【电气工程及其自动化】大容量电池储能技术及在电力系统中的应用

1、 A 根底理论 B 应用研究 C 调查报告 D 其他 本科生毕业设计论文大容量电池储能技术及在电力系统中的应用二级学院：信息科学与技术学院专 业：电气工程及其自动化完成日期：2021年5月25日目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc419828985 1绪论 PAGEREF _Toc419828985 h 1 HYPERLINK l _Toc419828986 1.1 储能技术的背景 PAGEREF _Toc419828986 h 1 HYPERLINK l _Toc419828987 1.2 大容量储能技术介绍 PAGEREF _Toc419828987 h 1 H

2、YPERLINK l _Toc419828988 大容量电池储能系统介绍 PAGEREF _Toc419828988 h 2 HYPERLINK l _Toc419828989 1.4 大容量电池储能的开展现状 PAGEREF _Toc419828989 h 2 HYPERLINK l _Toc419828990 2电力系统中常用的蓄电池种类 PAGEREF _Toc419828990 h 3 HYPERLINK l _Toc419828991 2.1 铅蓄电池 PAGEREF _Toc419828991 h 4 HYPERLINK l _Toc419828992 2.2 镍氢电池 PAGER

3、EF _Toc419828992 h 4 HYPERLINK l _Toc419828993 2.3 锂离子电池 PAGEREF _Toc419828993 h 4 HYPERLINK l _Toc419828994 2.4 液流电池 PAGEREF _Toc419828994 h 5 HYPERLINK l _Toc419828995 2.5 钠硫电池 PAGEREF _Toc419828995 h 5 HYPERLINK l _Toc419828996 3 大容量电池管理系统 PAGEREF _Toc419828996 h 5 HYPERLINK l _Toc419828997 电压检测模

4、块 PAGEREF _Toc419828997 h 6 HYPERLINK l _Toc419828998 电流检测模块 PAGEREF _Toc419828998 h 6 HYPERLINK l _Toc419828999 温度检测模块 PAGEREF _Toc419828999 h 7 HYPERLINK l _Toc419829000 4 能量转换系统 PAGEREF _Toc419829000 h 8 HYPERLINK l _Toc419829001 能量转换系统的主要拓扑结构 PAGEREF _Toc419829001 h 8 HYPERLINK l _Toc419829002 仅

5、含DC/AC环节的PCS PAGEREF _Toc419829002 h 8 HYPERLINK l _Toc419829003 包含DC/DC和DC/AC环节的PCS PAGEREF _Toc419829003 h 9 HYPERLINK l _Toc419829004 能量转换系统在储能系统中的作用 PAGEREF _Toc419829004 h 9 HYPERLINK l _Toc419829005 5 大容量电池储能技术在电力系统中的应用 PAGEREF _Toc419829005 h 10 HYPERLINK l _Toc419829006 发电领域 PAGEREF _Toc4198

6、29006 h 10 HYPERLINK l _Toc419829007 输配电领域 PAGEREF _Toc419829007 h 11 HYPERLINK l _Toc419829012 用户端 PAGEREF _Toc419829012 h 11 HYPERLINK l _Toc419829016 辅助效劳领域 PAGEREF _Toc419829016 h 12 HYPERLINK l _Toc419829017 新能源并网领域 PAGEREF _Toc419829017 h 13 HYPERLINK l _Toc419829018 6 大容量电池储能技术示范工程 PAGEREF _T

7、oc419829018 h 13 HYPERLINK l _Toc419829019 深圳宝清储能电站 PAGEREF _Toc419829019 h 13 HYPERLINK l _Toc419829020 国家风光储输示范工程 PAGEREF _Toc419829020 h 14 HYPERLINK l _Toc419829021 7 开展前景 PAGEREF _Toc419829021 h 14 HYPERLINK l _Toc419829022 参考文献 PAGEREF _Toc419829022 h 15 HYPERLINK l _Toc419829024 致 谢大容量电池储能技术及

