微网的能量管理及其控制策略
微电网能量管理系统的设计与优化
微电网能量管理系统的设计与优化第一章：绪论随着能源消耗的增加和信息技术的不断发展，微电网（Microgrid）逐渐成为解决能源与电力危机的有效手段之一。
与传统的集中供电网相比，微电网更具有灵活性和可靠性，可以更好地提供电力供应、满足能源需求、降低能源浪费和环境污染。
微电网能量管理系统是实现微电网运行的重要组成部分，它可以实现微电网的能量管理、优化和控制，为用户提供可靠、高效、节能的能源服务。
本文就微电网能量管理系统的设计和优化进行深入探讨。
第二章：微电网的基本概念与组成微电网是指由多个能源供应单元、用电负载和能量储存单元组成的小型电力系统。
与传统的集中式电力系统相比，微电网具有以下几个显著的特点：1. 可靠性高：微电网中的各个组成单元可以相互协作，以确保电力供应的连续性和稳定性。
2. 灵活性强：微电网中可以使用多种不同的能源供应方式，如太阳能、风能、水能、燃气和燃油等，以满足用户的需求。
3. 节能环保：微电网可以更好地利用可再生能源和废弃物能源，降低能源浪费和环境污染。
微电网包括主电网、微网和终端负载三个层次。
主电网是指国家或地区的大规模电力系统，微网是主电网下的一个小型电力系统，终端负载是指微网的最终用户。
微电网的组成包括能源供应单元、用电负载和能量储存单元。
能源供应单元包括太阳能、风能、燃气、燃油和水力发电等。
能量储存单元包括电池、超级电容器和储水池等。
第三章：微电网能量管理系统的基本概念微电网能量管理系统是指对微电网中的各个组成单元进行统一的监控、控制、调度和优化的系统。
它可以实现微电网的能量管理和优化，提高微电网的可靠性、节能性和灵活性，为用户提供满意的能源服务。
微电网能量管理系统的基本功能包括：1. 能源监测：对微电网中的能源供应、用电负载和能量储存进行实时监测和数据采集。
2. 能源管理：基于能源监测数据，对微电网中的能源进行实时优化和控制，实现最优能量管理。
3. 能源调度：根据微电网中的能源供需情况，对能源进行动态调度和优化，以保证微电网的稳定运行。
光伏发电微网控制策略研究
光伏发电微网控制策略研究一、本文概述随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，可再生能源的发展和应用已成为世界各国共同关注的焦点。
光伏发电作为其中的一种重要形式，因其清洁、安全、可再生的特性，受到了广泛关注。
光伏发电的间歇性和不稳定性给其并网运行带来了诸多挑战。
研究光伏发电微网控制策略，提高光伏发电的稳定性和经济性，对于推动光伏发电的规模化应用具有重要意义。
本文旨在深入研究光伏发电微网的控制策略，通过对国内外相关文献的综述和实地调研，分析光伏发电微网的运行特性和存在的问题。
在此基础上，结合现代控制理论和技术，提出一种有效的光伏发电微网控制策略，并对其性能进行仿真验证。
本文的研究内容将为光伏发电微网的优化设计和运行控制提供理论支持和实践指导，为推动光伏发电的可持续发展做出贡献。
在本文的后续章节中，将首先介绍光伏发电微网的基本原理和组成结构，然后分析光伏发电微网的运行特性和存在的问题。
接着，将详细介绍所提出的光伏发电微网控制策略，包括控制策略的设计原理、实现方法以及参数优化等方面。
将通过仿真实验验证所提控制策略的有效性和优越性，并给出结论和建议。
本文的研究将为光伏发电微网的控制策略提供新的思路和方法，为光伏发电的规模化应用提供有力支持。
同时，本文的研究也将为相关领域的研究人员提供有益的参考和借鉴。
二、光伏发电微网概述随着全球能源结构的转型和可持续发展理念的深入，光伏发电微网作为一种清洁、高效、灵活的能源系统，正逐渐受到广泛关注。
光伏发电微网是指由光伏发电系统、储能系统、负荷和控制系统等组成的独立或并网运行的局部电力网络。
其核心是光伏发电系统，能够将太阳能转化为电能，再通过微网控制系统实现电能的优化分配和高效利用。
光伏发电微网的主要特点包括：一是清洁环保，光伏发电不产生污染物，有助于减少环境污染二是分布式发电，能够实现电力供应的分散化，提高电力系统的韧性和可靠性三是灵活性强，微网可以独立运行，也可以与主网并网运行，根据实际需求灵活调整运行模式四是经济效益显著，通过合理的运行策略和控制手段，可以降低运营成本，提高能源利用效率。
智能微电网系统的能量管理及运行控制分析
