任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：光伏發(fā)電管理中，并網(wǎng)管理是十分重要的環(huán)節(jié)，通過(guò)采取科學(xué)的調(diào)控策略來(lái)降低風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)并網(wǎng)造成的危害，提升光伏電站并網(wǎng)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。本文圍繞這一議題進(jìn)行了探討，概述了儲(chǔ)能技術(shù)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過(guò)建立能量管理模型并進(jìn)行并網(wǎng)仿真模擬分析，以更好地實(shí)施光儲(chǔ)系統(tǒng)中混合儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制策略，為光伏發(fā)電并網(wǎng)管理奠定可靠的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電站；發(fā)電并網(wǎng)；能量管理模型；控制系統(tǒng)

0引言

光伏發(fā)電是發(fā)展前景良好的清潔型能源。近年來(lái)，光伏發(fā)電站陸續(xù)投入運(yùn)營(yíng)，受到光照和溫度等因素的影響，電力輸出功率存在間歇波動(dòng)性和隨機(jī)性，因此，為了維持電網(wǎng)穩(wěn)定性采用儲(chǔ)能裝置十分必要。

1儲(chǔ)能技術(shù)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

儲(chǔ)能裝置是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的重要組成部分。通常包括蓄電池、電容器。其中，蓄電池成本低廉，但是循環(huán)倍率有限制，功率密度較低，因此，無(wú)法很好地兼顧蓄電池充放電過(guò)程以及電池較大功率跟蹤。考慮到光伏電站的實(shí)際發(fā)電規(guī)律，采用蓄電池往往充放電循環(huán)次數(shù)多造成容量迅速失效，使蓄電池壽命縮減。電容器是另一種儲(chǔ)能類型。相比蓄電池，電容器的循環(huán)壽命更長(zhǎng)，對(duì)充放電次數(shù)沒有很多限制，功率密度高，可以實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)功率吸納放出。不足是不能長(zhǎng)時(shí)間為負(fù)荷提供電能。在當(dāng)前的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，通常采用上述兩種儲(chǔ)能類型，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，構(gòu)建高性能的儲(chǔ)能系統(tǒng)，蓄電池作為長(zhǎng)期儲(chǔ)能裝置，電容器作為短期儲(chǔ)能裝置，既可以實(shí)現(xiàn)能量長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)備的目的，而且可以瞬時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功率，采取合理的能量管理策略。

2能量管理模型及綜合控制策略

通過(guò)對(duì)蓄電池和電容器容量進(jìn)行配比，滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量管理需求。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)的電流吞吐能力，滿足光伏發(fā)電系統(tǒng)的脈動(dòng)電流變化，要留有一定的富裕量。能量管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)主要是對(duì)光伏控制器和并聯(lián)控制器進(jìn)行工況調(diào)整。在恒流條件下，電容器的充電電壓達(dá)到較大功率跟蹤值，光伏控制器的輸出電流減小，此時(shí)，光伏控制器在較大功率跟蹤值條件下進(jìn)入充電工況。當(dāng)電容器的電容量較小時(shí)，電壓較低，在較大功率跟蹤值條件下，光伏控制器的輸出電流較大，此時(shí)，為恒流模式充電工況，直到達(dá)到電容器較大功率跟蹤值。電容器能量接近上xian時(shí)，此時(shí)，端口電壓接近額定電壓，光伏控制器不再是較大功率跟蹤模式，而進(jìn)入恒壓模式，保持電壓不變。并聯(lián)控制器在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量配置及相關(guān)影響因素，如氣候、負(fù)荷、光照、溫度等條件下所引起的發(fā)電功率變化情況。當(dāng)蓄電池能量較少時(shí)，并聯(lián)控制器以恒流模式對(duì)蓄電池充電；當(dāng)蓄電池能量較多時(shí)，并聯(lián)控制器處于恒壓工況。如果電容器的電壓比并聯(lián)控制器的輸入電壓下xian時(shí)，并聯(lián)控制器停止運(yùn)行。當(dāng)蓄電池容量飽和且系統(tǒng)沒有負(fù)載時(shí)，也將停止運(yùn)行。如果充電電流保持恒定，則光伏控制器在電容器電壓正常的情況下保持恒流輸出；如果充電電流不能保持恒定，則光伏控制器進(jìn)入恒壓工作模式或者較大工作跟蹤模式。此時(shí)，會(huì)存在光伏控制器啟停切換頻繁的問(wèn)題，為此，采用滯回比較的方式設(shè)置并聯(lián)控制啟停兩個(gè)門限。此外，可能存在蓄電池過(guò)放電的問(wèn)題，對(duì)此在蓄電池電壓小于電壓下xian時(shí)，系統(tǒng)切斷蓄電池和負(fù)載之間的連接，使蓄電池充放電狀態(tài)合理，延長(zhǎng)電池壽命。