8、在电力系统中的应用摘 要：本论文首先介绍储能技术，然后引入储能技术中的电池储能技术，再分析大容量电池的选型和构成，着重分析大容量电池储能系统中的电气构成局部，包括电池接连方式、电力电子装置和电池管理系统等。最后，详细介绍大容量电池储能技术在电力系统中的应用，特别是其在新能源发电领域中应用。关键词：储能；电池；电气构成；新能源The large capacity battery energy storage technology and its application in the electric power system Abstract：This paper introduce energ

9、y storage technology first, then energy storage technology of battery energy storage technology are introduced, and analysis of selection and composition of the large capacity battery, emphatically analyzed the electrical components of the large capacity battery energy storage system , including the

10、 way of battery connections, power electronics and battery management system, etc. Finally, introduced the large capacity battery energy storage technology application in electric power system, especially its application in the field of new energy resource generation. Key word：storage;battery;electr

11、ic composition;new energy resources1绪论 储能技术是电力系统运行过程“采发输配用储六大环节中的重要组成局部。系统中引入储能环节后，可以有效地实现需求侧管理，消除昼夜间峰谷差，平衡负荷，不仅可以更有效地利用电力设备，降低供电本钱，还可以可再生能源的应用，也可作为提高系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。储能技术的应用必将在传统的电力系统设计、规划、调度、控制等方面带来重大变革。1.1储能技术的背景我国在坚强智能电网构建过程中，对储能系统的需求不断增大。首先，随着社会总用电量的不断增加，电力消耗的昼夜峰谷差在日益增大。其次，风能、太阳能等可再生能源的

12、输出功率受自然环境的影响，会产生随机的、间歇性的波动。随着风能等可再生能源在电力系统中所占比例的逐渐增加，其并网稳定性问题已成为风力发电等技术的关键问题。再次，越来越多具有高度自动化生产线的工业企业和涉及信息、平安领域的用户对负荷侧电能质量提出更高的要求1。在电力系统中，运用储能技术可以有效地实现用户需求侧管理，消除昼夜峰谷差，平滑负荷，降低供电本钱，同时可以促进可再生能源的利用，提高电网系统的稳定性。1.2大容量储能技术介绍电能可以转化为化学能、势能、动能、电磁能等形态存储，到目前为止，人们已经开发了多种形式的储能系统，按照其具体方式可分为物理、电磁、电化学和相变储能四大类型。其中物理储能包

13、括抽水蓄能、飞轮储能和压缩空气储能；电磁储能包括超导、超级电容和高能密度电容储能；电化学储能包括铅酸，镍氢、镍镉、锂离子、钠硫和液流等电池储能；相变储能包括冰蓄冷储能等,储能技术详细参数请见表1-1。抽水蓄能是最为成熟、本钱最低的储能技术，具有一系列的技术优势，但是抽水蓄能电站的选址受到地理、地质、水源等条件的限制，其运行会造成水质变化、生态环境改变等问题。压缩空气储能技术能够进行电网级应用，但是该技术能量转换效率低，对化石燃料高度依赖，对地理条件要求非常高。飞轮储能是利用互逆式双向电机电动/发电机实现电能与高速旋转飞轮的机械能之间相互转换的一种储能技术，具有功率密度高、寿命长、对环境温度不敏

14、感等优点，但是其自放电现象使得飞轮储能系统在能量型应用时价格过于昂贵。超导储能技术响应速度快、能够提供短时大功率，但目前高温超导线材料技术还不成熟，日常维护本钱高，交流损耗大，平安稳定性低，仍处于要就阶段，本钱还需进一步降低2。表1-1 大容量储能技术相关参数系统能量和功率密度寿命与循环寿命对环境影响瓦小时/千克升瓦/千克升寿命年循环次数抽水蓄能0.51.50.51.54060破坏生态环境压缩空气蓄能3060362040燃烧排放污染物铅酸电池305050805155001000有毒镍氢电池507560150102020002500钠硫电池15024015025010152500锂电池75200