智能微电网系统的能量管理及运行控制分析沈洋;赵志刚【摘要】针对我国电网特点，对智能微电网系统的结构和微源的接入方式进行了简要叙述，从接入控制层、微电网控制层、就地控制层三方面对智能微电网的运行控制体系进行了分析，讨论了包括并离网切换策略、并离网控制策略、负荷控制策略等在内的几种智能微电网高级控制策略，最后探讨了智能微电网未来研究的相关问题，为微电网的研究和产业化提供了参考。
%Combined with the characteristics of power grid in our country,the smart micro-grid system is analysed in the paper,emphatically on the running system,monitoring system,control and management strategies. Finally,the relat-ed smart micro grid questions in the future are discussed to provide a literature reference for micro-grid research and industrialization.【期刊名称】《沈阳工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】5页(P336-340)【关键词】智能微电网;分散式电源;能量管理策略;控制管理策略【作者】沈洋;赵志刚【作者单位】沈阳工程学院研究生部;沈阳工程学院电力学院，辽宁沈阳110136【正文语种】中文【中图分类】TM761 智能微电网结构1.1 系统结构如图1所示，该微网涵盖发电、用电、储能、智能控制等部分设备，并且系统具有灵活的可扩展性。
该智能微电网可对不同分布式可再生电源进行充分利用与调控，具有离网运行能力和极高的可靠性，能与配电网络进行配合，是具有信息化、自动化、互动化特征的可靠、自愈、灵活、经济、兼容、高效、集成的智能小区微电网系统。
微网系统的运行优化与能量管理研究
微网系统的运行优化与能量管理研究随着能源结构和需求的不断变化，微网系统作为一种新型的能源管理系统日益受到。
微网系统主要由分布式能源、储能装置、电力电子设备等组成，具有提高能源利用效率、降低能源损耗、减轻环境负担等优势。
然而，微网系统的运行优化和能量管理仍面临许多挑战。
本文将探讨微网系统的运行优化与能量管理问题，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
微网系统的运行优化旨在实现能源的高效利用和系统的稳定、安全运行。
具体来说，优化目标包括：提高能源利用效率，降低系统运行成本，确保系统供电可靠性，优化系统调度与控制等。
（1）系统结构优化：对微网系统的结构进行优化设计，合理配置分布式能源和储能装置，实现能源的互补利用和系统效率的提升。
（2）控制策略优化：改进微网系统的控制策略，提高系统的响应速度和稳定性。
例如，采用先进的预测控制、模糊控制等策略，实现对系统运行的精确调控。
（3）能源管理优化：通过能源需求预测、能源调度等手段，实现对微网系统能源的优化配置。
例如，根据用电负荷情况，合理调度分布式能源的运行，降低能源损耗。
当前，微网系统的运行优化主要集中在系统结构优化和控制策略优化方面。
然而，仍存在一些问题，如能源管理方面的优化不足、缺乏全面的优化评价体系等。
未来，微网系统的运行优化将朝着更加智能化、自适应化的方向发展，通过引入人工智能、大数据等技术，实现对系统运行的全过程优化。
微网系统的能量管理主要是指对系统中的能量存储、传输、分配等进行优化调控，以提高能源的利用效率和管理水平。
能量管理对于保障微网系统的稳定运行、降低能源损耗具有重要意义。
（1）能量存储管理：通过合理配置储能装置，实现对能量的有效存储。
例如，采用电池储能、超级电容储能等手段，满足系统高峰负荷时期的能源需求。
（2）能量传输管理：优化能量传输路径和方式，降低传输过程中的能源损耗。
例如，采用先进的输电技术，提高能量传输效率。
（3）能量分配管理：通过对分布式能源和负荷的优化调度，实现能量的合理分配。
微网基本运行与控制策略
微网基本运行与控制策略摘要为保证微电源与微网之间，以及微网与主电网之间功率传输的稳定、可控，需要多个微电源之间的协调控制，因此微网的整体运行控制策略至关重要。
