中國儲能網(wǎng)訊：一貫有之的電能質(zhì)量問題，因?yàn)楣╇娋€路過長、線徑較細(xì)再結(jié)合農(nóng)村負(fù)荷的季節(jié)和晝夜波動，導(dǎo)致供電電壓偏差一直是個(gè)大問題。
越來越多的屋頂光伏接入不僅帶來了消納問題，也會加劇電壓偏差、三相不平衡以及臺區(qū)的功率因數(shù)問題。
國家倡導(dǎo)的電動汽車鄉(xiāng)村推廣，充電基礎(chǔ)設(shè)施先行，更加無序的負(fù)荷對整個(gè)臺區(qū)容量提出了更高的要求。
智能配電網(wǎng)的建設(shè)就是要從根源上解決這些問題，但一味地投入重資產(chǎn)擴(kuò)大規(guī)模和容量不僅需要一定建設(shè)周期，而且往往最終設(shè)備使用率不高，反而還會增加輸配電價(jià)，事與愿違。
于是乎與主網(wǎng)一樣，在繼續(xù)加大容量建設(shè)外，選擇一些柔性可調(diào)度的響應(yīng)資源同樣是個(gè)不錯(cuò)的方法。
而儲能作為這方面優(yōu)秀的代表立刻就會被納入考慮范疇，不論是市場還是電網(wǎng)，都對其予以了大量的關(guān)注，各地也有不少類似的示范項(xiàng)目。
不過區(qū)別于源側(cè)、主網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)的儲能，只需要提供充放功率即可。臺區(qū)因?yàn)樗媾R多重問題，需要儲能可以多做一些工作。
對于放置于此的儲能，臺區(qū)可能會抱有更多的希望，也就是更多的要求。
變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
一個(gè)完整的儲能設(shè)備，主要包含PCS雙向變流器，電池組，EMS能量管理系統(tǒng)，BMS電池管理系統(tǒng)以及其他配套設(shè)施。
其與電網(wǎng)交互的部分在于前置的PCS雙向變流器。
一般應(yīng)用于其他場景的儲能設(shè)備，變流器內(nèi)部電力電子的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多采用三相三線制的全橋結(jié)構(gòu)，簡化來看就是每相橋臂上下各2組開關(guān)管，一共6組。
三相三線制拓?fù)?
這樣的結(jié)構(gòu)再配合內(nèi)部的整流逆變控制算法就可以實(shí)現(xiàn)儲能系統(tǒng)的充電與放電。
不過在這種結(jié)構(gòu)下，儲能并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，三相的電流是平衡的，也就是說功率是均分的。比如儲能系統(tǒng)目前是以30kW的功率在放電，那么A/B/C三相均分這些功率，每相都是10kW。
這種結(jié)構(gòu)和控制策略下，儲能系統(tǒng)無法對單相的潮流進(jìn)行單獨(dú)的響應(yīng)。
農(nóng)網(wǎng)臺區(qū)二次側(cè)存在大量的單相負(fù)載，而且光伏等“新負(fù)荷”單個(gè)系統(tǒng)容量較小，也多以單相接入。
所以臺區(qū)存在的部分電能質(zhì)量甚至是消納問題可能發(fā)生于某一相，而并非是三相同時(shí)發(fā)生，故而臺區(qū)希望下轄輔助設(shè)備具備單相的調(diào)節(jié)能力。
三相四線制拓?fù)?
