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低压配网台区长期面临末端低电压、三相不平衡、变压器重过载等问题,而传统电网改造又受资金与周期制约。这份来自瓦特电力的方案,用200余台储能设备在6省80多个村镇的运行数据,给出了另一种解题思路。储能究竟能解决台区哪些痛点,实际治理效果如何,接入和运维是否复杂?下面的解读将从产品、策略、案例几个层面逐一展开。
核心判断
- 瓦特电力成立1998年,有25年电力设备生产及电网服务经验、9年储能行业多场景实践。
- 台区储能已在6个省80多个村内镇运行,出货量200余台,装机容量超30000kWh。
- 该方案同时治理末端低电压、三相不平衡、台区重过载和功率因数偏低四类电能质量问题。
- 治理后末端电压普遍从147~180V抬升至200V以上,重过载台区线损降低20%。
- 设备采用电缆T型接线接入低压配网,实现不断电、快速接入,基建要求低。
脱水解读
台区储能要解决什么问题
瓦特电力选择用储能设备切入上述场景。其方案列出四类应用模式:末端低电压治理、重过载治理、三相不平衡治理和功率因数治理。在末端低电压场景,储能于负荷高峰时段放电,缓解前端线路负荷压力,同时进行无功补偿和三相不平衡治理,目标是抬升线路中末端电压、稳定电压、确保居民可靠用电。在重过载场景,当短期用电功率大于变压器容量时,储能系统快速放电缓解台区变压器压力,价值在于节约增容布点投资成本、缩减改造周期、避免停电改造。
产品形态与系统构成
核心设备是定制化双向变流器,采用三相四桥臂设计,具备100%三相不平衡带载能力,具备单相、三相有功和无功控制功能,用于精准解决台区低电压与三相不平衡。其主要参数包括:允许交流电压范围400V(-20%~+15%),总电流谐波(并网)<3%(满载),总电压谐波(离网)<3%(满载),接线方式3+N+PE,直流侧电压范围600-850Vdc,直流侧最大电流192A,最高效率98.6%,重量45kg,噪声≤65dB。
控制策略与运行逻辑
智能化监控方面,瓦特移动储能监控系统配置高性能水浸、烟感、电流互感器保障动环参数实时准确监控;支持本地定制化监控界面,可实时展示储能柜状态、负荷以及电网实时潮流;支持本地运行控制策略的调整和远程控制策略的下发。方案还基于ETAP软件搭建了台区储能建模仿真平台,根据现场线路及负荷情况完成初步建模,对储能设备接入前后效果进行仿真,以确认预期治理效果。
接入方式与工程实施
相比传统低压台区治理手段,方案列举了五方面优势。成本降低:不架设线路、不改造变压器,只需安装接线;可靠性高:系统装置并联接在原低压线路上,不降低线路供电可靠性;方便安装:变流器、电池等设备采用模块化设计,插拔安装,可独立搬运,降低现场工作难度;安全性高:电池采用磷酸铁锂电池,配置智能自动灭火装置;实时监控:通过4G传输实时监控储能系统各部件及环境,无需到现场即可了解设备运行情况。
四地运行案例的实际效果
四川广安木通村线路末端居住着20多户居民,台变距离末端用户1200米左右,属于典型的线路半径过长导致的末端低电压,且伴有季节性低电压,实测最低电压低至170V左右。该案例安装光伏,并在供电线路末端安装15kW/30kWh储能后,用户电压稳定在200V以上,市电停电时还可通过光储微电网为用户离网供电。
重过载案例方面,云南昆明官渡区渔村台区变压器长期存在阶段性重过载,500kVA台变负荷最高超过550kVA,变压器发热较为严重。在变压器低压侧母线处安装100kW/200kWh储能后,负荷基本保持在480kW以下,降低台区线损20%,排除了运行安全隐患。
安全设计与部署分布
部署分布上,瓦特台区储能系统目前在6个省80多个村内镇运行,共计出货量200余台,装机容量超30000kWh,已在广东、广西、云南、宁夏、四川、安徽、甘肃等地投运,效果明显。方案称连续中标云南电网能源投资集团2021-2022年度框架台区储能招标,均为第一名,台区电能质量治理储能设备出货量全网第一。