本文系统地介绍了微网中常用的基本运行与控制策略特点，以便针对微网存在的不同问题应用不同的控制策略。
关键词微网控制策略分层控制协调控制0．引言由于大多数分布式电源和储能装置输出电能的频率都不是工频，它们需要通过电力电子装置接入微网[1]。
因此逆变单元是微网中必不可少的环节，分布式电源的逆变器控制是整个微网的底层控制。
从微网运行的灵活性以及微网对传统电网的影响方面出发，有专家提出了“即插即用”式控制方案[2]，该方案的含义包括微网对大电网的“即插即用”以及微网内多个分布式电源对微网的“即插即用”。
基于以上控制思想，微网整体控制策略可分为主从控制、对等控制以及分层控制[3]，而针对微电源接口的控制方法，主要包括恒功率控制（PQ Control）、下垂控制（Droop Control）以及恒压恒频控制（V/f Control）[4]。
本文将介绍微网运行与控制存在的主要问题在此基础上阐述不同微电源的接口控制方法，最后针对三种常用的微网控制策略以及每种策略中微电源不同的控制方法，进行了综述和比较。
1．微网运行与控制的主要问题典型微网是由一组放射型馈线组成，通过公共耦合点（Point of Common Coupling, PCC）与主电网相连。
在PCC处设有一个主接口（Connection Interface, CI），通常由微网并网专用控制开关——固态断路器(Solid State Breaker, SSB)或背靠背式的AC/DC/AC电力电子换流器构成。
分布式电源、储能单元通过电力电子接口（Power Electronics Interfaces，PEI）与交流母线相连，负荷主要包括阻抗性负荷、电动机负荷及热负荷。
微网既可以通过配电网与大型电力网并联运行，形成一个大型电网与小型电网的联合运行系统，也可以独立地运行在孤岛状态，为当地负荷提供电力需求。
能源行业中的微网能量管理与调度策略优化
能源行业中的微网能量管理与调度策略优化随着全球对能源可持续发展的呼吁日益增强，微网作为分布式能源系统的一种重要形式，正在逐渐受到关注和应用。
微网是一种由多个能源资源和负载组成的小型能源系统，能够与传统的中央化电网相互连接，具备自治、互联互通的特点。
在能源行业中，微网能量管理与调度策略的优化是实现微网高效运行和能源可持续利用的关键。
一、微网能量管理微网能量管理是指如何合理运用微网内的能源资源，实现能源的有效供应和高效利用。
微网能量管理的关键是综合考虑微网内的能源供应和需求情况，制定合理的能源调度策略。
主要包括以下几个方面：1.能源资源优化分配微网内通常包括多种能源资源，如太阳能、风能、储能等。
合理分配和利用这些能源资源是微网能量管理的基础。
根据不同的资源特点、需求情况和环境条件，制定合适的资源分配策略，确保微网能够有效地满足能源需求。
2.电力系统的负荷均衡为了保证微网内的电力系统运行稳定，需要实现电力负荷的均衡。
通过合理配置能源资源、优化调度策略，调整微网内各个负荷节点的能量分配，实现负荷均衡，提高电力系统的供电可靠性和效率。
3.能量存储与管理能量存储是微网能量管理的重要环节。
通过优化能量存储设备的配置和运行策略，实现对能源的高效存储和利用。
同时，结合智能能量管理系统，实现对能量存储过程的监控与管理，提高能源利用效率。
二、微网能量调度策略优化微网能量调度策略优化是为了更好地利用不同能源资源，确保微网能够在不同的工况下实现高效供能。
主要包括以下几个方面：1.多能源协同调度微网内通常包括多种能源资源，如太阳能、风能、储能等。
多能源的协同调度是实现微网高效供能的关键。
通过优化各个能源节点之间的能量交互和协调，实现能源资源的最优配置和调度，提高微网的自给自足能力。
2.智能能量调度借助智能化技术和数据分析算法，建立智能能量调度系统，实现对微网的实时监测和预测调度。
通过对微网内各个能源节点的能量供需情况进行精确预测和调度优化，提高微网供能的效率和稳定性。
微电网分布式控制理论与方法
微电网是指由各种分布式能源资源、负荷和能量存储设备构成的小型电力系统，通常可以独立运行或与传统电网连接并行运行。
微电网的分布式控制理论和方法是确保微电网安全稳定运行的关键。
下面将介绍微电网分布式控制的理论和方法。
一、微电网分布式控制理论1. 分布式控制思想：微电网采用分布式控制思想，即将控制策略和算法分散到各个部件中，在各个部件之间进行协调和通信，实现整体系统的协调运行。
