需要在未来发展中加强研究，促进其储能技术的不断增强。

5.技术方案

为了解决社区或工业园区*能源系统的智能化管理和控制问题，拟开发一套**的光伏储能直流智能微电网监测系统。该系统由基于嵌入式技术的硬件控制器和主控系统两部分组成，立足于为商业园区、现代化社区或新型城镇等多种能源利用场景提供定制化服务，提高用能的安全性、可靠性和经济性。整体技术方案及功能如下：

（1）开发基于嵌入式技术的边缘控制器，主要功能为通信功能、数据采集、系统保护以及智能化控制和能量管理。

（2）开发一套能量管理主控系统，除具备SCADA系统的监控、保护、数据存储、事件记录、人机交互等功能外，还具备智能化能量管理功能。

（3）开发不同控制和能量管理功能的软件模块，可自由组合调用，实现多目标优化控制。

（4）该系统硬件设备及软件程序均具有高度的兼容性，支持各类通信协议的端口及软件程序，可实现对光伏、风电、天然气、电采暖、电储能、热储能等各种能源形式的管理。

5.1系统框架搭建

光伏储能直流智能微电网监测系统采用“云-边-端”协同的能量管理系统架构，通过“本地计算＋云端优化”的协同方式，实现系统在线优化升*，也降低了网络通信的依赖。系统架构如图1所示。

系统框架分为配电网调度层、微电网集中控制层、就地控制层。就地控制层包括发电电源、储能系统、负载及交直流（DC/AC）控制部分。微电网集中控制层包括控制*心，由监测单元和统计分析组成，监测单元按照监测对象不同包含发电、储能、负载3部分。发电监测其*点电压、电流、功率等参数；储能监测内容包括电压、电流、功率及荷电状态等；负载监测包括类型、功率、用电量等；而统计分析利用多种展示形式，分析各部分的运行状态及决策处理。保护部分分别对储能、电源、用户进行保护，计量部分通过电表进行电费结算。配电网调度层有调度系统，根据统计分析结果进行能源调度，实现能源的优化利用。

5.2软硬件设计

5.2.1储能系统

储能系统包括储能蓄电池和逆变器两部分。储能蓄电池可以是铅酸电池、磷酸铁锂电池、飞轮储能系统；逆变器的作用是控制储能部分，并进行交直流逆变。逆变器有功率闭环运行和电压闭环运行两种工作方式，分别在并网和离网两种状态下运行。逆变器直流侧电压为储能系统工作电压，交流侧电压常用380V或400V母线电压。储能系统还配置了电池管理系统，用于实时检测储能单元的电压、电流、温度等参数，通过高精度剩余电量及电池健康度估算，评估蓄电池的放点电流，并上传监控参数。

5.2.2能量管理系统

能量管理系统研究冷、热、电、气物理量的低耗电量无线传输技术以及模块化组网通信技术，开发嵌入式边缘控制器。主要功能为通信、数据采集、系统保护，以及智能化控制和能量管理功能。

5.2.3微电网监控管理系统

微电网监控管理系统基于浏览器和服务器（B/S）架构模式的能源管理云平台设计技术，除具备数据采集与监视控制（SCADA）系统的监控、保护、数据存储、事件记录、人机交互等功能外，还具备智能化能量管理功能。主控系统具有高度兼容性和可扩展性，可根据不同的应用场景组成定制化系统架构以及实现监控保护功能。

5.3性能参数

系统具有高度兼容性和可扩展性，可根据不同的应用场景组成定制化系统架构，并提供相应的控制管理策略，以及监控保护功能。在此过程中，不仅支持各类能源之间的调度和分配，同时考虑电热转换、电冷转换等不同类型能源形式之间的交叉耦合利用。

系统主要参数如表1所示。

表1 技术参数表

6.系统功能

6.1.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。

6.2.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。

6.3.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。

6.4.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。

6.5.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。

6.6.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。

6.7.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。

6.8.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*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。

6.9储能电表产品选型

7.结语

新能源电站并网在实际运行的过程中，储能 技术在其中发挥着重要的作用和价值，为电网系统运行的稳定性奠定了坚实的基础，同时也可以从根本上避免出现弃光的情况，提升资源的有效利用率。储能技术越来越成熟，其在实际运行的 过程中，实现了削峰填谷的目的，当社会发展过程 中出现突发状况时，新能源电站可以为其提供应电源，保证整体输供电的稳定性以及安全性，并优化电网特点以及电力质量。

参考文献

【1】许嘉雯.储能技术在新能源发电技术中的应用研究

【2】何 叶.新能源发电侧储能技术创新发展研究[J]．新能源科技，2022（11）,27-29.

【3】安科瑞企业微电网设计及应用手册.2020.06版

来源：小园科技观