图说解读
四类治理场景与工作模式
方案将台区储能的应用归纳为四个方向。末端低电压治理针对网架结构不合理、供电半径长、线径细的场所,工作模式是负荷高峰时段放电,同时进行无功补偿和三相不平衡治理。重过载治理针对变压器容量不足、用户季节性超负荷用电的场所,短期用电功率大于变压器容量时储能快速放电。
三相不平衡治理面向日用电负荷波动大、单相负载接入不均衡的场所,储能实时监测变压器下端电压、电流、功率等数据,分相控制输出相功率调节。功率因数治理面向感性负载较多、高峰时段功率因数偏低的场所,通过实时监测输出无功补偿。四类模式共用同一套设备,但控制策略各不相同。
- · 线路半径长、线径细、负荷集中
- · 高峰放电+无功补偿
- · 变压器容量不足、季节性超负荷
- · 快速放电缓解压力
- · 单相负载接入不均匀
- · 分相控制输出相功率
- · 感性负载多、高峰功率因数低
- · 实时监测输出无功补偿
变流器关键性能参数
台区储能定制化双向变流器采用三相四桥臂设计,具备100%三相不平衡带载能力,具备单相、三相有功和无功控制功能,指向精准解决电网内台区低电压与三相不平衡。
参数层面,允许交流电压范围400V(-20%~+15%),允许电网频率范围50Hz,直流侧电压范围600-850Vdc,直流侧最大电流192A,最高效率98.6%,接线方式3+N+PE。总电流谐波(并网)和总电压谐波(离网)在满载状态下均小于3%。设备重量45kg,噪声不超过65dB。这些参数决定了设备在低压配网末端的适应能力和电能质量表现。
储能接入前后仿真对比
方案基于ETAP软件搭建台区储能建模仿真平台,以糖面村公变400kVA台区为例,对储能设备接入前后效果进行仿真。接入前,公变首端功率43.9kW,末端功率36.6kW,末端电压为额定值的83.39%;接入后,公变首端功率降至23.5kW,末端功率降至21.2kW,末端电压提升至90.37%。
仿真中配置了30kW/60kWh储能变流器,线路参数包括600m/240mm2、1000m/70mm2等不同线径段落。从结果看,储能接入后线路末端功率明显下降,电压百分比提升约7个百分点。这一仿真流程在项目前期用于确认预期治理效果,也是方案从建模到落地的一个前置环节。
四地治理案例成效对比
方案列举的四个末端低电压治理案例,治理前实测最低电压分别为:广东阳江海陵岛观塘小学167V左右、云南昆明官渡区七家村180V左右、广西钦州山鸡寮村A相低至147V、四川广安木通村170V左右。这些台区普遍存在供电线路过长、线路阻抗较大、三相不平衡等特征。
安装储能后,四个案例的电压均稳定或抬升至200V以上。其中阳江案例安装30kW/100kWh后电压稳定在210V以上;昆明七家村安装100kW/150kWh后电压保持在200V以上;钦州山鸡寮村安装100kW/150kWh后电压抬升200V以上;广安木通村安装15kW/30kWh储能配合光伏后用户电压稳定在200V以上。治理手段以在供电线路末端安装储能为主,容量从15kW到100kW不等。
重过载治理与线损改善
云南昆明官渡区渔村台区的重过载案例中,变压器长期存在阶段性重过载,500kVA台变负荷最高超过550kVA,变压器发热较为严重。方案在变压器低压侧母线处安装100kW/200kWh储能。
从运行数据看,治理后负荷基本保持在480kW以下,台区线损降低20%,排除了运行安全隐患。这是方案中唯一给出明确线损降低比例的案例,也说明储能不仅解决电压问题,对重过载台区的经济运行同样产生作用。
主动安全与被动安全两层设计
方案将台区储能的安全设计分为主动安全和被动安全两层。主动安全的第一道是本征安全,选用高安全、高可靠性的磷酸铁锂电池。第二道是联合通讯架构,EMS与PCS、BMS、热管理、消防等设备互联互通,形成整体系统保护,迅速处理故障信息。第三道是分段式保护,在电池簇、汇流柜、PCS、并网点设置多级保护,将故障隔离在最小范围内。第四道是热管理系统,采用空调风冷、液冷散热技术,精准控制电池温差小于5℃。