區(qū)別于三相的全橋模式，三相四線制即增加N相上下橋臂可能更適合此類場景，可以做單相的充放電控制。
這樣設(shè)備能夠提供的功能就更加靈活，符合臺區(qū)當(dāng)前的現(xiàn)狀以及對于問題解決的期待。
臺區(qū)儲能的接入
儲能在低壓側(cè)接入臺區(qū)，所以物理上的接入點(diǎn)要么是配電箱中預(yù)留的斷路器，要么是再從變壓器低壓側(cè)引線接入。
電纜接入儲能設(shè)備后，儲能即可以進(jìn)行正常的充放電操作，這一點(diǎn)和工商業(yè)儲能一致。
但放置于臺區(qū)的儲能設(shè)備可不是簡單地根據(jù)預(yù)設(shè)好的程序定點(diǎn)充電、定點(diǎn)放電。
因?yàn)楸旧矸胖糜诠W(wǎng)側(cè)的設(shè)備沒有類似工商業(yè)用戶那樣確定的峰平谷電價(jià)時(shí)段，所以其充放電狀態(tài)依循的依據(jù)是當(dāng)前可以電網(wǎng)臺區(qū)的潮流情況。
故而一定會有臺區(qū)變壓器二次側(cè)的各相電壓和電流信號要采集并送至儲能的EMS能量管理系統(tǒng)來作為運(yùn)行依據(jù)。
電壓信號采集較為方便，直接從母線上引出即可，電流需要加裝互感器，所以臺區(qū)配電箱內(nèi)要留有相應(yīng)空間?；蛘邚?fù)用臺區(qū)內(nèi)無功補(bǔ)償設(shè)備互感器或者考核表互感器，如果地方電網(wǎng)允許的話。
上面提到的是電氣結(jié)構(gòu)的接入，而真正意義上的接入系統(tǒng)不僅體現(xiàn)在電力系統(tǒng)層面，還有配套的信息系統(tǒng)層面。
所以臺區(qū)儲能的運(yùn)行數(shù)據(jù)也需要一并接入到電網(wǎng)的中控系統(tǒng)中，至于具體是哪個(gè)位置，數(shù)據(jù)留在生產(chǎn)大區(qū)的哪一級還要看項(xiàng)目規(guī)劃。
也有臺區(qū)配置了近年來來電網(wǎng)廣泛部署的融合終端，所以也有可能通過通信線纜接入到融合終端，進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的上下行。
必要時(shí)刻，中控系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程調(diào)用儲能設(shè)備，接管運(yùn)行控制。
總之，在電氣結(jié)構(gòu)接入層面，儲能不僅需要接入臺區(qū)低壓側(cè)母線，也需要將低壓側(cè)主進(jìn)線的電氣參數(shù)采集至儲能內(nèi)EMS能源管理系統(tǒng)。
在信息架構(gòu)層面，儲能各相運(yùn)行遙測信息，關(guān)鍵狀態(tài)的遙信信息都需要同步至電網(wǎng)中控系統(tǒng)，必要時(shí)刻接受電網(wǎng)調(diào)度所下達(dá)的遙控和遙調(diào)信息，調(diào)整自身運(yùn)行狀態(tài)。
臺區(qū)儲能的運(yùn)行
電氣和采集信號的物理連接都具備的條件下，我們可以分析儲能可能存在的幾種運(yùn)行狀態(tài)。
從根上講，儲能無非運(yùn)行在充電還是放電的狀態(tài)，不過充放電具體的功率值，以及對應(yīng)的功率因數(shù)都是可以調(diào)節(jié)的范圍。
而以三相四線制形式接網(wǎng)的儲能系統(tǒng)可以對單相進(jìn)行控制，所以對于儲能下達(dá)控制指令，只需要下達(dá)有功功率和無功功率的數(shù)值，但要是帶正負(fù)號的數(shù)值，用以表明是充電還是放電。
