摘要：隨著我國經濟的不斷發展，能源消耗不斷增加，環境污染日趨嚴重。為了解決能源危機問題，國家大力支持發展新能源行業。我國在新能源發電技術上已經取得了較大的進步，但是由于受到技術及政策等因素的影響，新能源發電仍然存在一定的問題，并且由于風能和太陽能具有不穩定性等特點，會對電網產生嚴重影響。為解決這個問題，需在風電和光伏工程中應用儲能技術，這樣能有效地提高風電和光伏發電系統的穩定性與安全性。基于此，對新能源風電和光伏工程中儲能技術應用的意義進行分析，同時探討相關的儲能技術，并研究其具體的應用，以更好地利用清潔能源。

關鍵詞：物聯網；光伏發電；儲能系統；遠程監測；故障診斷

曹華偉，男，現任職于安科瑞電氣股份有限公司

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1引言

隨著經濟的發展，能源問題變得日益突出，世界各國都開始將目光投向新能源的開發利用。新能源發電是解決能源危機的重要途徑之一，我國逐漸認識到發展新能源的重要性，積極地對相關技術進行研究和開發。

在我國風電和光伏發電的應用中，通常會面臨以下問題：由于風電和光伏發電的間歇性、波動性等特點，會對電網造成一定影響。為了解決這個問題，就需在風電和光伏工程中應用儲能技術。由于風能和太陽能具有不穩定性的特點，會對電網造成了一定的影響，因此，在風電和光伏工程中應用儲能技術具有重要意義。

2儲能技術應用的意義

2.1增強對電網的調峰能力

為了保障新能源風電和光伏發電工程的穩定運行，需采用相應的技術對其進行調節，其中儲能技術已經成為調節新能源風電和光伏發電工程中*主要的方式之一。通過采用儲能技術對新能源風電和光伏發電工程進行調節，可有效地提高新能源風電和光伏發電工程對電網的調峰能力，使其能夠在電網負荷低谷時期及時地對負荷進行轉移。因為在新能源風電和光伏發電工程中，其發電規模的變化與電網負荷的變化有著非常密切的關系，可通過電網負荷曲線的變化情況來對儲能技術進行分析，從而對儲能裝置進行有效的控制，使其在電網負荷低谷時期對新能源風電和光伏發電工程進行調用[2]。

2.2提高能源利用率

新能源風電和光伏發電在我國的能源結構中占據越來越重要的地位，然而這兩種能源的利用效率受到自然條件，尤其是天氣因素的影響。風能和太陽能的發電能力隨著風向、光照強度的變化而波動，這導致了能源的利用率在一定程度上受到限制。為了解決這一問題，儲能技術的引入成為一種有效的解決方案。儲能系統可以儲存多余的電能，在電力需求高峰時期釋放，從而平衡電網負荷，這不僅可以充分利用低谷時期的電能，還可以提高新能源的利用率。與此同時，在新能源發電過程中，儲能系統的作用相當于一個“調節器”，其能夠在電網負荷波動時保持電力供應的穩定，這不僅可降低對傳統能源的依賴，還可減少能源浪費，為我國實現可持續發展目標提供了有力支持[3]。此外，通過引入和優化儲能技術，可*大限度克服天氣條件對新能源發電的制約，提高能源利用率，進一步降低對傳統能源的依賴；而且儲能技術還可助力我國實現能源產業的轉型升級，推動綠色低碳經濟的發展。

3新能源風電和光伏工程中的儲能技術

3.1電化學儲能技術

電化學儲能技術在新能源領域的應用日益廣泛，特別是在風電和光伏工程中，已成為一種重要的儲能手段。這種技術的原理，簡單來說就是將電能轉化為化學能進行儲存，以便在需要的時候再將化學能轉化為電能輸出。這一過程體現了能量的轉化和儲存，從而為新能源的穩定供應提供了保障。電化學儲能技術具有許多優點：首先是儲能密度高，這意味著在相同的體積或重量下，其能儲存更多的能量；其次實循環壽命長，這意味著其可以反復充放電多次，而不會明顯影響其性能；*后是響應速度快，這使得其在應對電力系統中的瞬時負荷變化時表現出較高的靈活性。在我國，電化學儲能技術已經在大規模的風電和光伏發電系統中得到廣泛應用，其中鋰離子電池和鈉硫電池等是典型的代表。鋰離子電池由于其高能量密度、長循環壽命和環境友好性，在我國得到了優先推廣；鈉硫電池則因其在大規模儲能系統中的優勢，如占地面積小、建設成本低、運行維護簡便等，也在我國得到了廣泛應用[4]。

