小李是江西某产业园区电力主管,最近他遇到了一件烦心事——“明明园区屋顶上装着10MW光伏电站,可是一到了晚上用电高峰时,还是得从电网高价去买电。”
小李遇到的问题,是众多新能源电站业主的共同难题。众所周知,光伏发电“靠天吃饭”,有着很强的随机性、波动性,中午是发电高峰,却是用电低谷,晚上想用电时,却没电可用。
最近,国内研究团队提出了一种“双时间尺度协调运行策略”,这种新策略可不简单,相当于给园区电力系统装上了“智慧大脑”,通过内部源、储、荷的协调配合,大大提升了用电经济性,可实现日用电成本约20%的节约。
看看是怎么做到的?
两步走的 "双时间尺度" 策略
STEP 1: 提前1天做规划:谋定后动(小时级计划)
就像家庭主妇,每天早上会提前规划今天要给家人做什么饭,买什么菜。园区电力运营人员,也会在每天结束前对第二天的光伏出力和负荷用电情况进行预测,并结合工商业分时电价表,制定整个园区的“电力供应计划”。
这一步核心目标是,算总账最省!
具体要做3件事:
预测园区发电用电:根据历史发电数据、用电数据、天气预报、生产排产计划等,提前1天预测出明天每个小时的发电量、用电量。例如,预测上午10点到下午3点,光照最强,预计发电4万度,园区由于中午午休等因素,只能用电3万度,富裕的1万度电得存入储能。
预测储能充电放电:根据当地工商业分时电价政策,规划平、谷时段充电,高峰时段放电。以江西省7月为例,中午11:30-14:30的3小时为谷、深谷时段,适合充电。晚上17:00-22:30为峰、尖峰时段,电费最高,适合放电。
考虑储能电池损耗:电池有充放次数限制,过于频繁和过深的充放电,都会产生电池损耗成本,需要计入总运行成本。
因此,日前"预算" ,是要平衡短期收益和长期损耗,目标是让园区一天的总花费最低——包括买电成本、光伏设备折算成本、储能损耗成本等。
STEP 2:当天实时 "调账":随机应变(10分钟级调整)
再好的计划也赶不上变化。比如,云层飘过可能让光伏出力瞬间跌一半,某栋楼突然开空调也会让负荷骤增。因此在计划执行当天,需要每10分钟监测一次实际的光伏出力、负荷需求、储能的当前状态,将运行情况划分成不同场景,并给出每种场景下储能充放电功率的即时调整策略。
(1)低谷时段(电价最低)
光伏多,负荷少:多余光伏电优先给储能充电。
光伏少,负荷多:电网按日前计划的数值给储能充电,充满即停。
(2)高峰时段(电价最高)
光伏多,负荷少:同上,优先用光伏给储能充电。
光伏少,负荷多:光伏和储能优先供电。储能不看日前计划的放电总量限制,而是根据“负荷-光伏”的实时差额和自身电量,有多大劲使多大劲,最大化套利!
(3)平价时段(电价居中)
光伏多,负荷少:优先用光伏给储能充电。
光伏少,负荷多:储能放电策略同高峰时段。但如果后面还有高峰时段,当储能累计放电量达到日前计划值或电量下限时,就强制停止放电,留足“弹药”备战高峰!如果后面没有高峰,则和高峰时段一样,尽可能放电。
实战案例看懂省钱效果
为了验证控制策略的有效性,研究人员以某园区进行了分析,该园区光伏装机35 MW,储能145 MWh,并设置了2种供电场景——场景1,仅大电网和光伏给负荷供电;场景2,大电网、光伏和储能协同供电。
以光伏发电高峰是分时电价低谷情况为例,光伏出力最强的上午是电价低谷(每度 0.33 元),晚上才是高峰。
场景1(没装储能,传统策略):上午光伏电太多,低价上网亏钱,晚上又高价买电,一来一回亏到“肉疼”。
一天运行总成本(148 124元)=电网交互成本(134 700元) +光伏发电成本(13 424 元)+储能成本(0元)
场景2(装了储能,双时间尺度策略):上午把光伏电和低价电网电存起来,晚上高峰放电,
一天运行总成本(117 657元)=电网交互成本(63 132元) +光伏发电成本(13 424 元)+储能成本(41101元)
结论:较传统模式,一天可节省3.05万元。
最后总结:储能的“智慧大脑”
这项“双时间尺度协调运行策略”,相当于给园区装上了“智慧大脑”,有三重核心价值:
显著省钱:在两个截然不同的分时电价模式下,该策略均实现了约20%的日运行成本节约,证明了峰谷套利是实打实的收益。
对抗波动:10分钟级的实时控制有效吸收了光伏和负荷的分钟级波动,让日前计划在实际运行中更“靠谱”,减少了预测误差的负面影响,保障了套利效果。
延长寿命:在日前优化中明确计入充放电深度和频次对电池寿命的影响,避免了“杀鸡取卵”式的过度使用,让储能更持久地创造价值。
随着分时电价机制推广和储能成本下降,这种让“充电宝”更聪明的策略,将在构建更经济、更稳定的新型电力系统中扮演重要角色。未来,我们的电费单或许就藏着它的功劳。
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