15、200500515100010000全液流钒电池1030163351012000超导储能0.550.22.520以上100000强磁场飞轮储能10302080152000电容储能0.05521055000产生污染物超级电容2.51.510000020100000燃料电池8001000050030005151000燃烧排放污染物低温储能1502501202002040液化过程产生污染物高温储热80200120500515目前，由于工作原理、材料和制造工艺的不同，与物理储能技术相比，化学储能技术在使用规模、便利程度、研发及开展潜力方面都具有相对的优势。1.3大容量电池储能系统介绍电池储能系统Bat

16、tery Energy Storage System，BESS)在电网中等效为一个理想的电压源，它主要由蓄电池组、电池管理系统Battery Management System,BMS)、能量转换系统Power Conversion System，PCS等组成。其根本结构如图1-1所示。图1-1 BESS结构图1.4 大容量电池储能的开展现状 电池储能技术在国内外均处于快速开展阶段，尤其是MW级的钠硫电池和锂离子电池储能示范系统不断建设并投入运行，主要在新能源，调频等应用领域发挥作用。国外的电池储能系统已有运行多年的经验，其中德国、日本、美国的技术较为领先。国内电池储能系统各项技术指标与国际先

17、进水平有一定差距，材料、工艺和集成等核心技术有待进一步突破，但是已经陆续有小工程方面的尝试，技术正在稳步开展当中。种类优点缺点应用领域铅蓄电池平安性好、单体电池容量较大、大电流性能及循环性能良好，循环经济效益较高，电池可100%回收充电速度慢、比能量、比功率偏低、大电流脉冲充放电性能差它被广泛应用于汽车、火车、拖拉机、摩托车、电动车以及通讯、电站、电力输送、仪器仪表、UPS电源和飞机、坦克、舰艇、雷达系统等镍氢电池它是一种新型绿色电池，具有高能量、长寿命、无污染等特点能量密度较低，充电速度慢现主要被用作动力电池，应用在混合动力汽车、电开工具和通信基站等方面锂离子电池锂离子电池能量密度高，单体能

18、量密度可达350Wh/L，自放电率低，充电时间快，易快充快放锂电池存在本钱较高、集成系统水平与单体电池性能差距较大等问题已广泛作为便携式设备的电源，也可作为分布式能源发电、应急备用、电能质量管理等领域；同时，在新能源并网、系统调峰等领域也可作为备选技术之一液流电池电池寿命长，并且几乎不受充放电深度影响；系统在任何时点的实际电量信息科直接准确获得；系统功率和容量独立，可以灵活配置系统能量密度低，体积大典型的为全钒液流电池，其已应用于风力发电，电网应用以及离网电信基站、电站调峰等领域优先考虑的技术选择；同时。在分布式能源发电领域也可作为备选技术之一钠硫电池能量密度高；功率特性好；钠硫电池原材料Na

19、和S在自然界的储量都非常丰富，价格低廉；钠硫电池相对绿色环保；还有就是循环次数高目前存在较强的技术垄断，开展前景尚不明朗建议作为系统调峰、风电场配套储能等领域的备选技术之一2电力系统中常用的蓄电池种类表2-1常用蓄电池性能特点及其应用领域目前，具有代表性的、技术比拟成熟的蓄电池技术主要有：铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂电池、钠硫电池、液流电池。其中铅酸蓄电池历史最为悠久，技术成熟而且本钱低，在电力储能技术开展初期应用广泛，但受能量密度和使用寿命的限制以及环境污染的负面影响，已有逐渐被取代的趋势。镍镉电池由于会造成重金属污染而被更具环保性的镍氢电池取代，主要应用于动力电池领域。锂电池由于受大

