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淺談儲(chǔ)能電站在水泥工廠(chǎng)中的應(yīng)用探究
更新時(shí)間：2024-08-16 瀏覽次數(shù)：319
摘要：對(duì)于水泥工廠(chǎng)而言，儲(chǔ)能電站具有降低能源成本、穩(wěn)定電能供應(yīng)、平衡用電負(fù)荷、優(yōu)化電能利用等突出特點(diǎn)，不僅提升了工廠(chǎng)用電的穩(wěn)定性和可靠性，而且還可以服務(wù)于電網(wǎng)的調(diào)峰及調(diào)頻。因此，本文以?xún)?chǔ)能電站為切入點(diǎn)，以某水泥工廠(chǎng)儲(chǔ)能電站為例，將儲(chǔ)能電站的項(xiàng)目背景、工程方案、運(yùn)行模式、投資模式、效益以及建設(shè)成效進(jìn)行深入探究，以期為本行業(yè)和類(lèi)似行業(yè)提供參考和啟示。
關(guān)鍵字：儲(chǔ)能電站;水泥工廠(chǎng);磷酸鐵鋰電池;峰谷套利
0.引言
在制定的碳達(dá)峰、碳中和等節(jié)能減排計(jì)劃的影響下，電力供需矛盾日益突出，電能峰谷價(jià)差不斷拉大，削峰填谷、優(yōu)化用電方式已成為工業(yè)企業(yè)降低用電成本的必然途徑，越來(lái)越多的工業(yè)企業(yè)開(kāi)始將目光投向了儲(chǔ)能系統(tǒng)。這些企業(yè)普遍具有能源需求量較大的特點(diǎn)，其對(duì)電能質(zhì)量的好壞、用電成本的高低以及電力供應(yīng)的穩(wěn)定有著特殊的需求。水泥企業(yè)作為傳統(tǒng)的制造企業(yè)，其工廠(chǎng)用電環(huán)境較為復(fù)雜，不但要求用電質(zhì)量的穩(wěn)定，還需要用電成本的低廉。特別是在工廠(chǎng)發(fā)生突然斷電時(shí)，可能對(duì)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、磨機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備造成不同程度的損壞，這不僅影響了生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)進(jìn)行，同時(shí)也造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。正是基于以上情況，儲(chǔ)能電站在水泥工廠(chǎng)中的應(yīng)用不但為企業(yè)解決了諸多實(shí)際問(wèn)題，還帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。
1.項(xiàng)目背景
湖北省是我國(guó)擁有豐富水泥產(chǎn)能的省份之一。近年來(lái)，我國(guó)已進(jìn)入以降碳為重點(diǎn)戰(zhàn)略方向的關(guān)鍵時(shí)期，從到地方層面已經(jīng)由傳統(tǒng)的能源消耗總量和強(qiáng)度調(diào)控逐步轉(zhuǎn)向碳排放總量和強(qiáng)度雙控制，這推動(dòng)了能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)，促進(jìn)了以?xún)?chǔ)能為代表的新能源技術(shù)蓬勃發(fā)展，使其擁有了廣闊的市場(chǎng)前景和巨大的市場(chǎng)潛力。本項(xiàng)目所在水泥工廠(chǎng)現(xiàn)擁有一條2500t/d新型干法熟料水泥生產(chǎn)線(xiàn)，配套建設(shè)有一座110kV變電站，采用一臺(tái)110kV/10kV主變壓器進(jìn)行供電，其主變?nèi)萘繛?5MVA，主變額定負(fù)荷約為14.5MW，工廠(chǎng)內(nèi)設(shè)備正常運(yùn)行平均負(fù)荷約為12MW。
整個(gè)工廠(chǎng)24h、不間斷生產(chǎn)，年生產(chǎn)天數(shù)可達(dá)310天以上，年用電量近9000kWh，電能消耗巨大。
2.項(xiàng)目方案
2.1總體方案
本項(xiàng)目從水泥工廠(chǎng)實(shí)際情況出發(fā)，以工廠(chǎng)年度用電量數(shù)據(jù)和現(xiàn)有供配電設(shè)施裝機(jī)總?cè)萘孔鳛橐罁?jù)，利用工廠(chǎng)內(nèi)現(xiàn)有空地，在不影響工廠(chǎng)正常運(yùn)營(yíng)的環(huán)境下，建設(shè)總規(guī)模為4MW/8MWh的儲(chǔ)能電站。該電站利用工廠(chǎng)內(nèi)峰谷、峰平時(shí)段的實(shí)際電價(jià)差進(jìn)行套利產(chǎn)生效益，通過(guò)靈活調(diào)整儲(chǔ)能電站的充放電策略，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電量用于峰段生產(chǎn)，降低需量電費(fèi)及綜合用電成本，同時(shí)也作為工廠(chǎng)重要負(fù)荷的備用電源，提高工廠(chǎng)整體用電的可靠性。
2.2儲(chǔ)能設(shè)計(jì)方案
2.2.1電池選型