被动安全方面,方案采用气体灭火消防和水消防结合的方式,通过联动控制、全覆盖探测和精准灭火三个环节形成兜底。消防系统实时上报故障至EMS,迅速切断高压线路连接,同时发出就地或远程告警;内置温度传感器、烟雾传感器、可燃气体探测器等综合探测分级动作;消防管道接入电池簇、电池包实现定点灭火。
台区储能部署版图
从部署规模看,瓦特台区储能系统目前在6个省80多个村内镇运行,共计出货量200余台,装机容量超30000kWh。投运地区包括广东、广西、云南、宁夏、四川、安徽、甘肃等。方案称设备投运效果明显,受到供电局和当地居民一致好评,台区电能质量治理储能设备出货量全网第一。
在招标方面,方案提到连续中标云南电网能源投资集团2021-2022年度框架台区储能招标,均为第一名。从企业背景看,瓦特电力成立于1998年,由清华大学广东清华创业基金及广东省风险投资集团联合重组,是国家级高新技术企业,拥有25年电力设备生产及电网服务经验、9年储能行业多场景实践、10余个国家级能源示范项目、180余个储能项目实操落地。
数据解读
| 指标 | 数值 | 单位 | 出处 |
|---|---|---|---|
| 阳江海陵岛治理前最低电压 | 167 | V | 第21页 |
| 阳江海陵岛配置储能容量 | 30kW/100kWh | — | 第21页 |
| 昆明七家村治理前最低电压 | 180 | V | 第22页 |
| 昆明七家村配置储能容量 | 100kW/150kWh | — | 第22页 |
| 钦州山鸡寮村治理前最低电压 | 147 | V | 第24页 |
| 钦州山鸡寮村配置储能容量 | 100kW/150kWh | — | 第24页 |
| 广安木通村治理前最低电压 | 170 | V | 第25页 |
| 广安木通村配置储能容量 | 15kW/30kWh | — | 第25页 |
这四个案例集中反映了线路末端低电压的严重程度。治理前实测最低电压从147V到180V不等,均远低于220V单相供电额定电压。其中钦州山鸡寮村最低检测到A相147V,居民反映晚上不能使用电饭煲做饭、照明设备闪烁、电脑经常重启。广安木通村台变距离末端用户1200米左右,属于典型线路半径过长导致的末端低电压。 从配置看,储能容量从15kW/30kWh到100kW/150kWh不等,与台区负荷规模和线路条件相关。治理后四个案例电压均稳定或抬升至200V以上。广安案例还叠加了光伏,市电停电时可通过光储微电网离网供电。这些案例共同说明,在供电线路末端部署储能,是应对农网低电压问题的一种可复制手段。
| 指标 | 数值 | 单位 | 出处 |
|---|---|---|---|
| 储能设备基础施工 | 3-5 | 天 | 第18页 |
| 储能设备接线并网施工 | 1天/2人 | — | 第18页 |
| 储能设备调试 | 1天/1人 | — | 第18页 |
| 重过载治理接入位置 | 配电变压器出线侧 | — | 第17页 |
| 低电压治理接入位置 | 中末端配网杆塔 | — | 第17页 |
方案给出的工程量明细显示,储能设备基础施工需要3-5天,由局方实施;储能设备接线并网施工需要1天/2人,由局方实施;储能设备调试需要1天/1人,由我方实施。从时间投入看,单个台区储能项目的现场施工周期较短,且大部分工作由局方完成。 接入方式上,方案采用电缆T型接线接入低压配网线路,可实现不断电、快速接入。在接入位置上区分两类场景:重过载治理接入配电变压器出线侧,低电压治理接入中末端配网杆塔、靠近用电户。这种分类接入的思路,与前面四类应用模式的控制策略相呼应。
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瓦特电力配网台区储能应用解决方案
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