任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：為全面落實(shí)我國能源革命戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，現(xiàn)加大對可再生能源和新能源研發(fā)力度，實(shí)現(xiàn)其全面發(fā)展，以此來達(dá)到碳達(dá)峰、碳中和的戰(zhàn)略目標(biāo)。所以，在此背景下，光伏發(fā)電的重要性日益凸顯，但是針對電網(wǎng)內(nèi)部高效調(diào)度缺失以及管理力度不強(qiáng)等問題需要著重關(guān)注，并制定高效控制措施，只有這樣才能有效解決電力調(diào)峰錯(cuò)谷、系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。為了有針對性的緩解大規(guī)模光伏發(fā)電在接入電網(wǎng)時(shí)所造成的各種問題，可以嘗試科學(xué)使用儲(chǔ)能技術(shù)，減少新能源并網(wǎng)造成的負(fù)面影響以及運(yùn)行壓力，從而強(qiáng)化控制系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和效率的全面提高。本文主要針對光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略及并網(wǎng)思考展開研究分析。

關(guān)鍵詞：光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)；控制措施；并網(wǎng)思考

1. 引言

近幾年，我國對于分布式能源以及微電網(wǎng)發(fā)展的重視程度越來越高，而其中占據(jù)主要地位的就是光伏系統(tǒng)、儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用，這也逐漸成為保障現(xiàn)代電力能源供應(yīng)可靠性、促進(jìn)新能源消納、減少環(huán)境污染的有效措施之一。而針對當(dāng)代社會(huì)對光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)重視程度的提高，我國新能源領(lǐng)域?qū)I(yè)學(xué)者對其發(fā)展前景、應(yīng)用價(jià)值、系統(tǒng)性能等多層面都進(jìn)行了詳細(xì)的研究分析。同時(shí)也著重凸顯出了光伏、儲(chǔ)能應(yīng)用價(jià)值以及商業(yè)模式的實(shí)際應(yīng)用效果，這對于后期實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目科學(xué)規(guī)劃建設(shè)，保障其經(jīng)濟(jì)性發(fā)展以及光伏儲(chǔ)能控制系統(tǒng)質(zhì)量的提高都有著非常大的戰(zhàn)略意義。

而對于當(dāng)前開展的各項(xiàng)研究可以看出，對于聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)出力特性的調(diào)研工作，應(yīng)該結(jié)合其不同功率波動(dòng)進(jìn)行平抑措施，這樣可以更好的實(shí)現(xiàn)對新能源儲(chǔ)能量的完善與優(yōu)化；然后就是要根據(jù)新能源出力典型場景進(jìn)行綜合考慮，根據(jù)其概率分布做好能源系統(tǒng)中儲(chǔ)能控制體系的科學(xué)合理配置。除此之外，要明確儲(chǔ)能系統(tǒng)配置和規(guī)劃問題有直接關(guān)聯(lián)，同時(shí)還與短期運(yùn)行有著密不可分的關(guān)系，因此如果是站在短期運(yùn)行角度進(jìn)行分析研究的話，就需要對儲(chǔ)能、新能源進(jìn)行綜合建模，掌握其對儲(chǔ)能規(guī)劃都有哪些影響，然后構(gòu)建出高效解決措施來科學(xué)配置儲(chǔ)能。

1、光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略分析

針對光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量儲(chǔ)存管理工作分析，其中主要工作重點(diǎn)的就是儲(chǔ)能設(shè)備的充電、放電控制、逆變器處并網(wǎng)功率控制幾個(gè)節(jié)點(diǎn)，而以下措施主要針對上述工作重心展開針對性討論研究。結(jié)合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制效益可以看出，此體系的存在可以充分且全面的解決電網(wǎng)消納問題，期間還能借助輸出和輸入兩側(cè)的功率平衡來實(shí)現(xiàn)電能系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；再加上儲(chǔ)能系統(tǒng)裝備的獨(dú)te優(yōu)勢，不僅能在惡劣環(huán)境下正常供電，同時(shí)還可以結(jié)合實(shí)際情況作出不同改變，保障電能供給效益，以此來提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和安全性。