2. 协同控制：微电网中的各个部件需要相互协作，通过信息交换和共同控制实现整体性能的优化。
3. 鲁棒性控制：考虑微电网系统中的不确定性因素，设计具有鲁棒性的控制策略，保证系统对外部扰动和变化具有稳定的响应能力。
二、微电网分布式控制方法1. 虚拟同步发电机控制：在微电网中引入虚拟同步发电机概念，通过控制各个部件的输出功率和频率来模拟传统电网的运行方式，实现微电网内部各个部件的协调运行。
2. 基于分散式功率控制的微网频率控制：通过分散的功率控制策略调节各个发电单元的输出功率，以维持微网的频率稳定。
3. 基于分布式能量管理的微网电压控制：通过分布式能量管理系统监测微网各个节点的电压情况，实现对微网电压的有效控制。
4. 智能控制算法：采用人工智能算法如神经网络、遗传算法等，优化微电网的运行策略，提高系统的性能和效率。
三、微电网分布式制关键技术1. 通信技术：建立微电网内部各个部件之间的通信网络，实现信息交换和控制命令传输。
2. 数据采集与处理：对微电网内部各种传感器采集的数据进行处理和分析，为控制决策提供准确的数据支持。
3. 安全性与可靠性：设计安全可靠的控制策略，确保微电网系统在各种异常情况下仍能保持稳定运行。
四、应用与展望微电网分布式控制理论和方法在实际应用中已取得了一定成果，但仍然需要不断完善和发展。
未来的发展方向包括：1. 智能化控制：引入更先进的智能控制算法，提高微电网的自适应性和鲁棒性。
2. 多能源协同控制：进一步研究多种分布式能源资源的协同控制方法，实现更高效的能量利用和系统运行。
随笔之九-微网运行与控制
随笔之九-微网运行与控制严同· 1 个月前微电网，现在无疑是比较前沿的内容，国内这块与国外相比有一些差距。
参与做过一些微电网规划，比如三沙岛的，也参观过一些实验室的微电网模型，许继的示范项目，试着总结一二。
一、微电网概述首先说说分布式能源和微电网的区别吧。
分布式能源（DER）：一般定义为包括分布式发电（DG）、储能装置（ES）和与公共电网相连的系统。
其中DG是指满足终端用户的特殊需求，接在用户侧的小型发电系统，主要有内燃机，微型燃气轮机、燃料电池、太阳能、风能等发电系统。
分布式能源有很多优点，比如可实现能源综合梯级利用，弥补大电网稳定性方面不足，环境友好等，但是它的最本质缺点在于不可控和随机波动性，从而造成高渗透率下对电网稳定的负面影响。
所以，分布式能源和微电网的本质区别就在于前者不可控，后者可控。
微电网（MG）把分布式发电、储能装置、负荷通过控制系统协调控制，形成单一可控单元，直接接在用户侧，优点是非常明显的。
微电网的控制模式和策略是里面的关键部分，无论是系统级的主从、对等和综合性控制模式，还是逆变器级的P/Q、U/f、下垂控制，乃至和储能相结合的控制方式，都是微电网的核心部分。
而这些，在分布式能源系统里面是不会涉及的。
所以说，很多外面在搞的微网项目，特别是中国人在国外援建，都是在混淆概念，没有控制系统，其实只能叫做分布式发电（分布式能源系统都算不上）。
所以说微电网的核心在于“自治独立，协调互济”，自治独立指的是微电网具备阻断电网故障影响的能力，使微电网的孤网运行具有不失负荷或者少失负荷；协调互济指的是微电网和主网可以建立互相支援的关系。
国外这块，美国，欧盟和日本研究和应用较为领先，三者之间对于微电网的定义略有区别但不大，国内这块，学校里面天大好像还可以，示范工程许继有两个。
二、微电网的架构微电网的体系结构一般采用国际上比较成熟的三层结构（许继的示范工程也是如此）：配电网调度层、微电网集中控制层、分布式电源和负荷就地控制层。
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基于实验室微网监控平台，本文提出其能量管 理系统的构成、任务和工作流程。在满足负荷功率 需求和保证电能质量的前提下，能量管理系统还考 虑了微网在各种状况和约束下的经济调度和优化 运行。针对实验室微网运行控制，提出中央控制器 和局部控制器(DG 和负荷)相结合的控制策略。详细Байду номын сангаас阐述了局部控制器在微网不同运行方式下的控制
第 35 卷 第 7 期
电网技术
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方法。通过建立实验室微网仿真模型，对上述控制 策略进行了验证。
1 微网结构
