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零碳社区智能三联供储能站  践行“光储直柔”

发表时间:2021-06-26 09:40

光伏发电以其再-生性、清洁没有污染性被广泛应用。但是这种清洁电能在应用时,却存在两个“瑕疵”:一是太阳能具有间歇性、不稳定性;二是光伏发电产生直流电,在使用时却需要变成交流电为此,江亿院士在第十七届清华大学建筑节能学术周公开论坛上提出了光伏应用的光储直柔”概念,他认为光储直柔建筑”配电是发展零碳能源的重要支柱所谓光储直柔即光伏发电、储能、直流配电、柔性用电,此技术的应用至少可使建筑用电节约10%左右交直流转换损失。

作为专注于建筑零碳使用的科技公司,上海兴邺材料科技有限公司推出的零碳社区智能三联供储能站,将分布式光伏发电+储能相结合,集合了产能、储能、用能三重功效具有光伏发电自发自用以及多余电量上网、配电系统平衡调节、弹性负荷、柔性用电等特点,是光储直柔的先行者及践行者,除此之外,能供冷采暖,在提升太阳能综合利用效率,提高电网灵活性低碳,便捷用户使用四个层面具有深远意义。

分布式光伏发电,户侧自用及余电上网更灵活

光伏发电系统分为独立光伏发电、集中式光伏发电,分布式光伏发电,它们都有各自的优势。其中分布式光伏发电运行方式具有配电系统平衡调节、户侧自发自用以及多余电量上网等特点,能合理利用分布式光伏发电系统,能提高总体发电质量。基于当前我国政策大力支持、设备成本逐年降低、并网配额不受限制、并网模式自由灵活等特点,国内分布式光伏发电得到厂迅猛的发展,在电能生产中占越来越大的比重,对电力系统产生越来越重要的影响。

兴邺储能站即采用的是分布式太阳能光伏发电,其运行模式是在有太阳辐射的条件下,光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的电能,经过直流汇流箱集中送入直流配电柜,由并网逆变器逆变成交流电供给居民使用,多余或不足的电力通过联接电网来调节。

该模式下光伏发电采用的核心设备是太阳能光伏光热一体机,该设备通过专利的一面光伏板,一面集热管的设计,反光板可根据太阳光照方向来调整角度,反光板将射向集热管外侧的太阳光反射至集热管,从而保证了太阳热水器的各根集热管全天中任一时段都能获取充足的光照,这样即可显著提升集热及发电效率,单位时间内,得到的电能更多。

该项目与传统的光伏发电不同之处还在于,其光热光伏一体机还能加热水,并且同样得益于角度可调节的光伏板,热水效率更高,热水更快,据对比实验结果显示,将20度水加热到80度,仅需30分钟,而普通的太阳能热水器,同样的光照条件,需要至少2小时。

这样,兴邺的零碳社区智能三联供储能站在产能方面,做到了将光伏发电与热水相结合,进一步提升了太阳能的综合利用效率,可以更方便的为居民用电,用热水提供服务。

化学储能+介质储能相结合,成本更低效率更高

储能已被公认为是构建以新能源为主体的新型电力系统、推动能源绿色低碳转型、实现“碳达峰、碳中和”目标、保障我国能源发展的重要装备基础和关键支撑技术。在分布式光伏发电系统中,储能装置能够提高系统的稳定性,补偿分布式光伏发电的间歇性。随着各种储能技术的不断发展和成熟,其将在分布式发电系统中起到越来越重要的作用。

储能技术通过某装置、介质将电能转化其他形式,当有应用需求时,通过特定能量形式可释放出电能。储能系统由接入装置、储能装置等组成,储能装置利用能量存储、功率交换、释放等方式,能双向传递和转换储能装置、电网装置,以此发挥出能源优化、电力调峰,全面提升电力系统稳定性、供电可靠性。

兴邺零碳社区智能三联供储能站采用的是一种分布式光伏发电+储能相结合的模式。二者相结合可提供备用电源、调频和其他电网服务可以实现夜间的持续供电,增加可用发电时间内的产出,可以减少配电网压力,提高电网灵活性。

化学储能:兴邺零碳社区智能三联供储能站在储能方式上是介质储能与化学储能相结合的模式,其中电储能系统主要采用的是化学储能电池 目前,国内外应用较广泛的电储能系统可以分为铿离子电池体系(磷酸铁铿电池、三元电池、钦酸铿电池等)、铅酸电池体系(铅酸电池、铅炭电池铅酸电池体系,铅酸电池、铅炭电池)、液流电池体系(全钒液流电池等)。兴邺零碳社区智能三联供储能站用到的是磷酸铁铿电池系统该电池能量密度是铅酸电池的2一4倍、容量使用范围SOC%可达900lc、充放电倍率可到1C循环寿命大于5000次并且该电池为东立废弃电池(电池还有80%蓄能能力,但不能再用于电动车电池,可用于储能站储能)成本更低,随着电池成本的快速下降,储能项目中的化学储能成本更低,因而竞争力更强。