1.1選取高效儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備

在選擇儲(chǔ)能設(shè)備方面，需要針對不同儲(chǔ)能需求以及各種儲(chǔ)能技術(shù)來展開工作，關(guān)鍵點(diǎn)就是光伏技術(shù)主體層面，儲(chǔ)能技術(shù)在細(xì)節(jié)上主要包括高能量密度儲(chǔ)能技術(shù)、高功率密度儲(chǔ)能技術(shù)兩種。

高能量密度儲(chǔ)能：涵蓋磁儲(chǔ)能技術(shù)、機(jī)械能技術(shù)、電能技術(shù)，而與上面三個(gè)對應(yīng)的分別是超導(dǎo)儲(chǔ)能設(shè)備、飛輪儲(chǔ)能設(shè)備、超級電容器儲(chǔ)能設(shè)備；

高功率密度儲(chǔ)能：涵蓋電化學(xué)技術(shù)、化學(xué)技術(shù)，而其中使用儲(chǔ)能設(shè)備相對較多的就是化學(xué)技術(shù)，如：鉛酸蓄電池、鋰電池、硫化鈉電池、流體電池等，且氫電池是關(guān)鍵的儲(chǔ)能設(shè)備。對此，怎樣選擇合適度較高且實(shí)用性較強(qiáng)額的儲(chǔ)能設(shè)備，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)就在于可以不斷的根據(jù)設(shè)備性質(zhì)、儲(chǔ)能設(shè)備能效等方面進(jìn)行決定，而緊接著還需要不同條件因素，每個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備能量特點(diǎn)、功率等詳細(xì)參數(shù)來賦予其權(quán)值，后就是要對加權(quán)平均值進(jìn)行計(jì)算，這樣就可以選擇出性能好且儲(chǔ)能效益較高的設(shè)備。

1.2儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備充放電控制

SC與蓄電池混合設(shè)備，主要是利用DC/DC雙向變換器之后，與直流母線進(jìn)行關(guān)聯(lián)，所以在研究分析方面可以在設(shè)備沒有過量充電或者是過量放電條件下進(jìn)行分析研究，還有就是在設(shè)計(jì)方法角度上，能減少蓄電池充放電的大功率與沖擊電流，以此來實(shí)現(xiàn)使用壽命的提高，同時(shí)還可以維持直流母線處的功率穩(wěn)定以及電壓平衡。

SC與蓄電池混合設(shè)備在與直流母線進(jìn)行連接時(shí)，可以采用被動(dòng)控制、半主動(dòng)控制、主動(dòng)控制三種方式。被動(dòng)控制方式的主要連接方式是直接把混合儲(chǔ)能設(shè)備連接到直流母線位置上，這樣能降低電能儲(chǔ)能設(shè)備安裝難度及成本，但是功率難以有效控制，發(fā)展前景并不樂觀；主動(dòng)控制方式是SC與蓄電池混合設(shè)備需要分別經(jīng)過DC/DC雙向變換器，然后與直流母線進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的實(shí)際功率控制，這種控制方式設(shè)備安裝及運(yùn)行成本高；半主動(dòng)控制方式，是將SC與蓄電池混合設(shè)備按照兩種方式進(jìn)行連接，安裝過程中有效的避免了以上兩種方式所衍生出的缺點(diǎn)，盡可能融合其優(yōu)點(diǎn)，但是還是存在一些問題。所以，針對光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)控制措施方面，可以選擇主動(dòng)控制的方式來強(qiáng)化儲(chǔ)能設(shè)備功率，保障其優(yōu)化的控制。