至于具體怎么下達(dá)，下達(dá)多少那要看當(dāng)時(shí)的電氣環(huán)境以及需要解決的問題了。
區(qū)別于工商業(yè)儲能項(xiàng)目，臺區(qū)儲能項(xiàng)目因?yàn)闀簳r(shí)沒有價(jià)格信號，所以更多的是用在維持電能質(zhì)量，時(shí)移多余新能源以及臨時(shí)緩解變壓器過載等方面。
電壓偏差
上文已經(jīng)分析過農(nóng)網(wǎng)末端電壓忽高忽低的原因，這與變電站10kV出線的電壓高低有很大關(guān)系。
儲能設(shè)備既可充當(dāng)負(fù)荷又可以充當(dāng)電源的特性，讓其在維持臺區(qū)二次側(cè)的電壓上面有會有一定的作用。
例如，一個(gè)末端臺區(qū)，因?yàn)榍岸伺_區(qū)的電流已經(jīng)引起了線路上的壓降，到達(dá)末端時(shí)可能電壓相較于變電站出口側(cè)已經(jīng)有不小的偏差。
而此時(shí)，儲能作放電狀態(tài)，相當(dāng)于暫時(shí)替遠(yuǎn)方大電網(wǎng)向臺區(qū)下級之路負(fù)荷進(jìn)行供電，一定程度上可緩解末端臺區(qū)的電壓偏差。
不過也只限于臺區(qū)二次側(cè)的電壓，如果以此為出發(fā)點(diǎn)，直到用戶末端因?yàn)榫€路線徑和長度而引起的供電末端電壓偏差，那么就算臺區(qū)儲能也無能為力。
所以從變電站出口→臺區(qū)→用戶入戶端，臺區(qū)儲能可以通過充放電來調(diào)整臺區(qū)這一級的電壓，但本身因?yàn)槭芟抻诠β室约罢{(diào)節(jié)前的電壓水平，故能力有限。
對于從臺區(qū)至用戶側(cè)的供電線路電壓，臺區(qū)儲能也只是鞭長莫及，所以對于真正末端的供電電壓，臺區(qū)儲能會提供一定的幫助，但具體是否可以完全解決問題，應(yīng)該結(jié)合具體臺區(qū)情況一事一議。
不過有了中間這樣一個(gè)緩沖資源，也算是好事，如果有臺區(qū)常年的運(yùn)行數(shù)據(jù)，那么在配置儲能前做一些模擬測算，應(yīng)該還是可以獲取不錯(cuò)的效果。
三相不平衡
首先明確一個(gè)概念，在臺區(qū)二次側(cè)線路上的三相不平衡是物理存在的，這取決于每相線路上負(fù)載的情況。
但在變壓器二次側(cè)，不論是儲能設(shè)備，還是專門解決三相不平衡的其它輔助設(shè)備，是可以通過調(diào)節(jié)自身運(yùn)行來治理接入點(diǎn)前端的三相不平衡的。
如圖，不增加任何措施，線路上的三相電流不平衡會直接傳導(dǎo)至變壓器二次側(cè)，但儲能接入后，因?yàn)榻尤朦c(diǎn)匯集了線路上和儲能支路上的潮流，故前端部分的電氣參數(shù)將會改變。
而三相四線制的儲能設(shè)備可以單相控制充放電大小，理論上可以設(shè)定好標(biāo)準(zhǔn)，在電流極其不平衡時(shí)對單相進(jìn)行操作，使得三相之間的電流能夠趨于一種相對平衡的狀態(tài)。
所以所謂的治理三相不平衡更多指的是治理變壓器二次側(cè)的三相不平衡，而并非線路上的不平衡。
長期監(jiān)測下，一個(gè)變電站出線側(cè)所帶的全部臺區(qū)，如果三相不平衡的發(fā)生都集中在一相上，那或許該統(tǒng)籌考慮是否對某些臺區(qū)負(fù)荷進(jìn)行換相。
