一文读懂台区储能

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什么是台区

在电力系统中，“台区”一词通常指的是变电站下游的一个配电网络范围，或者是指一个变压器所服务的区域。变压器是电力系统中用来降低或升高电压的设备，而“台区”则是指变压器供电的地理区域。这个区域可以是一个居民区、工业园区或是商业区，其范围和大小取决于变压器的容量和设计用电需求。本文中所提到的“台区”一词指的是变压器的最后一级范围，通常是在 10kV / 20kV 变压器到 0.4kV（一般称为 380V ）范围内，也被称为低压台区。

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当前台区痛点情况

根据台区所在地理位置和当地用电情况的特点，台区面临的痛点问题各异。通常，农村电网台区和城市电网台区的痛点情况存在显著差异。接下来，我将重点介绍一些常见的业务差异及其带来的影响：

农网（农业用电）

户用光伏较多，用电需求少

现在农村屋顶光伏较多，尤其是中午发电量相对较高，而这些家庭的用电需求相对较少，电力大量逆流，导致变压器面临压力过大的挑战。这一不平衡的电力生产和消费情况可能对变压器造成额外的负担，进而影响电力系统的稳定性。

季节性农业生产用电突变

农村电网面临季节性农业生产的挑战，例如三四月份突发性的农村制茶需求，导致电力用量急剧增加，给电网带来巨大的压力。这种突变的用电需求导致末端变压器严重间接性过载，影响电力设备安全和电网的平稳运行，增加了电力系统的负担。需要采取相应的措施来应对季节性用电波动。

台区末端长，线损严重

农村地区或山区台区末端线路长，面临严重的线损问题。由于线路长度较大，电力在传输过程中会面临较高的电阻，导致电能损失明显增加。这种情况下，末端用户接收到的电能较少，不仅影响电力供应的质量，还加大了电网运行的成本。

城网（城市用电）

一天内周期性峰谷差异大，变压器过载

城市用电存在一天内的周期性峰谷差异较大，这导致变压器在峰值时段面临过载问题。由于城市电力需求在一天中呈现明显的波动，特别是在峰时段，电压变压器可能承受超出设计负荷的电流，增加了变压器的负担，可能引发过热和损坏。

单相负载大，三相不平衡严重

城市用电存在明显的单相负载不均衡，其中某一相的负载较大，可能引发过载问题；其次，三相电流不平衡严重，表明各相电流不相等，可能导致设备运行不稳定。这种情况可能导致电力系统的不均衡和设备的过载，从而影响电网的可靠性。

独立的工业用电

工业设备启动瞬间，短时无功功率大

在设备启动的瞬间，由于电动机等大功率设备的突然启动，可能引起瞬时的无功功率需求增大，导致电力系统中无功功率波动较大。这可能引发电网电压波动、功率因数下降，甚至影响其他设备的正常运行。

多工厂排班时间重合，短时间变压器负载超容

在排班时间重合的情况下，各工厂同时投入运行，电力需求急剧增加，可能使变压器瞬时面临过载状态。这可能引发设备过热、降低变压器寿命，甚至导致电力系统的不稳定和停电情况的发生。

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针对台区痛点的创新解决方案

针对前述的一系列台区问题，市面上存在一些传统的单一问题解决方案。然而，随着新型电力系统和新能源的不断发展，同一台区下可能持续涌现不同的痛点问题，传统的单一解决方案显现出一定的局限性。接下来，我们将着重探讨台区储能是如何有效解决这一问题的！

• 处理高低电压的原理是通过 EMS 算法自动决策，利用储能及时向电网放电或存电，以实现电网平衡；

• 处理三相不平衡的原理是通过 EMS 算法自动决策，利用储能控制单相的放电或存电，以实现电网平衡；

• 处理无功的原理是通过 EMS 算法自动决策，利用储能及时响应，控制 PCS 进行无功输出（包括容性无功和感性无功的控制）；

• ……

综合而言，台区储能在治理台区问题时离不开三个重要组件：台区 EMS、PCS 和电池。

台区储能关键组件 1：

「 台区 EMS 」

要实现台区储能的全自动解决方案，必不可少的是台区 EMS 设备的支持，其功能需求包括：

• 毫秒级采集台区电力数据，并通过算法进行分析；

• 在触发阈值的情况下，控制 PCS 设备进行生产工作；

• 根据当前台区业务的变化情况，合理进行备电/备容的调整；

• 实时监控台区储能设备的整体运行情况，以确保设备长期稳定运行。

台区储能关键组件 2：

三相四线 PCS

实施台区治理时，PCS 必须支持三相四线制，除此之外，还需具备其他功能，包括：

• 兼容三相四线制；

• 实现无功输出功能；

• 提供迅速的 AC 到 DC 与 DC 到 AC 的调节能力等。

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台区储能与单一方案的对比

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起到的收益

收益体现在以下几个方面：
可再生能源整合：随着太阳能和风能等可再生能源的增加，电网需要处理其间歇性和不可预测性。台区储能可以储存能源过剩，提供电力以增强消纳能力。

三相电不平衡治理：储能系统可以在电力供应过剩时储存能量，并在需求高峰期释放，帮助维持电网平衡。

高低电压治理：储能系统快速响应电网频率和电压的变化，有助于保持电网的稳定性，防止电网故障，提高可靠性。

减少对传统峰值电厂的依赖：利用储能系统满足电网峰值需求，减少对昂贵且污染的峰值电厂的依赖。

成本效益：储能系统通过购买低价电力进行充电，高峰时释放电力，实现经济效益。

提高电网弹性：在极端天气或电网故障时，储能系统提供关键备用电力，增加电网弹性。

局部优化：台区储能可以在特定地区提供支持，解决过载或电能质量问题。