電池是構(gòu)建大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因此電池的選型在儲(chǔ)能電站建設(shè)中具有重要意義。本項(xiàng)目選用近年來(lái)在新能源領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用的磷酸鐵鋰電池，此類(lèi)電池相較于其它電化學(xué)電池，具有能量密度高，循環(huán)壽命長(zhǎng)，放電深度大，放電電流大等突出優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)隨著新能源行業(yè)的快速發(fā)展，不但為此類(lèi)電池的品質(zhì)提供了良好的保障，而且電池的價(jià)格也在逐步的降低，具有較高的性?xún)r(jià)比，能很好的滿(mǎn)足儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性要求。本項(xiàng)目使用的磷酸鐵鋰電池參數(shù)見(jiàn)表1。
表1項(xiàng)目用磷酸鐵鋰電池參數(shù)
項(xiàng)目用磷酸鐵鋰電池參數(shù) | ||
尺寸/(mm×mm×mm) 標(biāo)稱(chēng)電壓/V額定容量/Ah內(nèi)阻/mΩ 質(zhì)量/kg 額定能量/Wh能量效率/% 質(zhì)量能量密度/（Wh·kg-1）體積能量密度/（Wh·L-1）電壓工作范圍/V | 72.3×174.6×204.6，不含極柱 3.2 280 0.25 5.4 896 96 166 363 2.5~3.65 | |
循環(huán)壽命 | 0.5P充放電循環(huán)8000周容量保持率≥70% | |
2.2.2電池系統(tǒng)
本項(xiàng)目電池系統(tǒng)通過(guò)用單個(gè)磷酸鐵鋰電池串聯(lián)組成基本的電池箱，再對(duì)若干個(gè)電池箱進(jìn)行串聯(lián)組成一個(gè)電池簇，對(duì)若干個(gè)電池簇進(jìn)行并聯(lián)，集合成所需要的電池系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，電池箱作為基本的構(gòu)成模塊，處于核心地位。其外殼采用絕緣材料，上下左右均有開(kāi)孔，滿(mǎn)足內(nèi)部通風(fēng)散熱的需求。通過(guò)在電池箱上安裝截面為橢圓形的把手，并與固定裝置間采用便于拆卸及更換的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高了電池箱模塊安裝、更換的便捷性。同時(shí)電池箱在設(shè)計(jì)上還采取了預(yù)留膨脹間隙、采用支撐柱結(jié)構(gòu)、合理設(shè)置安全間隙等一系列措施，有效的避免了內(nèi)部電池模塊鼓包和爬電短路帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，保障了電池系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本項(xiàng)目電池系統(tǒng)組成和技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。
表2項(xiàng)目電池系統(tǒng)組成和技術(shù)參數(shù)
名稱(chēng) | 額定電壓/V | 額定容量/Ah | 存儲(chǔ)電量/kWh | 備注 |
電池 | 3.2 | 280 | 0.896 | 單個(gè)磷酸鐵鋰電池 |
電池箱 | 48 | 280 | 13.44 | 15個(gè)電池串聯(lián) |
電池簇 | 1152 | 280 | 322.56 | 24個(gè)電池箱串聯(lián) |
電池系統(tǒng) | 1152 | 2800 | 3225.6 | 10個(gè)電池簇并聯(lián) |
2.2.3儲(chǔ)能集裝箱
儲(chǔ)能集裝箱具有保溫隔熱、防水防塵、防腐防震等特點(diǎn)。本項(xiàng)目使用的儲(chǔ)能集裝箱每臺(tái)額定容量為3.2MWh，額定功率為1.5MW，主要由電池倉(cāng)和設(shè)備艙兩個(gè)相互獨(dú)立的部分組成。電池倉(cāng)主要用于放置項(xiàng)目的電池系統(tǒng)，設(shè)備艙主要用于放置與電池系統(tǒng)配套的電氣設(shè)備，這樣的布局便于對(duì)儲(chǔ)能電站的電池和設(shè)備進(jìn)行集中管理。本項(xiàng)目每套電池系統(tǒng)放置于一臺(tái)定制6096mm×2438mm×2591mm風(fēng)冷集裝箱內(nèi)的電池倉(cāng)中，采用機(jī)架式安裝，結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理。電池倉(cāng)內(nèi)除電池系統(tǒng)外，還配備了電池管理系統(tǒng)、自動(dòng)滅火系統(tǒng)、自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、故障報(bào)警系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)，為電池倉(cāng)的安全穩(wěn)定提供了有力支持。設(shè)備艙則主要包括了儲(chǔ)能變流器（PCS）、能量管理系統(tǒng)（EMS）和配電系統(tǒng)。本項(xiàng)目使用的儲(chǔ)能集裝箱平面布置見(jiàn)圖1。