3.2電容器儲能技術

*級電容器作為一種電能儲存設備，以其高功率密度、長壽命和快速充放電特性在眾多儲能技術中脫穎而出。與電化學儲能技術相比，*級電容器在功率密度方面具有明顯優勢，使其在需要快速響應和瞬時高峰負荷的情況下具有較高的靈活性，這使得*級電容器在新能源發電領域具有廣泛的應用前景。*級電容器是一種能量儲存設備，其工作原理是利用電極材料和電解質的電化學反應來實現電能的儲存和釋放。與電池相比，*級電容器具有更快的充放電速度和更高的功率密度，但能量密度相對較低。此外，由于其高功率密度和快速充放電特性，*級電容器在新能源發電系統中得到了廣泛的應用。首先，新能源發電過程中，如風能和太陽能，受到自然條件的影響，輸出功率存在較大波動，而*級電容器可實時調整發電系統的功率輸出，使其在瞬時高峰負荷和快速響應情況下保持穩定。其次，*級電容器可以儲存新能源發電系統產生的高峰負荷電力，并在需要時釋放，從而降低對電網的壓力，提高系統的運行效率[5]。

3.3氫能儲能技術

氫能儲能技術是一種將電能轉化為氫能進行儲存，并在需要時將氫能轉化為電能輸出的技術。氫能儲能技術在新能源領域具有巨大的潛力，主要是因為氫是一種清潔的能源，其燃燒產物僅為水，無任何污染。此外，氫能儲能技術的儲能密度高，能量轉換效率高，且具有廣泛的來源。在風電和光伏工程中，氫能儲能技術可以用于平滑電網負荷波動，提高新能源的利用率。氫能儲能技術的應用主要包括氫燃料電池和氫儲能系統等，氫燃料電池是一種將氫能直接轉化為電能的設備，具有*效、清潔、無噪聲等優點，已經在一些發達國家得到了廣泛應用。同時，氫儲能系統是將氫能儲存于特定的容器中，以便在需要時轉化為電能輸出，其主要包括氫氣儲存罐、氫氣壓縮機、氫氣輸送管道等設備。在我國，氫能儲能技術尚處于研究和發展階段，但已有一些項目開始投入使用，預計在未來幾年內，氫能儲能技術將在我國的新能源領域得到廣泛應用。

3.4壓縮空氣儲能技術

壓縮空氣儲能技術是一種利用壓縮空氣的原理來實現電能儲存和釋放的技術，在新能源風電和光伏工程中，壓縮空氣儲能技術具有很大的應用價值。壓縮空氣儲能技術的原理是：在電網負荷低谷時期，利用新能源發電設備產生的多余電能對空氣進行壓縮，將電能轉化為壓縮空氣能儲存起來；在電網負荷高峰時期，釋放壓縮空氣，通過膨脹驅動渦輪發電機發電，將壓縮空氣能轉化為電能輸出，這一過程實現了新能源電能在低谷時期的儲存和高峰時期的釋放，有效平衡了電網負荷。壓縮空氣儲能技術的優點有：①儲能密度較高，可以在較小的空間內儲存大量的能量；②儲能設備相對簡單，主要包括壓縮機、儲氣罐和渦輪發電機等，降低了投資成本；③壓縮空氣儲能技術具有良好的環保性能，因為其不使用任何化學介質，能量轉換過程中沒有污染物排放。然而，壓縮空氣儲能技術也存在一定的局限性，例如對地理環境和氣候條件的依賴較大，壓縮空氣的儲存和釋放過程中能量損失較大，以及設備占地面積較高等。為了克服這些局限性，研究人員應該不斷優化壓縮空氣儲能技術，如提高壓縮機和渦輪機的效率、降低能量損失、研究新型材料和結構、減小設備占地面積，以及探索適應不同地理環境和氣候條件的儲能方案。

3.5抽水儲能技術

抽水儲能技術是一種利用高低水位差來實現電能儲存和釋放的技術，其在新能源風電和光伏工程中具有廣泛的應用價值。抽水儲能技術的原理是：在電網負荷低谷時期，利用新能源發電設備產生的多余電能驅動水泵，將低水位的水抽到高水位的水庫中儲存；在電網負荷高峰時期，釋放水庫中的水，通過水輪發電機發電，將水的重力勢能轉化為電能輸出。抽水儲能技術可以在較大的地理空間內儲存大量的能量，而且相關設備相對簡單，主要包括水泵、水輪發電機和水庫等，降低了投資成本。此外，抽水儲能技術還可以利用抽水蓄能電站對電網負荷進行調節，在電網出現負荷低谷時，利用抽水蓄能電站的蓄電能力將多余的電力儲存起來；在電網出現負荷高峰時，將多余的電力釋放到電網中，減少了對電網的沖擊。