20、规模集成技术难题的影响，一直没有实现大容量的应用，但目前这一技术难题已经获得重大突破，大容量应用于储能已经实现了试运行。钠硫电池作为新兴的储能技术，具有能量密度高、效率高、环保、容量大等特点，已经获得了越来越多的关注和应用，是最具潜力的储能技术之一。液流电池具有容量大、效率高、循环寿命长等优点，广泛应用于新能源领域和电力系统中。常用蓄电池性能特点及其应用领域如上表2-1所示。2.1铅蓄电池铅蓄电池主要由阳极、阴极、电解液稀硫酸H2SO4、电池外壳、隔离板及液口栓或平安阀、电池盖等部件组成。其中最为常见的是铅酸蓄电池，它是由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种 HYPERLINK :/bai

21、ke.baidu /view/54521.htm t :/baike.baidu /_blank 蓄电池。放电状态下， HYPERLINK :/baike.baidu /view/3149135.htm t :/baike.baidu /_blank 正极主要成分为 HYPERLINK :/baike.baidu /view/579089.htm t :/baike.baidu /_blank 二氧化铅，w/3718080.htm t :/baike.baidu /_blank 负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为 HYPERLINK :/baike.baidu /view/14

22、9315.htm t :/baike.baidu /_blank 硫酸铅。目前，性能比拟优异而且能满足各种使用要求的新型铅蓄电池有双极性铅蓄电池、超级电池Pb/C)和铅布水平电池等。 2.2镍氢电池 镍氢电池是由氢离子和金属镍合成，储氢合金在电位变化时具有吸氢和释放氢的功能，它就是利用这种功能实现充放电。镍氢电池是在镍镉电池的根底上开展起来的，它的电量储藏比 HYPERLINK :/baike.baidu /view/174569.htm t :/baike.baidu /_blank 镍镉电池多30%，比镍镉电池更轻，是一种新型绿色电池。它具有高能量、长寿命、无污染等特点，是世界各国竞相开展

23、的高科技产品之一。2.3锂离子电池锂离子电池实际上就是一种锂离子浓度差电池，当对电池进行充电时，锂离子从电池的正极脱出，经过电解液迁移到负极，并嵌入负极材料中。同样，当电池对外放电时，嵌在负极材料中的锂离子脱出，又重新嵌入正极。锂离子电池一般包括正极、负极、电解质、隔膜、正极引线、负极引线、隔圈、盖板、平安阀、热敏电阻器PTC和电池壳。其中正极活性物质为关键局部，主要是钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等。氧化复原液流电池，简称液流电池，其活性物质分别溶解于装在政府储液罐的溶液中，通过正极泵和负极泵推动溶液流经液流电池堆中隔膜的两侧，在正负极上发生氧化复原反响，由此实现电池的充电和放电过程。它由正负电极

24、、隔膜及和电极围成的电极室、电解液罐、泵和管路系统。具体结构如图2-1所示3。图2-1 氧化复原液流储能电池原理示意图2.5钠硫电池钠硫电池是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜的二次熔融盐电池。在一定的工作温度下，钠离子透过电解质隔膜与硫发生可逆反响，形成能量的释放与储存。其具体原理如图2-2所示。图2-2 钠硫电池充放电原理3大容量电池管理系统 电池管理系统通过对蓄电池组的各种参数单体或模块电池电压、温度、电流等进行实时在线测量，在此根底上记性电池荷电SOC的实时在线估算，同时实施必要的控制。电池管理系统通过监控和管理蓄电池，防止电池出现过充电和过放电，使电池始终保持在最正确工