在能量管理過(guò)程中，大多采用較大功率跟蹤的方式，具體方法包括恒定電壓控制法、擾動(dòng)觀察法、電導(dǎo)增量法。擾動(dòng)觀察法和電導(dǎo)增量法在采樣環(huán)節(jié)存在誤差，因此，會(huì)對(duì)系統(tǒng)啟動(dòng)造成不利影響，造成功率波動(dòng)。在系統(tǒng)由開路電壓轉(zhuǎn)變?yōu)檩^大功率電壓的過(guò)程中，電流變化情況較為劇烈，這種情況更加重了誤差影響，對(duì)電流理論值帶來(lái)偏差，不利于能量控制的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。為了減少采樣帶來(lái)的誤差，將擾動(dòng)觀察法和電導(dǎo)增量法相結(jié)合進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)檢測(cè)功率和電壓的變化數(shù)值和變化方向，對(duì)系統(tǒng)電壓進(jìn)行調(diào)整使系統(tǒng)快速達(dá)到較大功率，然后，根據(jù)功率變化情況，采用電導(dǎo)增量法找到較大功率點(diǎn)。根據(jù)負(fù)載和輸出功率之間的差值確定蓄電池充放電控制策略。由于功率對(duì)負(fù)載的變化情況更敏感，因此，根據(jù)負(fù)載和功率之間的差值能夠更快速地對(duì)系統(tǒng)瞬時(shí)功率進(jìn)行平衡。采用上述方法可以避免蓄電池在充放電兩種狀態(tài)下頻繁切換，而且避免了在大電流高電壓狀態(tài)下工作，延長(zhǎng)電池的使用壽命，減少電流的劇烈波動(dòng)。

3光儲(chǔ)系統(tǒng)中混合儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制策略及系統(tǒng)仿真分析