1.3利用規(guī)則控制器進(jìn)行管理

對于怎樣利用規(guī)則控制器進(jìn)行管理，主要操作方式就是將直流母線的功率差額輸入到規(guī)則控制器當(dāng)中，確保低通濾波器當(dāng)中可以通過高頻分量，緊接著就是要按照規(guī)范要求，在超級電容器與蓄電池中做好低頻部分的分配工作。在整個(gè)工作流程期間，儲(chǔ)能設(shè)備的功率平衡會(huì)不時(shí)的出現(xiàn)高頻份量處理，因此要把超級電容器介入其中，從而促使兩者實(shí)現(xiàn)平衡。此文獻(xiàn)也對于處在控制期間的FLC作出了詳細(xì)的定向分析，同時(shí)結(jié)合光伏并網(wǎng)中具體高效的功率控制措施進(jìn)行了更加深入的研究，但是對于像能量控制、儲(chǔ)能設(shè)備充放電控制、逆變器控制這幾個(gè)層面，還是要結(jié)合實(shí)際，落實(shí)基本標(biāo)準(zhǔn)，不僅要保障電容器的正常運(yùn)行以外，關(guān)鍵的還是要滿足電力需求。

1.4逆變器處并網(wǎng)功率控制措施

首要工作就是結(jié)合非隔離性逆變器作出直流變換，是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行研究分析，同時(shí)分析工作還要涉及到單位功率因數(shù)并網(wǎng)的控制方式。因此，單從逆變器角度來說，不僅要滿足工作需求，關(guān)鍵的是要滿足一點(diǎn)零功率因素和維持母線電壓的根本需求，所以，從工作重心方面分析，主要節(jié)點(diǎn)并不是針對逆變器功率因素調(diào)節(jié)方面。而關(guān)鍵在于，利用雙環(huán)P1的控制方式對逆變器進(jìn)行控制，但對于內(nèi)部層面的控制，重點(diǎn)還是在并網(wǎng)點(diǎn)電流電能控制、直流母線電壓的穩(wěn)定控制方面。對此，怎樣才能發(fā)揮儲(chǔ)能裝置的放電實(shí)際效果，關(guān)鍵在于對儲(chǔ)能裝置管理控制系統(tǒng)的內(nèi)部優(yōu)化，防止其壽命受到損傷。

2、光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)思考

2.1光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)概述

目前，光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)基本分為分布式發(fā)電體系、荒漠電站體系，而這兩種系統(tǒng)的主要工作機(jī)理就是將太陽能組件在工作運(yùn)行期間，所產(chǎn)生的直流電，轉(zhuǎn)換成交流電，以此來滿足我們?nèi)粘Ｉ钚枨?，之后在將其介入到公共電網(wǎng)當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。而在整個(gè)并網(wǎng)系統(tǒng)中起到關(guān)鍵性作用的，就是并網(wǎng)逆變器，并網(wǎng)逆變器主要作用就是對電流、檢測電網(wǎng)的信號(hào)、功率點(diǎn)跟蹤、抗孤島進(jìn)行控制和輸出。同時(shí)還具有檢測并網(wǎng)、控制并網(wǎng)、保護(hù)并網(wǎng)功能。根據(jù)目前的社會(huì)發(fā)展，我國的光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)展還比較緩慢，在實(shí)際運(yùn)用和技術(shù)上還有很多問題等待解決。另外，由于在實(shí)際使用中缺少實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)對整體電網(wǎng)是否存在影響也無從得知。而且，光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)的穩(wěn)定性相對較差、能量的密度也比較低、調(diào)節(jié)能力也一般，周圍的天氣溫差和氣候甚至是地理位置都會(huì)在不同程度上對發(fā)電量產(chǎn)生影響。所以，深入研究光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)的體系模式，對加快能源結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，提高新能源利用率等這些都具有重大意義。

2.2光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)體系研究

站在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)方面分析，光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)體系基本分為兩種，分別是單級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)。

單級結(jié)構(gòu)：關(guān)鍵機(jī)理就是借助逆變器，將光伏電站系統(tǒng)的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，之后在將其轉(zhuǎn)換成和并網(wǎng)頻率相同、電壓幅值相同的電能。

二級結(jié)構(gòu)：使用的則是轉(zhuǎn)換器，首先是升高直流電電壓，之后在逆變器的作用下將電流轉(zhuǎn)化成與電網(wǎng)相同頻率、電壓幅值的交流電，后實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。