根據(jù)本項(xiàng)目設(shè)計(jì)儲(chǔ)能電站規(guī)?？芍?xiàng)目?jī)?chǔ)能電站大功率為4MW，在大功率下，2h可以充滿(mǎn)8000kWh的電量。本項(xiàng)目在進(jìn)行容量配置時(shí)，在充分考慮了電池系統(tǒng)的放電效率和放電深度的情況下，總共需要3臺(tái)儲(chǔ)能集裝箱在直流側(cè)分別接入各自的儲(chǔ)能變流器后，再在交流側(cè)并聯(lián)才能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)方案的需求。儲(chǔ)能電站拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。
2.2.4儲(chǔ)能變流器（PCS）
儲(chǔ)能變流器作為逆變和整流的雙向換流系統(tǒng)，在整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)中具有重要作用，其具有高轉(zhuǎn)換效率、寬電壓輸入、快速并離網(wǎng)切換等特點(diǎn)，同時(shí)還提供完善的電氣保護(hù)功能。在并網(wǎng)模式下，儲(chǔ)能變流器能自動(dòng)追蹤適配電網(wǎng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)雙向變流控制，在電池管理系統(tǒng)的配合下對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行智能化的充放電管理。在離網(wǎng)模式下，儲(chǔ)能變流器能進(jìn)行獨(dú)立的逆變，為水泥工廠(chǎng)重要負(fù)荷提供后備電源，提高了工廠(chǎng)能源使用的安全性。本項(xiàng)目中摒棄了傳統(tǒng)的集中式儲(chǔ)能變流方式，使用組串式儲(chǔ)能變流架構(gòu)，為每臺(tái)儲(chǔ)能集裝箱配備一臺(tái)額定功率為1500kW的儲(chǔ)能變流器，其使用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)上采用了具有更高開(kāi)關(guān)頻率、更高轉(zhuǎn)換效率及更低電磁干擾的三電平工作拓?fù)?，同時(shí)儲(chǔ)能變流器出口與隔離變壓器連接，使儲(chǔ)能集裝箱電氣系統(tǒng)一次側(cè)和二次側(cè)隔離，大程度保證了儲(chǔ)能集裝箱的電氣安全。儲(chǔ)能變流器電路主拓?fù)湟?jiàn)圖3。
2.2.5電池管理系統(tǒng)（BMS）
本項(xiàng)目中的每臺(tái)儲(chǔ)能集裝箱都配備了獨(dú)立的電池管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)按管理對(duì)象劃分為3個(gè)層級(jí)。一層是位于電池箱內(nèi)部的M-BMS，主要用于收集電芯的數(shù)據(jù)，不僅可以采集單體電池電壓和溫度，還可以對(duì)電池箱中串聯(lián)電池組的電壓和電流進(jìn)行采集。二層是位于每個(gè)電池架上的C-BMS，主要用于對(duì)一個(gè)電池簇中的所有M-BMS進(jìn)行集中管理，同時(shí)采集電池簇的電壓、電流數(shù)據(jù)，并可以在檢測(cè)到電池箱異常時(shí)將其退出運(yùn)行。三層是采集匯總整個(gè)儲(chǔ)能集裝箱電池系統(tǒng)數(shù)據(jù)的A-MBS，其負(fù)責(zé)管理一個(gè)儲(chǔ)能集裝箱內(nèi)的所有C-BMS，對(duì)整個(gè)電池系統(tǒng)的電池剩余容量狀態(tài)（SOC）、電池組健康度狀態(tài)（SOH）、電池放電深度（DOD）進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)與能量管理系統(tǒng)進(jìn)行通信，上報(bào)采集的全部電池信息，并能在電池系統(tǒng)異常時(shí)給儲(chǔ)能變流器發(fā)送警告，使儲(chǔ)能變流器轉(zhuǎn)入待機(jī)模式，保護(hù)電池系統(tǒng)安全。
2.2.6能量管理系統(tǒng)（EMS）