4新能源風電和光伏工程中儲能技術應用

4.1儲能技術在風電工程中的應用

在風電工程領域，儲能技術發揮著至關重要的作用，其應用主要可以從以下三個方面進行闡述：

儲能技術在風電發電系統中起到了平衡功率波動的作用。風能的間歇性和不確定性，使得風電發電系統的輸出功率存在較大的波動，而儲能技術的應用能夠有效地緩解這些波動，從而提高風電發電系統的穩定性和可靠性。儲能設備可在風電發電系統輸出功率較低的時候，將電能儲存起來，以便在輸出功率波動時釋放，保持系統的平穩運行[6]。

（2）儲能技術有助于提高風電發電系統的運行效率。通過儲能設備，風電發電系統可以在輸出功率較低的時候儲存電能，以便在需要的時候釋放，從而平衡電力需求和供應之間的矛盾，提高系統的運行效率。此外，儲能技術還可以優化風電發電系統的調度和運行管理，實現對風能的*效利用。

（3）儲能技術可以降低風電發電系統對電網的依賴。在并網運行過程中，風電發電系統經常會遇到電網頻率波動、電壓不穩定等問題。儲能技術的應用可有效地解決這些問題，提高風電發電系統的自主運行能力，降低對電網的依賴程度。

4.2儲能技術在光伏工程中的應用

在光伏工程領域，儲能技術同樣具有重要應用價值，具體表現在以下幾個方面：

儲能技術能夠平滑光伏發電系統的功率輸出波動。由于光伏發電受天氣和季節影響，發電量存在一定波動，儲能技術的應用可以有效地平衡這些波動，提高光伏發電系統的穩定性和可靠性。

儲能技術有助于提高光伏發電的能源利用率。光伏發電系統在夜間或陰雨天無法發電，導致能源浪費，而通過儲能技術，可以將多余的電能儲存起來，以便在發電不足的時候供給電網，從而提高光伏發電的能源利用率。

儲能技術有助于促進光伏發電的可持續發展。儲能設備可以提高光伏發電的系統容量，使得光伏發電在同等占地面積下產生更多的電力。此外，儲能技術可以實現光伏發電的峰谷電價政策，進一步降低發電成本，提高光伏發電的經濟效益。

（4）儲能技術可以提高光伏發電在電網中的競爭力。儲能設備的應用可使得光伏發電更加靈活，適應電力市場的需求。在電網調峰、應急供電等方面，儲能技術具有顯著的優勢，有助于提高光伏發電在電網中的競爭力。

5安科瑞Acrel-2000MG微電網能量管理系統

5.1概述

Acrel-2000MG儲能能量管理系統是安科瑞專門針對工商業儲能電站研制的本地化能量管理系統，可實現了儲能電站的數據采集、數據處理、數據存儲、數據查詢與分析、可視化監控、報警管理、統計報表、策略管理、歷史曲線等功能。其中策略管理，支持多種控制策略選擇，包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等。該系統不僅可以實現下級各儲能單元的統一監控和管理，還可以實現與上級調度系統和云平臺的數據通訊與交互，既能接受上級調度指令，又可以滿足遠程監控與運維，確保儲能系統安全、穩定、可靠、經濟運行。5.2應用場景

適用于工商業儲能電站、新能源配儲電站。

5.3系統結構

5.4系統功能

（1）實時監管

對微電網的運行進行實時監管，包含市電、光伏、風電、儲能、充電樁及用電負荷，同時也包括收益數據、天氣狀況、節能減排等信息。

（2）智能監控

對系統環境、光伏組件、光伏逆變器、風電控制逆變一體機、儲能電池、儲能變流器、用電設備等進行實時監測，掌握微電網系統的運行狀況。

（3）功率預測

對分布式發電系統進行短期、超短期發電功率預測，并展示合格率及誤差分析。

（4）電能質量

實現整個微電網系統范圍內的電能質量和電能可靠性狀況進行持續性的監測。如電壓諧波、電壓閃變、電壓不平衡等穩態數據和電壓暫升/暫降、電壓中斷暫態數據進行監測分析及錄波展示，并對電壓、電流瞬變進行監測。