如果說整個(gè)10kV線路A相電流顯著高于B相和C相，那么可以考慮選擇同樣低壓380V線路A相電流重載的臺區(qū)，將該相負(fù)載與其它相互換（末端如果有三相負(fù)載需要同步調(diào)整避免反轉(zhuǎn)）。
故，儲能的單相控制可以解決臺區(qū)變壓器二次側(cè)的三相電流不平衡，而更高電壓等級線路的三相不平衡還是要依靠合理的規(guī)劃或者局部的換相。
功率因數(shù)
臺區(qū)因?yàn)榕潆娤淅锒寂渲昧藷o功補(bǔ)償設(shè)備，所以正常情況下，考核表功率因數(shù)問題不大。
但因?yàn)樨?fù)荷線路上接入了不小容量的光伏導(dǎo)致有些時(shí)刻，臺區(qū)供電功率受光伏功率擠壓而變小，進(jìn)而臺區(qū)功率因數(shù)降低。
這個(gè)現(xiàn)象和工商業(yè)用戶分布式光伏接入后產(chǎn)生的功率因數(shù)異常問題一致，都是計(jì)量點(diǎn)有功的降低所導(dǎo)致的功率因數(shù)異常。
而配置的無功補(bǔ)償設(shè)備因?yàn)椴杉c(diǎn)就在變壓器二次側(cè)主進(jìn)線處，故會發(fā)生功率因數(shù)低，但電容器不投切等現(xiàn)象。
臺區(qū)儲能可以根據(jù)指令進(jìn)行無功的輸入和輸出，也就是可以根據(jù)無功值的調(diào)整來呈現(xiàn)容性或者感性。
而其電力電子設(shè)備的性質(zhì)也可以當(dāng)做SVG類設(shè)備處理，極小的無功需量亦可以滿足，當(dāng)然其也可以臨時(shí)充電以增加計(jì)量點(diǎn)處的有功供應(yīng)來調(diào)整功率因數(shù)。
畢竟，功率因數(shù)低時(shí)，多是光伏大發(fā)時(shí)刻，此時(shí)充電不僅可以兼顧功率因數(shù)，也可以進(jìn)行消納。
消納
市場上對于臺區(qū)儲能應(yīng)用的呼聲更多來自于農(nóng)網(wǎng)光伏的消納，很多地區(qū)午間開始拉閘限電，不過限制的是光伏發(fā)電。
這足以證明了該地區(qū)光伏的滲透率，開始影響更高電壓等級的系統(tǒng)潮流，而考量一個(gè)地區(qū)的消納能力和未來接入能力還是要看當(dāng)?shù)胤此碗娛欠駮＜爸骶W(wǎng)的運(yùn)行。
白天通過儲能存儲多余的光伏電量，夜晚再放電，這個(gè)道理順理成章，不過難點(diǎn)不在技術(shù)上，難點(diǎn)在于這樣的一存一放所適配的電價(jià)在哪里？
工商業(yè)儲能和戶用儲能有明確的峰谷電價(jià)，而且設(shè)備接在表后，配套光伏的自用電量收益和余量上網(wǎng)收購價(jià)格也是很清晰的，所以很容易算一筆經(jīng)濟(jì)賬。
而電源側(cè)儲能和風(fēng)光等場站同期建設(shè)，其主要作用在于在現(xiàn)貨市場價(jià)格較低的時(shí)候存儲能量，然后在相對價(jià)格較高的時(shí)候參與交易釋放電量以求得一部分電能的價(jià)差套利。
當(dāng)然其可存可放的特性配合不確定的風(fēng)光電源也可以提高整個(gè)場站申報(bào)發(fā)電量的準(zhǔn)確性，何況還可以很大限度地協(xié)助場站緩解限電等政策性措施，就算收益不可觀但還是可算的。
獨(dú)立儲能更不消說，容量補(bǔ)償或者是容量租賃有一部分穩(wěn)定的收入，而要么運(yùn)行在現(xiàn)貨市場去進(jìn)行價(jià)差套利，要么參與調(diào)峰或者調(diào)頻類的輔助服務(wù)市場。依然是可以計(jì)算的。