能量管理系統(tǒng)是儲(chǔ)能電站的控制核心，負(fù)責(zé)采集整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)并協(xié)調(diào)控制各設(shè)備的運(yùn)行，是電站安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行的保障。在本儲(chǔ)能項(xiàng)目中，本地能量管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集電網(wǎng)數(shù)據(jù)、集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電、并離網(wǎng)進(jìn)行有效調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本地能量管理系統(tǒng)還將采集到的信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，使得電站管理人員能實(shí)時(shí)了解電站運(yùn)行的各種參數(shù)，并根據(jù)儲(chǔ)能控制策略對(duì)電站設(shè)備進(jìn)行控制，提升了儲(chǔ)能電站運(yùn)營(yíng)效率。通過(guò)對(duì)整個(gè)電站的數(shù)據(jù)資源進(jìn)行匯總，實(shí)時(shí)生成數(shù)據(jù)圖形、曲線(xiàn)、報(bào)表，不僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源的資產(chǎn)化和價(jià)值化，而且為工廠(chǎng)管理者的經(jīng)營(yíng)決策提供了有力支持。
2.3儲(chǔ)能電站運(yùn)行模式
本項(xiàng)目?jī)?chǔ)能電站主要運(yùn)行模式為“峰谷套利"，其次是作為電網(wǎng)負(fù)荷緊張或者突發(fā)情況下的應(yīng)急電源。在用電尖峰時(shí)段和高峰時(shí)段，電價(jià)較高，儲(chǔ)能變流器接收到能量管理系統(tǒng)并網(wǎng)放電指令后，電池系統(tǒng)開(kāi)始放電，通過(guò)儲(chǔ)能變流器，再經(jīng)過(guò)隔離變壓器，向工廠(chǎng)用電負(fù)荷輸送電量。當(dāng)能量管理系統(tǒng)檢測(cè)到電池系統(tǒng)剩余容量狀態(tài)低于設(shè)定閾值時(shí)，能量管理系統(tǒng)向儲(chǔ)能變流器發(fā)送停止放電指令，電池系統(tǒng)停止放電。在用電低谷時(shí)段，電價(jià)較低，儲(chǔ)能變流器接受能量管理系統(tǒng)并網(wǎng)充電指令，外部電網(wǎng)通過(guò)儲(chǔ)能變流器對(duì)電池系統(tǒng)進(jìn)行充電。當(dāng)電池容量狀態(tài)達(dá)到設(shè)定閾值后，能量管理系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能變流器發(fā)出停止充電指令，儲(chǔ)能變流器轉(zhuǎn)入待機(jī)模式，停止對(duì)電池系統(tǒng)充電。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)采取合理的電池充放電策略，可以做到電池系統(tǒng)每天多次充電多次放電，提高電站運(yùn)行效率。
2.4儲(chǔ)能電站投資模式
工商業(yè)儲(chǔ)能項(xiàng)目現(xiàn)階段有業(yè)主自投、合同能源管理、融資租賃三種投資模式。
本儲(chǔ)能電站項(xiàng)目結(jié)合水泥行業(yè)的大環(huán)境因素和企業(yè)實(shí)際情況，采取了合同能源管理這種工業(yè)用戶(hù)主流的應(yīng)用模式。該模式引入有技術(shù)實(shí)力的投資方進(jìn)行合作，通過(guò)EMC合同將企業(yè)能源進(jìn)行外包，與投資方共同分享儲(chǔ)能電站帶來(lái)的收益，緩解了水泥工廠(chǎng)用電供需緊張、電費(fèi)支出過(guò)多的局面，從而達(dá)到節(jié)約用電成本的目的。本項(xiàng)目電池系統(tǒng)效率首年衰減5%、此后每年2%遞減，預(yù)期使用壽命能達(dá)到15年，可以覆蓋整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)行周期。在合約期內(nèi)，儲(chǔ)能電站的所有維護(hù)費(fèi)用支出均由投資方負(fù)責(zé)，進(jìn)一步減輕了水泥工廠(chǎng)的成本負(fù)擔(dān)。
3.儲(chǔ)能電站效益
根據(jù)參閱《省發(fā)改委關(guān)于湖北電網(wǎng)2020~2022年輸配電價(jià)和銷(xiāo)售電價(jià)有關(guān)事項(xiàng)的通知》（鄂發(fā)改價(jià)管〔2020〕439號(hào)），湖北省在原有峰、平、谷用電時(shí)段基礎(chǔ)上，增設(shè)了尖峰用電時(shí)段，進(jìn)一步優(yōu)化了峰谷分時(shí)電價(jià)政策。當(dāng)前湖北省用電各時(shí)段劃分見(jiàn)表3。
表3湖北省用電各時(shí)段劃分
時(shí)段類(lèi)別 | 時(shí)段分布情況 | 時(shí)長(zhǎng) |
平段 | 7:00~9:00、15:00~20:00、22:00~23:00 | 共8h |
尖峰時(shí)段 | 20:00~22:00 | 共2h |
高峰時(shí)段 | 9:00~15:00 | 共6h |
低谷時(shí)段 | 23:00~次日07:00 | 共8h |