介质储能:在兴邺太阳能储能站项目下,还有专利设计的真空保温水箱进行介质储能,一方面依托真空保温技术可以将热水保存半年都不会掉温,这样即可实现跨季节储能,即在夏季光照强的时候将水加热并进行储存,用于冬季的采暖,同样在冬季的冷水通过介质储能,用于夏季制冷。介质储能实现了跨季节性,综合利用效率更高,另一方面夏季的热能供冬天使用,在夏季光照充足的情况下,可以腾出更多时间来发电,提升发电效率。

直流配电:减少转换能耗,使用更便捷

我们都知道,日常生活中用的电都是交流电,而光伏发出来的电为直流电,常见的光伏建筑都会安装逆变器,以便将直流电转变为交流电,供日常使用。这样的转换过程中,消耗了不少能量,就会造成电量的损失。因此,如何不经转换直接应用光伏发电产生的直流电,减少损耗,成为我们探索的新技术路径。

兴邺零碳社区智能三联供储能站发出的电是光伏直流电,因而具备电能利用率高(提高6-10%)、节能优势明显、设备投资少,投资回收期短(省去逆变、变压等设备,节省设备初投资约10%)等优势。

这样该储能站发出的电可直接以直流形式供电脑、冰箱、电视、空调等电器使用,无需转换,减少能源损耗,可显著提升系统性能,提高电源品质,并且直流电更安全,不会危害人身安全,能显著提高安 全性能。

柔性负荷,弹性用电,能解决供需侧矛盾

未来为适应能源在电网侧高比例渗透和在建筑周边分布式发展的新趋势建筑配用电系统迫切需要发展新技术,其中"光储直柔"是关键。电力柔性负荷是指可通过主动参与电网运行控制,能够与电网进行能量互动,具有柔性特征的负荷。柔性负荷表现为在一时间段内灵活可变。柔性负荷的调度和调节是缓解供需侧矛盾的重要手段之一。柔性负荷的柔性调节能力改变了原本负荷单向、被动接受调节的历史,也使负荷参数的刚性、不确定性等特征发生了变化。另外电动汽车、分布式电源的接入使负荷具有了电源的作用。

兴邺分布式太阳能能储能站具有发电灵活、可靠、稳定和经济价值的特点在满足系统内居民自用及周边商用的同时,还能余电上网平衡电网系统中的高峰用电需求。

自发自用光伏储能系统可降低光伏发电的成本。在光伏发电稳定、运行正常的情况下,可降低电网内的用电成本光伏发电自用的使用场景可为居民照明、学习、办公、娱乐等生活用电,还能解决居民做饭、取暖、制冷等诸多生活用能,还可对电动车等交通工具实现双向充放电,为能源革命提供了切实可行的技术路线。还可用于周边餐饮行业、商场、工厂等商业用电,比传统商用电价格更低。

余电上网:若光伏实际投人容量较为富裕,可在优先考虑自用的基础上余电上网,多余电力可通过国家电网卖给供电公司,由于我们的电能是可以进行储能的,在储电侧可以协助电网满足调度系统调节的需要,比如夏季用电高峰期,可通过我们的电能进行补充,提升电网灵活性平滑光伏电站发电输出,提升电网接纳可再-生能源的能力。

兴邺零碳社区智能三联供储能站坚持了“四个就近原则”,即就近发电,就近并网,就近转换,就近使用。它以小区或农村自然村为系统单位,布置场地选择在用户附近,不仅能够提供同等规模系统发电量,同时还解决了电力在长途运输中的损耗问题。在能源的利用下更加灵活,方便用户自用,也方便灵活调配,比如说一家用得少,可以调配给其他需求多的家庭使用,同时,很多这种单元储能站在一起,相当于一个大的储能系统,可以有计划的储能、用能,更利于资源的合理利用,在节约能源的前提下,能提高太阳能的转化率,从而提高电能的转化量。

兴邺零碳社区智能三联供储能站在减少碳排放提升电网灵活性,及提升获取能源便利性方面发挥关键作用“光储直柔”落实到实处在宏观层面上,该项目以更高的利用价值及更低的成本,具有很高的市场竞争力及商业价值,可打破我国目前的能源使用格局,冲击煤炭发电,提高太阳能设施普及率,同时也可以作为新兴市场电气化的快速通道。

相信在政策推动及市场机制下,该项目将遍地开花,成为太阳能综合利用颠覆性的壮举,对双碳目标的实现发挥重要作用。

另外,兴邺分布式太阳能储能站坚持了“四个就近原则”,即就近发电,就近并网,就近转换,就近使用。它以小区或农村自然村为单位的,布置场地选择在用户附近,在能源的利用下更加灵活,方便进行灵活调配,比如说一家用得少,可以调配给其他需求多的家庭使用。同时,很多这种单元储能站在一起,相当于一个大的储能系统,可以有计划的储能、用能,更利于资源的合理利用,在节约能源的前提下,提高太阳能的转化率,从而提高电能的转化量。


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