（5）可視化運行

實現微電網無人值守，實現數字化、智能化、便捷化管理;對重要負荷與設備進行不間斷監控。

（6）優化控制

通過分析歷史用電數據、天氣條件對負荷進行功率預測，并結合分布式電源出力與儲能狀態，實現經濟優化調度，以降低尖峰或者高峰時刻的用電量，降低企業綜合用電成本。

（7）收益分析

用戶可以查看光伏、儲能、充電樁三部分的每天電量和收益數據，同時可以切換年報查看每個月的電量和收益。

（8）能源分析

通過分析光伏、風電、儲能設備的發電效率、轉化效率，用于評估設備性能與狀態。

（9）策略配置

微電網配置主要對微電網系統組成、基礎參數、運行策略及統計值進行設置。其中策略包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制、新能源消納、逆功率控制等。

6硬件及其配套產品

序號	設備	型號	圖片	說明
1	能量管理系統	Acrel-2000MG		內部設備的數據采集與監控，由通信管理機、工業平板電腦、串口服務器、遙信模塊及相關通信輔件組成。 數據采集、上傳及轉發至服務器及協同控制裝置 策略控制:計劃曲線、需量控制、削峰填谷、備用電源等
2	顯示器	25.1英寸液晶顯示器		系統軟件顯示載體
3	UPS電源	UPS2000-A-2-KTTS		為監控主機提供后備電源
4	打印機	HP108AA4		用以打印操作記錄，參數修改記錄、參數越限、復限，系統事故，設備故障，保護運行等記錄，以召喚打印為主要方式
5	音箱	R19U		播放報警事件信息
6	工業網絡交換機	D-LINKDES-1016A16		提供16口百兆工業網絡交換機解決了通信實時性、網絡安全性、本質安全與安全防爆技術等技術問題
7	GPS時鐘	ATS1200GB		利用gps同步衛星信號，接收1pps和串口時間信息，將本地的時鐘和gps衛星上面的時間進行同步
8	交流計量電表	AMC96L-E4/KC		電力參數測量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率,頻率、功率因數等)、復費率電能計量、 四象限電能計量、諧波分析以及電能監測和考核管理。多種外圍接口功能:帶有RS485/MODBUS-RTU協議:帶開關量輸入和繼電器輸出可實現斷路器開關的"遜信“和“遙控”的功能
9	直流計量電表	PZ96L-DE		可測量直流系統中的電壓、電流、功率、正向與反向電能。可帶RS485通訊接口、模擬量數據轉換、開關量輸入/輸出等功能
10	電能質量監測	APView500		實時監測電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、諾波等電能質量，記錄各類電能質量事件,定位擾動源。
11	防孤島裝置	AM5SE-IS		防孤島保護裝置，當外部電網停電后斷開和電網連接
12	箱變測控裝置	AM6-PWC		置針對光伏、風能、儲能升壓變不同要求研發的集保護，測控，通訊一體化裝置，具備保護、通信管理機功能、環網交換機功能的測控裝置
13	通信管理機	ANet-2E851		能夠根據不同的采集規的進行水表、氣表、電表、微機保護等設備終端的數據果集匯總: 提供規約轉換、透明轉發、數據加密壓縮、數據轉換、邊緣計算等多項功能:實時多任務并行處理數據采集和數據轉發，可多鏈路上送平臺據:
14	串口服務器	Aport		功能:轉換“輔助系統"的狀態數據，反饋到能量管理系統中。 1)空調的開關，調溫，及完全斷電(二次開關實現) 2)上傳配電柜各個空開信號 3)上傳UPS內部電量信息等 4)接入電表、BSMU等設備
15	遙信模塊	ARTU-K16		1)反饋各個設備狀態，將相關數據到串口服務器: 讀消防VO信號，并轉發給到上層(關機、事件上報等) 2)采集水浸傳感器信息，并轉發3)給到上層(水浸信號事件上報) 4)讀取門禁程傳感器信息，并轉發

7結束語

總而言之，隨著我國新能源發電技術的不斷發展和進步，儲能技術也在不斷完善和改進。在新能源風電和光伏工程中，儲能技術能夠發揮出重要作用。因為儲能技術能夠將風電和光伏發電過程中產生的能量存儲起來，然后再進行合理的分配和利用，從而提高新能源的利用率，同時儲能技術還可以實現對電壓波動和頻率波動的有效控制，保證電網系統的穩定性和可靠性。

審核編輯 黃宇