25、作状态，最大限度延长电池寿命，并将电池信息传输给相关子系统，为系统整体决策提供判断依据。3.1电压检测模块通过对单体电池电压准确检测来判断电池组的工作状态是否正常，电池组是否满足需求等，以此为判据决定大容量储能系统工作状态，便于监控系统调整算法实现电力储能与释放的最优化。主流电池单体电压测量方法主要有集成芯片法、电阻分压法、多路开关切换法，直接测量法。图3-1 多路开关切换法在电力系统的电池管理系统中多采用多路开关切换法来进行电压的检测，使用这种测量方法实现电压测量能够提高测量精度，通过电路转换防止串联电池组的共模电压干扰。运用继电器开关阵列实现单体电压切入，通过单路信号调理电路实现电池电压的

26、提取，利用AD采样实现测量，如图3-14所示。该方法防止电阻分压法存在的累积误差，解决了共地问题，但机械式继电器存在使用寿命有限，存在着噪声干扰，响应速度慢的缺点，目前较多使用AQW214或AQW216光耦继电器，其具有响应速度快，耐压高的特点。 3.2电流检测模块对大容量储能电池组中放点电流的准确测量能够防止高倍率充放电对电池造成的损坏，充放电电流是瞬时额定功率的重要参数，可以计算能量转换系统工作效率，通过检测电流变化量同样能够预估电池剩余容量。多个串联电池组只需要对串联总电流测量即可实现电流的监测，在测量过程中需要保证测量的精度，防止深度充放电从而延长使用寿命。电力系统常用电池管理系统的常

27、用电流检测模块是霍尔传感器测量法模块。利用霍尔传感器将电流信号转换为可调理的电压信号进行测量，这能够大大方便电路的测量。霍尔传感器具有拆卸简单、安装方便、电气绝缘性好、动态响应快和工作频带宽的特点。如图3-24所示，利用霍尔效应实现无接触测量能够你只外界电磁干扰，同时隔离大容量储能电池组与电池管理模块，保证测量过程不对电池产生影响。 图3-2 传感器检测原理图3.3温度检测模块大容量储能系统有着大电流充放电的时候，此时电流高达数百安倍，由于电缆线电阻和电池之间接触电阻的存在，会产生大量热量，大量电池密集安装在密集箱等狭小空间，导致散热较差，当热量累积时电池温度会随之升高，会导致电池因热而损坏，

28、甚至爆炸影响自身平安。因此电池管理系统需要增加温度检测功能，保证电池正常工作。图3-3 DS18B20单总线测温结构图常用温度测量方法有热敏电阻测量方法和DS18B20传感器测量法，利用热敏电阻测量具有价格低廉，使用方便的特点，但测量范围有限，模拟信号容易被干扰，在高温测量时其非线性影响测量精度，同时测量线路繁琐的缺点，在实际使用中不推荐。如图3-3所示，DS18B20单总线测温结构具有电路简单、测量本钱低廉、节省控制芯片I/O资源、有利于总线节点扩展的优点。DS18B20主要包括电源局部、内部存储器局部，在使用中得到转换命令后将转换结果存储在内部存储器中，同时通过对个别内部存储器进行配置能够

29、平衡测温分辨率和转换时间的关系。除此之外，大容量电池管理系统还包括有热管理控制模块、A/D转换模块和抗干扰模块等。这些模块集中起来就可进行电池参数监控，将转台监控测量单体电压、总电压、电流、温度、内阻等及时传送至尚未监控平台，同时对本系统进行热管理控制，并将故障报警信号进行指示。4能量转换系统电池储能系统需要通过能量转换系统与交流电网相连。在电池储能系统中，PCS是至关重要的环节，既是电池盒负载之间交换能量的媒介，同时又是电池充放电的管理单元。储能系统的能量转换系统既要与电池接口完成充放电管理，又要与电网实现并网功能。4.1能量转换系统的主要拓扑结构目前，低压小容量的PCS已经具有较成熟的一致