大多數(shù)情況下，向這種大型光伏電站的控制系統(tǒng)，容量都非常大。所以，為了實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約，減少不必要的資源浪費(fèi)，基本上選擇的都是單級結(jié)構(gòu)，而在其中起到?jīng)Q定性因素的關(guān)鍵技術(shù)則是合理設(shè)計(jì)出的并網(wǎng)逆變器構(gòu)造和操作方式。所以，使用效益高且科學(xué)的并網(wǎng)逆變器，不僅會(huì)降低發(fā)電成本，提高發(fā)電效率和質(zhì)量，關(guān)鍵的是可以保障終并網(wǎng)效益。而像電壓閃變、孤島效應(yīng)等新問題，這些都對并網(wǎng)逆變器的控制提出新的挑戰(zhàn)。并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì)應(yīng)更加科學(xué)，更能有效的控制效率等，以此來減少電網(wǎng)中出現(xiàn)的問題。

2.3光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)的配件設(shè)計(jì)

光伏電站的整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件也非常多，這里面貴的元件就是光伏電池，但是光伏電池的轉(zhuǎn)換效率也是在這個(gè)領(lǐng)域一直研究的問題。隨著現(xiàn)在社會(huì)科技的不斷發(fā)展，在單晶硅、多晶硅和薄膜電池的廣泛應(yīng)用以后，與此同時(shí)也開發(fā)出了聚光式的光伏元件，它可以把太陽的光聚焦成很多倍，因此在未來的元器件設(shè)計(jì)中，一定能實(shí)現(xiàn)能量的高效轉(zhuǎn)換。

2.4高性能高效率的電能變換技術(shù)

大型的光伏電站內(nèi)含有的零件非常多，組成也很復(fù)雜，而且并網(wǎng)逆變器在光伏電站中一直都有著重要的作用。并網(wǎng)逆變器的元件在實(shí)際應(yīng)用中主要有兩大功能，協(xié)調(diào)控制和集群。同時(shí)還包含了兩方面的重要內(nèi)容，在實(shí)際應(yīng)用中可以運(yùn)用并網(wǎng)逆變器統(tǒng)一控制，同時(shí)淡化彼此間的影響；還有一種就是借助系統(tǒng)的整體控制，從而來完成并網(wǎng)逆變器集群的統(tǒng)一工作，這樣就可以讓電壓穿越、孤島檢測等一系列功能能高效運(yùn)行。

2.5大功率點(diǎn)的跟蹤技術(shù)

大功率點(diǎn)的跟蹤技術(shù)主要就是指控制器可以實(shí)時(shí)自動(dòng)偵cha太陽能陣列的電壓，并對高功率值進(jìn)行追蹤，以此來保障控制系統(tǒng)能取得太陽能陣列中大值的功率，以此來進(jìn)行充電和放點(diǎn)的管理。大部分的大功率點(diǎn)的跟蹤技術(shù)基本涵蓋：電壓電流直接控制、參數(shù)選擇間接控制、現(xiàn)代控制理論人工智能等。其中，間接控制：主要就是對經(jīng)驗(yàn)、公式、數(shù)據(jù)庫進(jìn)行使用，保障大功率點(diǎn)，但是存在一個(gè)弊端，就是無法實(shí)現(xiàn)對大功率點(diǎn)的跟蹤，誤差也大。但是，借助電流電壓檢測的方式，再對其進(jìn)行跟蹤，實(shí)際效果要更加理想，優(yōu)勢也比較突出；但是如果運(yùn)用檢測電壓電流的方式，然后對大功率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤更具有明顯的優(yōu)勢。通過一些實(shí)際研究可以看出，對電壓電流的檢測方式，要非常高，并且能夠?qū)崟r(shí)的對大功率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤控制，滿足了所有場景的要求，在實(shí)際運(yùn)用中得到了廣泛的運(yùn)用。

2.6孤島效應(yīng)技術(shù)