实验室微网结构如图 1 所示，其中分布式电源 包括 65 kW 微型燃气轮机(microturbine，MT)、10 kW 光伏电池(photovoltaic，PV)、40 kW 燃料电池(fuel cell，FC)和 20 kW 风力发电机(wind turbine，WT)。 储能元件为超级电容器组，电容取 0.5 F，储存的最 大能量为 25 kJ。L1 为重要负荷，L2 为一般负荷， L3 为非重要负荷。
The National High Technology Research and Development of China 863 Program (2008AA05Z216, 2007AA05Z249)．
能质量等[1-5]。此时微网相对主配网可作为一个模块 化的可控单元，对内部提供满足负荷用户需求的电 能[6]。为实现这些优势，微网必须具有良好的能量 管理系统和灵活的控制策略。
经济调度策略如下：
1）WT 和 PV 作为可再生能源不直接消耗燃料， 环境污染小，优先利用其机组出力；
2）MT 机组出力由冷、热负荷确定； 3）当 WT、PV 和 MT 机组所发电量满足全部 电负荷需求时，可考虑向主配网售电；
4）当 WT、PV 和 MT 机组所发电量不能满足 电能需求时，根据 MT 和 FC 的综合发电成本，经 济调度其出力或从外部电网购电量来满足剩余负
关键词：微网；分布式电源；能量管理；运行控制；经济 调度
0 引言
将分布式电源(distributied generation，DG)以微 网形式接入大电网，能够系统、高效管理分布式电 源，提升能源利用效率，提高供电可靠性，改善电
基 金 项 目 ： 国 家 863 高 技 术 基 金 项 目 (2008AA05Z216 ， 2007AA05Z249)。
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张建华等：微网的能量管理及其控制策略
Vol. 35 No. 7
MT 或 FC 的燃料成本；Oi 为 MT 或 FC 的运行和维 护费用；αk 为排放类型 k 的外部成本； Eki 为 MT 或 FC 在排放类型为 k 时的排放因子；M 为气体排 放类型，主要包括 NOx、SO2 或 CO2；Cb(t)和 Cs(t) 分别表示 t 时刻的购电价和售电价；Pbuy(t)为购买电 量；Psell(t)为出售电量；T 为优化周期总时段数。
KEY WORDS: microgrid; distributed generation (DG); energy management; operation control; economic dispatch
摘要：为建设实验室微网监控平台，提出了能量管理系统的 构成、任务和工作流程，并对其中经济调度和优化运行的数 学建模方法进行了详细描述。针对实验室微网运行控制，提 出了中央控制器和局部控制器相结合的控制策略，并用实验 室微网仿真模型验证了上述控制策略的正确性，结果表明该 控制策略能实现微网的优化管理、协调控制和无缝切换。
DG 与传统电源有很大不同，如受气候影响光 伏和风力发电的间断性，微型燃气轮机发电受冷、 热负荷的影响，部分 DG 通过逆变器接入电网，较 小的惯量可能对电压和频率造成不利影响[7]等。随 着 DG 渗透率的增加，微网能量管理系统与传统电 网有很大不同[8]。传统电网能量管理系统是通过数 据 采 集 与 监 视 控 制 (supervisory control and data acquisition，SCADA)系统采集实时电网信息，用于 调度、管理和控制[9]。微网能量管理系统除了具备 以上基本功能，还需要包括可再生能源发电预测、 实时功率平衡以及对重要负荷可靠供电等[10]。
第 35 卷 第 7 期 2011 年 7 月
文章编号：1000-3673（2011）07-0024-05
电网技术 Power System Technology
中图分类号：TM 76 文献标志码：A
Vol. 35 No. 7 Jul. 2011
学科代码：470·4054
微网的能量管理及其控制策略
张建华 1，苏玲 1，陈勇 2，苏静 3，王利 2
3 微网的控制策略
3.1 微网运行控制 对于实验室微网运行控制，采取中央控制器和
局部控制器(DG 和负荷)相结合的控制策略。 局部控制器负责采集系统运行数据、传输控制