同時(shí)根據(jù)《湖北新分時(shí)電價(jià)銷(xiāo)售電價(jià)表》顯示，2023年湖北省110kV大工業(yè)用電尖峰時(shí)段電價(jià)為1.17元/kWh，高峰時(shí)段電價(jià)為0.86元/kWh，平段電價(jià)為0.67元/kWh，低谷時(shí)段電價(jià)為0.31元/kWh，大峰谷差0.86元/kWh。特別是湖北省還是全國(guó)執(zhí)行季節(jié)性分時(shí)電價(jià)的省份之一，根據(jù)《省發(fā)改委關(guān)于進(jìn)一步完善分時(shí)電價(jià)機(jī)制有關(guān)事項(xiàng)的通知》（鄂發(fā)改價(jià)管〔2022〕406號(hào)）顯示，對(duì)于每年夏季7~8月、冬季12月~次年1月的用電高峰月份，用電尖峰時(shí)段（每日20:00~22:00）基礎(chǔ)電價(jià)浮動(dòng)比例由1.8調(diào)整為2，低谷時(shí)段（每日23:00~次日7:00）基礎(chǔ)電價(jià)浮動(dòng)比例由0.48調(diào)整為0.45。調(diào)整以后，在這幾個(gè)用電高峰的月份，尖峰時(shí)段電價(jià)提高到1.3元/kWh，低谷電價(jià)降低到0.29元/kWh，峰谷電價(jià)差達(dá)1.01元/kWh。這使得在“峰谷套利"方面具有巨大的經(jīng)濟(jì)收益潛力。
本項(xiàng)目?jī)?chǔ)能電站規(guī)模為4MW/8MWh，充放電倍率0.5C，充放電效率92%，采用每日“兩沖兩放"的充放電策略，在低電價(jià)時(shí)段充電，在高電價(jià)時(shí)段放電，變壓器容量滿(mǎn)足儲(chǔ)能充電需求，且工廠(chǎng)負(fù)荷穩(wěn)定可消納儲(chǔ)能放電。儲(chǔ)能電站在低谷時(shí)段23:00~次日07:00間將電池系統(tǒng)充滿(mǎn)電，然后在高峰時(shí)段13:00~15:00放電2h，接著在平段15:00~20:00間再次將電池充滿(mǎn)，再在尖峰時(shí)段20:00~22:00放電2h，實(shí)現(xiàn)了“低谷-高峰"和“平段-尖峰"相互配合的單日兩充兩放收益模式。根據(jù)分時(shí)電價(jià)數(shù)據(jù)和儲(chǔ)能電站效率可計(jì)算得出，正常月份單日套利收益可達(dá)11280元，用電高峰月份單日套利收益可達(dá)12640元，全年收益可達(dá)400余萬(wàn)元。
4.儲(chǔ)能電站建設(shè)成效
本項(xiàng)目?jī)?chǔ)能電站建成投入運(yùn)營(yíng)后，帶來(lái)了以下幾方面的成效：
（1）儲(chǔ)能電站在電量需求低谷時(shí)將電能存儲(chǔ)，在電量需求高峰時(shí)進(jìn)行釋放，實(shí)現(xiàn)了能源的高效利用。通過(guò)建設(shè)運(yùn)營(yíng)儲(chǔ)能電站，可以降低電能浪費(fèi)，提高水泥工廠(chǎng)能源利用效率。（2）儲(chǔ)能電站可以在電能供大于求時(shí)存儲(chǔ)電能，在電能供應(yīng)不足時(shí)釋放存儲(chǔ)的電能，從而平衡了電能的供需，提高了水泥工廠(chǎng)用能的穩(wěn)定性。（3）儲(chǔ)能電站提升了水泥工廠(chǎng)電網(wǎng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。當(dāng)外部電網(wǎng)發(fā)生故障或突發(fā)自然災(zāi)害造成工廠(chǎng)電力中斷時(shí)，儲(chǔ)能電站可以作為應(yīng)急備用電源，迅速投入使用并提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)，提高了工廠(chǎng)電網(wǎng)的安全性。（4）儲(chǔ)能電站在水泥工廠(chǎng)負(fù)載用電峰值時(shí)可代替變壓器部分容量，降低工廠(chǎng)總體容量需求，進(jìn)而達(dá)到降低容量電費(fèi)的目的。
5.Acrel-2000ES儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)
5.1系統(tǒng)概述
安科瑞儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)Acrel-2000ES，專(zhuān)門(mén)針對(duì)工商業(yè)儲(chǔ)能柜、儲(chǔ)能集裝箱研發(fā)的一款儲(chǔ)能EMS，具有完善的儲(chǔ)能監(jiān)控與管理功能,涵蓋了儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細(xì)信息,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢(xún)與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。在高級(jí)應(yīng)用上支持能量調(diào)度,具備計(jì)劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制、防逆流等控制功能。
5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
Acrel-2000ES，可通過(guò)直采或者通過(guò)通訊管理或串口服務(wù)器將儲(chǔ)能柜或者儲(chǔ)能集裝箱內(nèi)部的設(shè)備接入系統(tǒng)。