孤島效應(yīng)通俗的講就是一種自給供電孤島現(xiàn)象，它的工作模式是當(dāng)供電系統(tǒng)因?yàn)槭鹿省⒐收匣蛘呤蔷S修等因素暫停工作的時(shí)候，在按照客戶端時(shí)，對于是否存在停電問題，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)并沒有做出檢測，甚至無法及時(shí)切斷自身與市政電力網(wǎng)絡(luò)的連接，以至于終會(huì)影響到周圍電力公共負(fù)載供電。而對于實(shí)際檢測孤島效應(yīng)的方式，主要分為被動(dòng)式和主動(dòng)式兩種。被動(dòng)式：主要是檢測電壓頻率、電壓諧波等。主動(dòng)式檢測法：基本上包括功率擾動(dòng)法、頻率擾動(dòng)法等。但是隨著技術(shù)科技創(chuàng)新，現(xiàn)在又衍生出了一種較檢測方式，就是電網(wǎng)斷電過程中，改變電壓和電流的相位，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)中的輸出功率就會(huì)一同發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)檢測時(shí)間縮短的目的，關(guān)鍵的是可以使用不同的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的并聯(lián)檢測。

3、Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)概述

3.1概述

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，是我司根據(jù)新型電力系統(tǒng)下微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的要求，總結(jié)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，專門研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及充電樁的接入，全天候進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電樁運(yùn)行狀態(tài)及健康狀況，是一個(gè)集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)，促進(jìn)可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)；有效實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，提高電力設(shè)備運(yùn)行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個(gè)能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個(gè)層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

3.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

本方案遵循的標(biāo)準(zhǔn)有：

本技術(shù)規(guī)范書提供的設(shè)備應(yīng)滿足以下規(guī)定、法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T26802.1-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范1部分：通用要求

GB/T26806.2-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)基本平臺(tái)2部分：性能評定方法

GB/T26802.5-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范5部分：場地安全要求

GB/T26802.6-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范6部分：驗(yàn)收大綱

GB/T2887-2011計(jì)算機(jī)場地通用規(guī)范

GB/T20270-2006信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)安全技術(shù)要求

GB50174-2018電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范

DL/T634.5101遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)5-101部分:傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)

DL/T634.5104遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)5-104部分:傳輸規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議子集的IEC60870-5-網(wǎng)絡(luò)訪問101

GB/T33589-2017微電網(wǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定

GB/T36274-2018微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

GB/T51341-2018微電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

GB/T36270-2018微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

DL/T1864-2018獨(dú)立型微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行規(guī)范

T/CEC150-2018低壓微電網(wǎng)并網(wǎng)一體化裝置技術(shù)規(guī)范

T/CEC151-2018并網(wǎng)型交直流混合微電網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)規(guī)范

T/CEC152-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)需求響應(yīng)技術(shù)要求

T/CEC153-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)負(fù)荷管理技術(shù)導(dǎo)則

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行規(guī)范

T/CEC5005-2018微電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范

NB/T10148-2019微電網(wǎng)1部分：微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則

NB/T10149-2019微電網(wǎng)2部分：微電網(wǎng)運(yùn)行導(dǎo)則

3.3適用場合

系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

3.4型號(hào)說明

3.5系統(tǒng)配置

3.5.1系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

圖1典型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組網(wǎng)方式

3.6系統(tǒng)功能

3.6.1實(shí)時(shí)監(jiān)測

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機(jī)界面友好，應(yīng)能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。其中，各子系統(tǒng)回路電參量主要有：三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、頻率和正向有功電能累計(jì)值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)時(shí)掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲(chǔ)能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲(chǔ)能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)告警，并支持定期的電池維護(hù)。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面，包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電樁及總體負(fù)荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求，也可將充電，儲(chǔ)能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。

圖2系統(tǒng)主界面

子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖、光伏信息、風(fēng)電信息、儲(chǔ)能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。