30、性的主电路拓扑结构，但用于大容量储能电站的PCS系统的拓扑结构尚未统一，为了适应不同的电压等级和满足不同应用需求，不同的设备制造厂家的PCS装置的主电路拓扑结构各不相同。典型的拓扑结构有仅含DC/AC环节的PCS和包含DC/DC和DC/AC环节的PCS。4.1.1仅含DC/AC环节的PCS图4-1 仅含DC/AC环节的PCS如图4-1所示为通过PWM变换器直接并网的拓扑结构，通常采用电压型PWM变换器。在这种结构中，PWM变换器的输出局部接有升压变压器，以便其电压与所并联的交流网络电压相匹配，同时起到将蓄电池储能系统与外部系统的电气隔离作用。蓄电池组充电时，变换器工作在整流状态，将交流电转换为

31、直流电，将电能储存在蓄电池中；放电时变换器工作在逆变器状态，将直流电转换为交流电并回馈外部电网。这种PCS结构的主要优点是适用于电网中分布式独立电源并网，结构简单。其主要缺点有：系统体积大、造价高；储能系统的容量选择缺乏灵活性；电网侧发生短路故障时，可在PCS直流侧产生短时大电流，对电池系统造成较大冲击。4.1.2包含DC/DC和DC/AC环节的PCS如图4-2所示的系统中，DC/DC环节的主要作用是进行升降压变换，从而防止使用变压器。蓄电池充电时，变换器工作在整流状态，将交流电转换为直流电，并经双向DC/DC变换器降压，将电能存储于蓄电池中；蓄电池放电时，变换器工作在逆变状态，直流电经DC/

32、DC变换器升压后转换为交流电，回馈外部电网。图4-2 包含DC/DC和DC/AC环节的PCS这种结构的PCS系统适应能力强，可对多串并联的电池进行充放电管理。由于参加了DC/DC环节，可实现直流电压的升降，使蓄电池的配置更加灵活。这种结构可用于风电、光伏等波动性较强的分布式能源接入，可抑制其直接并网的电压波动。主要缺点有：参加了DC/DC环节，使整个系统的能量转换效率有所降低；大容量PCS的DC/DC与DC/AC环节的开关频率、容量及协调配合关系还有待研究。4.2能量转换系统在储能系统中的作用在电池储能系统中，PCS的本钱占到整个系统本钱的10%以上，是不可或缺的关键设备，起作用主要有以下几点

33、：1电能质量管理，通过实时监控电网电压状态，提供动态有功和无功支持，解决诸多电能质量问题，如电压波动、突升、突降等。2削峰填谷。通过控制储能系统在晚间电价地的时候充电，白天电价高的时候为负荷供电，实现削峰填谷的功能。3紧急备用。帮助储能系统实现旋转备用，以及在电网故障时实现紧急备用功能。4储能系统并网/孤网切换。当交流侧电网故障时，帮助储能系统切换到孤岛运行模式，在电网故障消除后，再自动并网。5 大容量电池储能技术在电力系统中的应用电力行业是大规模储能技术的主要应用领域，大容量电池储能技术在电力行业的应用贯穿整个发输配用过程，主要包括发电领域、输配电领域、用户端、辅助效劳领域、新能源并网领域等

34、。5.1发电领域 大容量电池储能技术应用在发电端，具有提高机组效率和动态响应速度。储能装置按照日前发电曲线和调度中心的实时指令进行充放电，调节整个发电机组的总输出，使火电机组运行在接近额定功率运行状态。这既提高了机组的运行效率，又减少了动态运行对火电机组的负面影响，也减少了火电机组的温室气体排放，同时增强了发电厂整体的调峰能力。辅助动态运行的应用是指储能装置和火电机组共同按照调度的要求调整输出的大小，尽可能地减小火电机组输出的波动范围，尽可能地让火电机组在接近经济运行状态下工作。一般来说，火电机组都设计成满发时为经济运行状态，机组的热效率最高。由于大容量电池储能技术具备快速响应特点，通过应用储

