浙江浙一电气有限公司

### 高压环网柜与储能系统协同运行技术探索

高压环网柜与储能系统的协同运行是构建智能电网、提升供电可靠性与灵活性的关键技术方向。两者通过功能互补与能量互动，可在电网调峰、故障恢复、新能源消纳等场景中发挥重要作用。以下从技术原理、协同模式、应用场景及发展趋势四个维度展开分析。

#### **一、技术原理与协同基础**
1. **高压环网柜的核心功能**
环网柜（Ring Main Unit, RMU）是用于中压配电网的开关设备，其核心结构包括负荷开关、熔断器及三工位开关（接通/断开/接地），通过环形供电网络实现多电源互供。其特点为：
- **结构简单**：采用SF6或真空负荷开关，成本低于断路器，适合中小容量配电；
- **可靠性高**：通过熔断器快速切除短路故障，负荷开关分断正常电流；
- **灵活性**：支持“手拉手”环网结构，用户可从双电源获取电力。

2. **储能系统的核心功能**
储能系统（如锂离子电池、液流电池等）通过双向变流器（PCS）实现电能的充放电，其核心能力包括：
- **调峰填谷**：低谷期充电、高峰期放电，平滑电网负荷；
- **频率调节**：快速响应电网频率波动，提供惯量支撑；
- **故障支撑**：电网故障时作为备用电源，保障关键负荷供电。

3. **协同运行的技术基础**
两者通过能量管理系统（EMS）实现数据交互与策略协同：
- **数据交互**：环网柜监测电网拓扑与故障信号，储能系统反馈SOC（剩余电量）与功率状态；
- **策略协同**：基于电网需求制定充放电计划，结合环网柜的开关状态实现动态能量分配。

#### **二、协同运行模式**
1. **电网调峰与经济运行**
- **高峰负荷期**：储能系统通过环网柜向电网放电，缓解供电压力；
- **低谷负荷期**：储能系统从电网充电，降低购电成本；
- **经济性优化**：结合分时电价机制，通过环网柜的计量功能实现峰谷价差套利。

2. **故障隔离与供电恢复**
- **故障检测**：环网柜通过电流互感器（CT）与电压互感器（PT）实时监测线路状态；
- **快速隔离**：故障发生时，环网柜自动断开故障段，储能系统通过备用回路为关键负荷供电；
- **恢复策略**：储能系统优先保障医院、数据中心等一级负荷，逐步恢复非故障区域供电。

3. **新能源消纳与平滑输出**
- **风光互补**：储能系统吸收风电/光伏的波动功率，通过环网柜稳定输出至电网；
- **计划曲线跟踪**：根据新能源发电预测，储能系统调整充放电策略，减少弃风弃光。

#### **三、关键技术挑战**
1. **通信与控制延迟**
- 环网柜与储能系统的通信需满足毫秒级响应要求，避免因延迟导致协同失效；
- 解决方案：采用IEC 61850标准协议，优化数据传输链路。

2. **保护配置与选择性**
- 储能系统接入后，需重新配置环网柜的继电保护策略，防止误动或拒动；
- 案例：某10kV环网柜项目通过加装方向过流保护，实现储能系统与线路保护的协调。

3. **容量匹配与经济性**
- 储能系统容量需与环网柜的供电能力匹配，避免过配或欠配；
- 优化方法：基于历史负荷数据，采用蒙特卡洛模拟确定最优容量。

#### **四、应用场景与案例**
1. **城市配电网升级**
- **案例**：深圳龙华区10kV环网柜改造项目，通过加装电动操作机构与储能接口，实现“三遥”（遥测、遥信、遥控）功能；
- **效果**：供电可靠性提升至99.999%，年停电时间减少至5分钟以内。

2. **工业园区微电网**
- **案例**：唐山某工业园区采用环网柜+储能系统，构建“源-网-荷-储”一体化微电网；
- **效果**：新能源渗透率达40%，年节约电费300万元。

3. **新能源并网支撑**
- **案例**：甘肃酒泉风电基地配套储能项目，通过环网柜实现风电与储能的联合调度；
- **效果**：弃风率从15%降至5%，电网频率波动降低60%。

#### **五、发展趋势**
1. **高度集成化**
- 交直流一体方案成为主流，通过短距离标准化线缆连接电池与PCS，降低拉弧风险，提高部署效率。

2. **构网型储能渗透**
- 构网型储能通过虚拟同步发电机（VSG）技术，为电网提供惯量与频率支撑，适配高比例新能源场景。

3. **高压级联技术突破**
- 高压级联储能系统直接输出10kV/35kV电压，省去变压器环节，系统效率提升3%-5%。

4. **多层级协同优化**
- 结合场站级与系统级调度模型，实现风电-储能-环网柜的协同优化，提升系统经济性与稳定性。

#### **六、结论**
高压环网柜与储能系统的协同运行是智能电网发展的关键方向。通过功能互补与策略协同，两者可在调峰、故障恢复、新能源消纳等场景中显著提升电网的灵活性与可靠性。未来，随着交直流一体、构网型储能及高压级联技术的成熟，协同运行效率将进一步提升，为构建新型电力系统提供有力支撑。