3.6.1.1光伏界面

圖3光伏系統(tǒng)界面

本界面用來展示對光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

3.6.1.2儲(chǔ)能界面

圖4儲(chǔ)能系統(tǒng)界面

本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝機(jī)容量、儲(chǔ)能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖5儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開關(guān)機(jī)、運(yùn)行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。

圖6儲(chǔ)能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來展示對BMS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要包括電芯電壓、溫度保護(hù)限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖7儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。

圖8儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、溫度值等。同時(shí)針對交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖9儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時(shí)針對直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖10儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來展示對PCS狀態(tài)信息，主要包括通訊狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、STS運(yùn)行狀態(tài)及STS故障告警等。

圖11儲(chǔ)能電池狀態(tài)界面

本界面用來展示對BMS狀態(tài)信息，主要包括儲(chǔ)能電池的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等，同時(shí)展示當(dāng)前儲(chǔ)能電池的SOC信息。

圖12儲(chǔ)能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對電池簇信息，主要包括儲(chǔ)能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當(dāng)前電芯的大、小電壓、溫度值及所對應(yīng)的位置。

3.6.1.3風(fēng)電界面

圖13風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來展示對風(fēng)電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機(jī)直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

3.6.1.4充電樁界面

圖14充電樁界面

本界面用來展示對充電樁系統(tǒng)信息，主要包括充電樁用電總功率、交直流充電樁的功率、電量、電量費(fèi)用，變化曲線、各個(gè)充電樁的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

3.6.1.5視頻監(jiān)控界面

圖15微電網(wǎng)視頻監(jiān)控界面

本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫面，且通過不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

3.6.2發(fā)電預(yù)測

系統(tǒng)應(yīng)可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測數(shù)據(jù)、未來天氣預(yù)測數(shù)據(jù)，對分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測可進(jìn)行人工輸入或者自動(dòng)生成發(fā)電計(jì)劃，便于用戶對該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖16光伏預(yù)測界面

3.6.3策略配置

系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時(shí)電價(jià)信息，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計(jì)劃、需量控制、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。

圖17策略配置界面

3.6.4運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備指ding時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)，報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。

圖18運(yùn)行報(bào)表

3.6.5實(shí)時(shí)報(bào)警

應(yīng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能，系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動(dòng)和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動(dòng)作或事故跳閘時(shí)應(yīng)能發(fā)出告警，應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示告警事件或跳閘事件，包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動(dòng)作時(shí)刻；并應(yīng)能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。

圖19實(shí)時(shí)告警

3.6.6歷史事件查詢

應(yīng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風(fēng)速、氣壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

圖20歷史事件查詢

3.6.7電能質(zhì)量監(jiān)測

應(yīng)可以對整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。

1）在供電系統(tǒng)主界面上應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度百fen百和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度百fen百和正序/負(fù)序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率；應(yīng)能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電流含有率；

3）電壓波動(dòng)與閃變：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動(dòng)值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長閃變值；應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動(dòng)曲線、短閃變曲線和長閃變曲線；應(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計(jì)量：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無功功率、總視在功率和總功率因素；應(yīng)能提供有功負(fù)荷曲線，包括日有功負(fù)荷曲線（折線型）和年有功負(fù)荷曲線（折線型）；

5）電壓暫態(tài)監(jiān)測：在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時(shí)中斷發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能產(chǎn)生告警，事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關(guān)人員；系統(tǒng)應(yīng)能查看相應(yīng)暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

6）電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計(jì)整2h存儲(chǔ)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括均值、大值、小值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應(yīng)包含事件名稱、狀態(tài)（動(dòng)作或返回）、波形號(hào)、越限值、故障持續(xù)時(shí)間、事件發(fā)生的時(shí)間。

圖21微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

3.6.8遙控功能

應(yīng)可以對整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預(yù)置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時(shí)執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

圖22遙控功能

3.6.9曲線查詢

應(yīng)可在曲線查詢界面，可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

3.6.10統(tǒng)計(jì)報(bào)表

具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。對微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；對系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析；具備對微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時(shí)間、年停電次數(shù)等分析；具備對并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析。