35、能技术进行辅助动态运行可以提高火电机组的效率，减少碳排放。动态运行会使机组局部组件产生蠕变，造成这些设备受损，提高了发生故障的可能，即降低了机组的可靠性。同时，增加了更换设备的可能和检修费用，最终降低了整个机组的使用寿命。储能技术的应用可以防止动态运行对机组寿命的损害，减少社保维护和更换设备的费用，进而延缓或减少发电侧对新建发电机组的需求。5.2输配电领域储能在输配电领域的应用主要包括4个方面：无功支持、缓解书店阻塞、延缓输配电设备扩容和变电站内的直流电源。按照目前的本钱，储能做无功支持和变电站之流电源，相对原有选择电容器组、铅酸电池价格较高。储能在缓解输电阻塞和延缓输配电设备扩容两个方面的应

36、用，相对简单的扩容升级，更加灵活，减少了投资的风险，提高了电力资产的利用率。由于输配电网的稳定决定着整个电网的可靠性和平安性，所以要求对储能的可靠性进行论证，需要经过必要的示范工程进行检验。总之，只有本钱降低到合理范围，可靠性经过论证后才有可能进入该领域。1无功支持：无功支持也称电压支持是指在输配电线路上通过注入或吸收无功功率来调节线路上的电压。储能电池在动态逆变器、通信和控制设备的辅助下，可以调整储能电池系统输出的无功功率大小，进而对输配电线路的电压进行调节。2缓解线路阻塞：储能电池系统安装在阻塞线路的上游，当线路负荷超过线路容量，即发生线路阻塞时，储能电池系统充电，将线路不能运输的电能存储

37、在电池中。当负荷低于线路容量时，电池再向线路放电。输电线路的容量是固定的，而负荷是随时间有规律变化的，存在尖峰负荷。有时候当负荷增长到一定程度时，输电线路的容量会低于尖峰容量，这样就需要投入资金对线路进行扩容，提高电力运行的边际本钱，储能电池能够用于防止线路阻塞引起的相关本钱和费用，尤其是在需要扩容的幅度不高的情况下。3延缓输配电扩容升级：延缓输配电扩容升级是指利用一定较小容量的储能电池设备延缓甚至是免去对原有输配电设备的扩容，主要应用于负荷接近设备容量的输配电系统内，通过将储能电池安装在原本需要升级的输配电设备的下游位置来延缓或者防止扩容。4变电站直流电源：变电站直流电源是可以为信号设备、继

38、电保护、自动装置、事故照明及断路器分、合闸操作提供直流电源，并在外部交流电中断的情况下，保证由后备电源即蓄电池继续提供直流电源的重要设备。5.3用户端储能电池在用户端的应用主要集中于用户分时电价管理、容量费用管理、电能质量管理三个方面。其中实现分时电价管理和容量费用管理功能的实现依赖于电力市场中存在分时电价和容量电价体系，目前中国的工业用电中已经存在这样的电价体系，局部省份的居民用电池也进行了尝试，因此出现了一些储能应用的时机。1用户分时电价管理：电力系统中的负荷总量并不是一成不变的，随着时间的变化用电量会出现顶峰、平段、低谷等现象，电力部门根据这些特点，将每天24h划分为顶峰、平段、低谷等多

39、个时段，对各时段分别制定不同的电价水平，即为分时电价。在实施了分时电价的电力市场里，储能是理想的帮助电力用户实现分时电价管理的手段。在电价较低时给储能电池系统充电，在电价较高时放电，通过电池储能系统给用电设备放电来降低整体用电本钱，而且不改变用户的用电习惯，即使是在电价最高时还可以按自己的需求使用电能。 2容量费用管理：储能电池设备是降低容量费用的方案之一，用户根据自己的用电习惯，在自身用电负荷低的时段对储能电池设备进行充电，在需要高负荷时，利用储能电池设备放电，从而降低自己的最高负荷，到达减低容量费用的目的。 3电能质量管理：电能质量包括电压变化、电流变化、频率偏差等各个方面。应急和备用电源