指令以及保持系统电压和频率稳定性。并网运行 时，所有 DG 逆变器均采用 PQ 控制方法，输出中 央控制器指定的有功功率、无功功率。孤网运行时， 主控分布式电源 MT 快速转换为电压和频率控制方 法，跟踪负荷变化并保持频率电压稳定。局部负荷 控制器安装于用户负荷侧，根据中央控制器的命令 管理负荷。中央控制器接受能量管理中心的控制信 息，通过 DG 控制器和负荷控制器控制系统中各发 电、储能单元和负荷的运行状态，从而控制系统中 的潮流。能量管理中心是核心单元，接受中央控制 器馈送的分布式电源信息和负荷信息，在系统安 全、稳定运行基础上，统筹安排最佳的电能调度和 交易计划。 3.2 DG 控制策略
的微网考虑经济调度和优化运行。
与大电网的优化运行不同，微网经济运行不仅
要考虑 DG 同时提供冷热电能、有效利用可再生能 源、保护环境，减小燃料费用等，还需考虑与主网
间的电能交易。基于以上原因，本文提出的微网能
量管理系统在系统安全、稳定运行基础上，考虑购
售电价、各 DG 技术性能、环保等因素，经济调度 各 DG 出力以及与主配网之间的功率流动，管理负 荷需求，实现微网运行的经济成本最小。
ABSTRACT: To construct a supervisory control platform for microgrid in laboratory, the constitution, functions, tasks and working flow of an energy management system are proposed and the mathematical modeling of economic dispatching and optimal operation of the energy management system are described in detail. In allusion to the operation control of microgrid in the laboratory, a control strategy, in which the central controller is combined with local controllers, is put forward and the correctness of this control strategy is verified by the microgrid simulation model in the laboratory. Simulation results show that the proposed control strategy can implement optimal management, coordinative control and seamless switching of microgrid.
主配网 公共连接点
10/0.4 kV
燃气轮机
L1
AC/DC DC/DC
L2 L3 燃料电池 AC/DC DC/DC
AC/DC DC/AC
AC/DC DC/AC
光伏发电
储能元件
风力发电
图 1 微网拓扑结构
Fig. 1 Schematic diagram of microgrid
2 微网的能量管理
2.1 微网能量管理系统的构成与任务
荷需求。详细的数学建模过程如下：
为使运行经济成本最小，目标函数为
T2
min C(P) = ∑ ∑{Fi[P(t)] + Oi[P(t)] + t =1 i=1
M
T
∑ ∑ αk Eki [P(t)]} + [Cb (t)Pbuy (t) −
k =1
t =1
Cs (t)Psell (t)] 式中：P(t)为 MT 或 FC 在时段 t 的输出功率；Fi 为
和储能装置的储能水平，调整 DG 出力或(和)甩负 荷，实时跟踪负荷变化；实现电压调整和频率控制。
微网动态特性符合标准[13]要求，满足敏感负荷对电
能质量的要求。
主配网故障或电能质量不满足时，断开与主网
连接；主配网恢复后，实现微网与主配网的同期、
并网。
2）长期能量管理。根据分布式电源的类型、 一次能源的变化、发电费用、环境因素、检修周期
功率平衡和长期能量管理。
1）短期功率平衡。根据 DG 容量、技术条件
光伏、风力 发电出力预测
负荷预测 (电、热、冷)
市场清算 价格预测
生产计划
光伏、风力 发电有效出力
生产计划调整
储能装置 储能水平