圖24統(tǒng)計(jì)報(bào)表

3.6.11網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

圖25微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?/p>

本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)?，包括系統(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計(jì)等信息。

3.6.12通信管理

可以對整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開通信管理程序，然后選擇通信控制啟動(dòng)所有端口或某個(gè)端口，快速查看某設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應(yīng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

3.6.13用戶權(quán)限管理

應(yīng)具備設(shè)置用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控操作，運(yùn)行參數(shù)修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

3.6.14故障錄波

應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平有著重要作用。其中故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發(fā)6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個(gè)周波、故障后4個(gè)周波波形，總錄波時(shí)間共計(jì)46s。每個(gè)采樣點(diǎn)錄波至少包含12個(gè)模擬量、10個(gè)開關(guān)量波形。

3.6.15事故追憶

可以自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)，包括開關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

用戶可自定義事故追憶的啟動(dòng)事件，當(dāng)每個(gè)事件發(fā)生時(shí)，存儲(chǔ)事故qian10個(gè)掃描周期及事故后10個(gè)掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動(dòng)事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶指ding和隨意修改。

圖29事故追憶

4、硬件及其配套產(chǎn)品

1. 結(jié)束語

綜上所述，結(jié)合現(xiàn)代社會(huì)不斷發(fā)展進(jìn)步，世界各國均受到政策和能源戰(zhàn)略不同程度影響，這種現(xiàn)實(shí)背景也在一定程度上推動(dòng)了分布式光伏和儲(chǔ)能的全面發(fā)展，促使其逐漸發(fā)展成能源互聯(lián)網(wǎng)的必要組成部分，除此之外，在能源生產(chǎn)以及消費(fèi)方面也起著決定性的作用。如果是站在地域化角度進(jìn)行分析的話，消納能力較強(qiáng)的地區(qū)普遍集中在華東和華中以及珠三角地區(qū)，而且電價(jià)水平也比較高，這種情況會(huì)隨著時(shí)間推移逐漸延伸到其它地區(qū)當(dāng)中。從發(fā)展類型方面來看，主要是從體量較大的工商業(yè)屋頂分布式光伏、儲(chǔ)能作為主要切入點(diǎn)，然后逐漸探索出光儲(chǔ)充一體化的發(fā)展模式，并做好試點(diǎn)工作，逐步做好后期培育工作，以此來保障全新功能的增長。通過計(jì)算電站在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)各個(gè)流程中故障情況的發(fā)生幾率，能發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部存在的問題，這樣是后期保障實(shí)時(shí)性和計(jì)量性基礎(chǔ)上需要著重解決的重點(diǎn)工作。

參考文獻(xiàn)

[1]王艷.基于虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù)的光伏混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略研究[D].濟(jì)南:山東科技大學(xué),2020.

[2]楊陽.水電站和光伏電站棄能特性與儲(chǔ)能-制氫系統(tǒng)研究[D].天津:天津大學(xué),2020.

[3]徐冬.基于混合儲(chǔ)能的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制策略研究[D].石河子:石河子大學(xué),2021.

[4]王雪純.基于VSG的光伏儲(chǔ)能并網(wǎng)系統(tǒng)控制策略研究[D].沈陽:遼寧工程技術(shù)大學(xué),2021.

[5]侯玨.基于同步測量與VSC附加控制的主動(dòng)配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性優(yōu)化方法[D].上海:華中科技大學(xué),2021.

[6]魯盈舟.參與配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的風(fēng)光儲(chǔ)并網(wǎng)系統(tǒng)無功控制策略研究[D].沈陽:沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué),2022.

[7]賀興民.光伏發(fā)電大功率點(diǎn)跟蹤及儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制策略研究[D].濟(jì)南:山東理工大學(xué),2022.

[8]王一飛.光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略及并網(wǎng)研究[J].電工電氣,2022(11):17-21.

[9]郭桂福，光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略及并網(wǎng)分析[A].工業(yè)

[10]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用設(shè)計(jì),2022,05

作者介紹：
任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。