40、系统是储藏电源，主要作用是保证生产设备运行时所需电能的电能质量问题。一些关键负荷必须要妥善地设计和启用应急备用电源，这些电源通常会独立于公共的电力系统或电力网，用来确保供电可靠性和供电质量。其中，应急电源主要是确保故障发生时，负荷在几毫秒到几分钟的时间段内不会中断运行，直到有稳定的电源启动恢复供电以保证生产设备的电能要求。5.4辅助效劳领域辅助效劳是为了保障电力系统平安稳定运行和电力供给质量而开展的一种必不可少的效劳，国际上对于辅助效劳所包含的内容并没有统一的界定，但一般包括一次调频、二次调频、备用、无功补偿和黑启动。接入电网的储能电池设备通过进行充放电以及控制充放电的速率的方式，可以到达调节

41、系统频率的目的，主要辅助电网系统进行二次调频。电池储能设备能运行在非满负荷状态，可以提供本身容量两倍的调节能力例如，1MW的电池储能设备在放电和充电时可分别上调和下调系统频率1MW,从而调节能力为2MW。因此，电池储能设备非常适合提供调频效劳。与传统的自动发电控制AGC方式来进行二次调频相比，电池储能设备提供调频效劳的最大优点是响应速度快，调节速率大，可以在几分钟甚至几秒钟的时间内在无输出状态以及满放电状态或充电状态间转换，动作正确率高，能防止火电机组响应AGC信号时出现向相反方向调节等错误动作。5.5新能源并网领域新能源目前主要是指风电、光伏发电等间歇性能源，因为其的不可控性，难以对其发电量

42、进行准确的预测，并且其忽高忽低的功率输出也令电网很难消纳。大容量电池储能技术的应用可以将新能源电源进行电量转移、固化输出、控制爬坡率等，目的是把新能源电源变成可调、可调度的发电资源。就以风电为例，大容量电池储能技术能在电网负荷较低的时候防止“弃风限电现象，将原本弃掉的风电储存起来，再在电网负荷高的时候向电网放电，使新能源的可利用小时数增加。大容量电池设备通过频繁的充放电进行爬坡率控制，一方面可以更多地利用风力富裕时段的风力发电，另一方面，对于其他火电机组，可减少机组因调峰操作造成的磨损、寿命减少以及维护本钱，减少电网的调频、调峰压力。6大容量电池储能技术示范工程近年来，我国也对大容量电池储能作

43、了积极的尝试，在一些大城市里，电池储能系统已经作为功率补偿投入了运行，在新能源发电方面也已做出了国家级的示范工程。6.1深圳宝清储能电站为推动电池储能在电网中的规模应用，实现中国兆瓦级电池储能电站“零的突破，南方电网与2021年11月启动“10MW级电池储能电站关键技术研究及试点工作，建成并投运了一座调峰调频锂离子电池储能电站深圳宝清电池储能电站。该储能电站工程规模为4MW/16MWh,首个兆瓦级储能分系统已于2021年1月成功并网运行，可实现配电网侧削峰填谷、调频、调压、孤岛运行等多种电网应用功能。深圳宝清储能站位于广东省深圳市龙岗区清风大道27号，以2回10KV电缆接入110KV碧岭变电站，储能站设计规模为10MW，分两期建设，第一期按5MW，10个储能分系统规模建设，全站按示范工程标准建设，总用地面积4100，建有配电楼两层，占地面积1910，主控通信楼占地面积375。采用的是深圳比亚迪公司和中航锂电公司的磷酸铁锂电池，预计使用寿命将超过25年10。6.2国家风光储输示范工程 新能源的最好利用方式，应该是与储能系统相互配合，这样既能实现间歇性发电系统的可控性，也能提高发电效率。我国在这一方面也做了积极的尝试，就这一想法作了一个重大的国家级科研工程：国家风光储输示范工程。国家风光储输示范工程是2021年由国网牵头，投资近150多亿元，选址在河北省张家