但唯獨(dú)臺區(qū)儲能，暫時(shí)看不到所謂的交易對手方，如果想要利用儲能來消納本地光伏，那么暫時(shí)看不到任何價(jià)格信號，所轉(zhuǎn)移的電量怎么來核算我的價(jià)值？
而如果讓諸多臺區(qū)儲能聚合成一個(gè)更大的儲能集合體，像獨(dú)立儲能那樣去參與現(xiàn)貨市場，可見的是盈利不會很大（畢竟沒有容量租賃或者容量補(bǔ)償跟隨），而且現(xiàn)貨市場價(jià)格信號的充放電指引不一定匹配當(dāng)下臺區(qū)的供需。
這也就存在一個(gè)既要消納又要獲利的矛盾點(diǎn)，前者是需求但沒有輔導(dǎo)價(jià)格，后者有價(jià)格但不一定匹配供需。
簡而言之，消納這事儲能完全可以做，但做完的價(jià)值如何體現(xiàn)，也就是如何定價(jià)。按照目前的計(jì)量規(guī)則和各類項(xiàng)目政策來看，在沒有專門政策出臺的條件下，根本沒有任何經(jīng)濟(jì)信號可言。
余量上網(wǎng)的光伏已經(jīng)被電網(wǎng)公司按照燃煤標(biāo)桿電價(jià)統(tǒng)一收購了，臨時(shí)存起來，晚上再放出去，要知道目標(biāo)對象可都是價(jià)格相對較低的居民和農(nóng)業(yè)用戶。
這個(gè)目錄電價(jià)與標(biāo)桿電價(jià)之差本就不高，如果以此為套利空間的話，儲能項(xiàng)目不會有任何興趣。
不過不可否認(rèn)，技術(shù)上儲能解決一些消納問題有這個(gè)能力的。
軟增容
臺區(qū)如果遇到負(fù)荷同步率高的時(shí)刻，可能會存在臨時(shí)過載的現(xiàn)象。
雖說現(xiàn)在的變壓器都可以過載運(yùn)行一段時(shí)間，但畢竟不是長久之計(jì)。而且為了全年極少時(shí)刻發(fā)生的過載而去加大容量顯然也不那么經(jīng)濟(jì)。
所以臺區(qū)儲能在這些時(shí)刻進(jìn)行放電可以充當(dāng)軟增容的作用，類似一些獨(dú)立電動汽車充電站的增容選項(xiàng)，通過配儲來提高谷段充電能力。
不過人家畢竟有充電服務(wù)費(fèi)保底，而臺區(qū)這方面的作用依然難以價(jià)值量化并進(jìn)行價(jià)格兌現(xiàn)。
小結(jié)
總之，面對臺區(qū)的一些問題，儲能確實(shí)有能力提供一些助力，或是徹底解決問題，或是稍微緩解現(xiàn)狀，從技術(shù)的角度上看沒有任何問題。
只不過要區(qū)分一下運(yùn)行的發(fā)起方，或者是內(nèi)嵌好策略，根據(jù)采集到的臺區(qū)實(shí)際情況進(jìn)行自調(diào)度。
或者是為了維系更大范圍的系統(tǒng)安全和消納，而接受上級運(yùn)營商聚合資源，集中調(diào)度。
作為臺區(qū)，自然希望儲能設(shè)備的投入來幫自己解決掉一些長期存在甚至未來將至的問題。
但一個(gè)好的模式不僅在于的技術(shù)的應(yīng)用，更在于市場的推廣，而沒有明確收益方案的項(xiàng)目，也只能一直是科技項(xiàng)目或者示范工程，難以達(dá)到其與另外儲能應(yīng)用相媲美的地步。
臺區(qū)與儲能（上）和（中）兩篇文章，分別從臺區(qū)的角度提出擬解決的問題，又從儲能的角度響應(yīng)可以提供的方案。
但更重要的是如何給臺區(qū)儲能找到市場可行性，找到收益的出路，而一些暫存的技術(shù)難點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化問題都會隨著市場玩家的進(jìn)入而逐步統(tǒng)一。