5.3.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
系統(tǒng)人機(jī)界面友好，能夠顯示儲(chǔ)能柜的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PCS、BMS以及環(huán)境參數(shù)信息，如電參量、溫度、濕度等。實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障、告警、收益等信息。
5.3.2設(shè)備監(jiān)控
系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)PCS、BMS、電表、空調(diào)、消防、除濕機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行模式。
PCS監(jiān)控：滿(mǎn)足儲(chǔ)能變流器的參數(shù)與限值設(shè)置；運(yùn)行模式設(shè)置；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能變流器交直流側(cè)電壓、電流、功率及充放電量參數(shù)的采集與展示；實(shí)現(xiàn)PCS通訊狀態(tài)、啟停狀態(tài)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、異常告警等狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
BMS監(jiān)控：滿(mǎn)足電池管理系統(tǒng)的參數(shù)與限值設(shè)置；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池的電芯、電池簇的溫度、電壓、電流的監(jiān)測(cè)；實(shí)現(xiàn)電池充放電狀態(tài)、電壓、電流及溫度異常狀態(tài)的告警。
空調(diào)監(jiān)控：滿(mǎn)足環(huán)境溫度的監(jiān)測(cè)，可根據(jù)設(shè)置的閾值進(jìn)行空調(diào)溫度的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)及溫濕度數(shù)據(jù)，以曲線(xiàn)形式進(jìn)行展示。
UPS監(jiān)控：滿(mǎn)足UPS的運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)電參量監(jiān)測(cè)。
5.3.3曲線(xiàn)報(bào)表
系統(tǒng)能夠?qū)CS充放電功率曲線(xiàn)、SOC變換曲線(xiàn)、及電壓、電流、溫度等歷史曲線(xiàn)的查詢(xún)與展示。
滿(mǎn)足儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)的配置、電價(jià)參數(shù)與時(shí)段的設(shè)置、控制策略的選擇。目前支持的控制策略包含計(jì)劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制等。
5.3.5實(shí)時(shí)報(bào)警
儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)?chǔ)能充放電越限、溫度越限、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。
儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，溫濕度、電壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、事故分析。
可以通過(guò)每個(gè)設(shè)備下面的紅色按鈕對(duì)PCS、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制器、照明等設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制，但是當(dāng)設(shè)備未通信上時(shí)，控制按鈕會(huì)顯示無(wú)效狀態(tài)。
儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶(hù)權(quán)限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫(kù)修改等）。可以定義不同級(jí)別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。
6.相關(guān)平臺(tái)部署硬件選型清單
設(shè)備 | 型號(hào) | 圖片 | 說(shuō)明 |
儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng) | Acrel-2000ES |
