电池储能电站的应用及优势

用于风光储输示范工程的储能电站可以包括多种电池储能系统，下面以包括钠硫电池、液流电池和锂离子电池的工程为例进行分析。其接入方式如图5-52所示。其中，锂离子电池储能系统模块：从电池系统的可靠性出发，每套锂离子电池系统由4个125kV电池子单元组成一个500kW电池单元，并配置500kW的双向变流器，电池的直流母线维持在625～825V，变流器交流侧维持在380V三相交流，如图5-53所示。

图5-52 电池储能系统接入结构图

由5套锂离子电池储能单元在380V交流母线侧并联，构成2.5MW锂离子电池储能模块，并通过2.5MV·A变压器与35kV系统相连，实现锂离子电池储能模块接入（2.5MVA变压器是380V/35kV标配产品），如图5-54所示。

液流电池储能模块与锂离子电池储能系统接入结构相似。对于钠硫电池储能模块，通过将两套基本单元为1MW的钠硫电池储能单元并联，并经由2.5MV·A变压器接入35kV系统。

图5-53 500kW锂离子电池储能单元结构图

电池储能电站拥有自己的系统监控系统，监控结构分上下两层，如图5-55所示。

图5-54 2.5MW电池储能模块

图5-55 电池储能电站系统的监控系统结构

1.上层监控系统

上层监控系统包括数据服务器、远动服务器、运行服务器，以及网络通信单元，可以完成以下功能：

1）远动服务器与更上层的联合监控系统相连。首先将储能电站的运行状态实时传送给上层联合监控系统，传送信息（以锂离子电池125kW子单元为基本信息单元、钠硫电池以50kW子单元为基本信息单元、液流电池以175kW子单元为基本信息单元、锂离子和液流变流器以500kW为基本信息单元、钠硫电池以1MW变流器为基本信息单元、变压器以2.5MV·A为基本信息单元）包括以下内容：

①储能电站整体及各种电池子模块的剩余能量（SOC）；

②储能电站的整体出力状态ΣP和ΣQ，及每个储能模块的出力状态P_n和Q_n（以及P_nn和Q_nn）；

③储能电站的功率可调节深度（ΔP和ΔQ），及每个储能模块的可调深度ΔP_n和ΔQ_n；(www.xing528.com)

④储能容量的可用深度（ΔE）和每个电池子模块的能量可用ΔE_n；

⑤每个储能电池子模块的健康状态（HOC），含电池温度、电池模块是否修补和维护、循环次数、电池包一致性差异、转换效率状况等；

⑥变流器的健康状态，含变流器温度、风机状态、水冷机组状态等；

⑦升压变压器健康状态、断路器状态等。

其次，实时接收更上层联合监控系统的调度命令和运行计划。

第三，根据联合监控系统的调度计划，结合电池的能量状态，实时安排储能系统的出力计划，即下一个3日内出力计划；下一个24h内出力计划；下一个15min内出力计划；下一个1min内出力计划。

2）数据服务器用于实时存储将各类检测数据，以及历史数据调档和后台分析。

3）运行服务器，根据远动服务器的指令计划，实时将出力分解到每一类电池，并实时安排每一类电池储能单元的出力计划：

①安排30s内储能系统的出力计划；

②根据接入点实时风光出力值，计算下一秒内储能系统需要的出力ΣP和ΣQ；

③根据出力ΣP和ΣQ需要，安排下一秒内每一种电池储能系统的出力P_n和Q_n。在时间尺度上，三种电池有所分工，液流电池重点负责补偿瞬时波动，锂离子电池主要补偿秒级波动，钠硫电池补偿分钟级波动。

2.下层监控系统

储能电站的下层监控系统通过以太工业总线与上层监控系统相连，通过现场工业总线与每套储能单元的底层内置监控相连。

三套下层监控系统设备分别监测和控制钠硫电池、液流电池和锂离子电池储能的状况。考虑到监测和控制数据量的庞大性，每一套下层监控系统将监测与控制数据线分离。

液流电池控制系统主要是根据接入点实时监测数据，安排每个液流电池模块的每一个周波的P_nn和Q_nn输出，用于补偿风光联合出力的“毛刺”。

锂离子电池控制系统主要是安排每一秒内各锂离子电池模块的每一秒的P_nn和Q_nn输出，与液流相配合补偿秒级波动。

钠硫电池控制系统主要是安排每一分钟内各钠硫电池模块的每一秒的P_nn和Q_nn输出，与锂离子电池和液流相配合补偿分钟级波动。