| 實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，統(tǒng)計(jì)分析、異常告警、優(yōu)化控制、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等； 策略控制:計(jì)劃曲線(xiàn)、需量控制、削峰填谷、備用電源等。 |
觸摸屏電腦 | PPX-133L |
| 1)承接系統(tǒng)軟件 2)可視化展示:顯示系統(tǒng)運(yùn)行信息 |
交流計(jì)量表計(jì) | DTSD1352 |
| 集成電力參量及電能計(jì)量及考核管理，提供各類(lèi)電能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。具有諧波與總諧波含量檢測(cè)，帶有開(kāi)關(guān)量輸入和開(kāi)關(guān)量輸出可實(shí)現(xiàn)“遙信"和“遙控"功能，并具備報(bào)警輸出。帶有RS485 通信接口，可選用MODBUS-RTU或 DL/T645協(xié)議。 |
直流計(jì)量表計(jì) | DJSF1352 |
| 表可測(cè)量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率以及正反向電能等;具有紅外通訊接口和RS-485通訊接口，同時(shí)支持Modbus-RTU協(xié)議和DLT645協(xié)議;可帶繼電器報(bào)警輸出和開(kāi)關(guān)量輸入功能。 |
溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置 | ARTM-8 |
| 適用于多路溫度的測(cè)量和控制，支持測(cè)量8通道溫度;每一通道溫度測(cè)量對(duì)應(yīng)2段報(bào)警，繼電器輸出可以任意設(shè)置報(bào)警方向及報(bào)警值。 |
通訊管理機(jī) | ANet-2E8S1 |
| 能夠根據(jù)不同的采集規(guī)約進(jìn)行水表、氣表、電表、微機(jī)保護(hù)等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)采集匯總；提供規(guī)約轉(zhuǎn)換、透明轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)加密壓縮、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、邊緣計(jì)算等多項(xiàng)功能；實(shí)時(shí)多任務(wù)并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，可多鏈路上送平臺(tái)據(jù)。 |
串口服務(wù)器 | Aport |
| 功能:轉(zhuǎn)換“輔助系統(tǒng)"的狀態(tài)數(shù)據(jù)，反饋到能量管理系統(tǒng)中。1)空調(diào)的開(kāi)關(guān)，調(diào)溫，及斷電(二次開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn))；2)上傳配電柜各個(gè)空開(kāi)信號(hào)；3)上傳UPS內(nèi)部電量信息等；4)接入電表、BSMU等設(shè)備 |
遙信模塊 | ARTU-KJ8 |
| 1)反饋各個(gè)設(shè)備狀態(tài)，將相關(guān)數(shù)據(jù)到串口服務(wù)器；2)讀消防1/0信號(hào)，并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(關(guān)機(jī)、事件上報(bào)等)；3)采集水浸傳感器信息，并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(水浸信號(hào)事件上報(bào))；4)讀取門(mén)禁程傳感器信息，并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(門(mén)禁事件上報(bào))。 |
7結(jié)語(yǔ)
綜上所述，本工程通過(guò)在水泥工廠(chǎng)建設(shè)儲(chǔ)能電站，采用靈活高效的運(yùn)行調(diào)度模式，可以產(chǎn)生可觀(guān)的利益回報(bào)，同時(shí)降低水泥工廠(chǎng)的用電成本。伴隨著新能源產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，電池原材料價(jià)格還會(huì)進(jìn)一步下降，儲(chǔ)能電站的建設(shè)成本將會(huì)繼續(xù)降低，再加上扶持政策、稅收政策、補(bǔ)貼政策、市場(chǎng)準(zhǔn)入政策的不斷完善，儲(chǔ)能電站作為一種靈活的資源，具有快速?gòu)?fù)制推廣的潛力。儲(chǔ)能電站既可以參與用戶(hù)側(cè)電力需求調(diào)節(jié)，又有效的緩解了工廠(chǎng)的“兩高"限電壓力，為水泥工廠(chǎng)的節(jié)能降碳高質(zhì)量發(fā)展之路提供了指引，開(kāi)創(chuàng)了水泥工廠(chǎng)綠色低碳發(fā)展的嶄新局面。
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