基于低通濾波原理來(lái)設(shè)計(jì)混合儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制策略是一種有效的方式。其原理是光伏電源輸出功率通過(guò)濾波器得到光伏電源輸出功率參考值，將之與光伏電源輸出功率值相減，得到混合儲(chǔ)能系統(tǒng)功率指令參考值。然后，這一功率指令參考值通過(guò)二個(gè)濾波器，得到高頻分量和低頻分量，其中高頻分量作為電容的功率參考值，低頻分量作為蓄電池的功率參考值。由于電容器充放電快速，循環(huán)次數(shù)限制少，因此，優(yōu)先對(duì)電容器進(jìn)行充放電，減少蓄電池充放電次數(shù)，延長(zhǎng)其壽命。此外，對(duì)電容器電壓和蓄電池荷電狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，優(yōu)化得到兩個(gè)濾波器的時(shí)間常數(shù)，從而對(duì)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率進(jìn)行調(diào)整，合理分配充放電順序。對(duì)一個(gè)濾波器的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的過(guò)充過(guò)放保護(hù)。例如，當(dāng)檢測(cè)到電容器端電壓和蓄電池荷電狀態(tài)達(dá)到混合儲(chǔ)能系統(tǒng)過(guò)充過(guò)放工況時(shí)，調(diào)小一個(gè)濾波器的時(shí)間常數(shù)，避免過(guò)充過(guò)放情況發(fā)生。對(duì)二個(gè)濾波器的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制。當(dāng)功率指令經(jīng)過(guò)二個(gè)濾波器后，分別得到高頻分量，對(duì)應(yīng)電容器功率參考值和低頻分量對(duì)應(yīng)蓄電池功率參考值。有限對(duì)電容器進(jìn)行充放電，當(dāng)電容器不能滿足混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率指令時(shí)，再用蓄電池來(lái)滿足剩余功率指令。當(dāng)一個(gè)濾波器時(shí)間常數(shù)增大時(shí)，混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率指令增大；當(dāng)一個(gè)濾波器時(shí)間常數(shù)減小時(shí)，混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率指令減小。一個(gè)濾波器時(shí)間常數(shù)恒定時(shí)，當(dāng)增大二個(gè)濾波器時(shí)間常數(shù)，則混合儲(chǔ)能系統(tǒng)功率指令主要由電容器承擔(dān)；當(dāng)減小二個(gè)濾波器時(shí)間常數(shù)，則混合儲(chǔ)能系統(tǒng)功率指令主要由蓄電池承擔(dān)。

對(duì)電容器電壓進(jìn)行區(qū)間劃分，為0、0.2倍較大電壓、0.8倍較大電壓、較大電壓；對(duì)蓄電池荷電進(jìn)行區(qū)間劃分，為0、較小荷電、較大荷電、1。由于電容器相應(yīng)速度快，因此，電容器優(yōu)先充放電?；旌蟽?chǔ)能系統(tǒng)仿真模型根據(jù)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)功率指令的正負(fù)判斷進(jìn)行充放電動(dòng)作。當(dāng)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)功率指令為正值時(shí)設(shè)置為充電，當(dāng)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)功率指令為負(fù)值時(shí)設(shè)置為放電，當(dāng)混合儲(chǔ)能功率指令為零時(shí)不動(dòng)作，返回上一步。

當(dāng)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)功率指令為正值時(shí)，檢測(cè)電容器端電壓，如果超過(guò)0.2倍較大電壓，則優(yōu)先對(duì)電容器進(jìn)行放電，二濾波器時(shí)間常數(shù)為極值。當(dāng)電容器端電壓低于0.2倍較大電壓時(shí)，檢測(cè)蓄電池荷電狀態(tài)，如果荷電狀態(tài)超過(guò)較小荷電，此時(shí)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)功率指令主要由蓄電池承擔(dān)，電容器為輔。當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)入過(guò)放保護(hù)區(qū)域時(shí)，調(diào)小一濾波器時(shí)間常數(shù)，使混合儲(chǔ)能系統(tǒng)功率指令減小。

當(dāng)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)功率指令為負(fù)值時(shí)，檢測(cè)電容器端電壓，如果不超過(guò)0.8倍較大電壓，則優(yōu)先對(duì)電容器進(jìn)行充電，二濾波器時(shí)間常數(shù)為極值。當(dāng)電容器端電壓高于0.8倍較大電壓時(shí)，檢測(cè)電容器端電壓是否不超過(guò)較大電壓，如果不超過(guò)則放電動(dòng)作由蓄電池承擔(dān)，調(diào)小二濾波器時(shí)間常數(shù)。檢測(cè)蓄電池荷電狀況，當(dāng)荷電不超過(guò)較大荷電值，則繼續(xù)對(duì)蓄電池充電；當(dāng)荷電超過(guò)較大荷電值，此時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)入過(guò)充保護(hù)區(qū)域，調(diào)小一濾波器時(shí)間常數(shù)，使混合儲(chǔ)能系統(tǒng)功率指令減小。

4系統(tǒng)概述

4.1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(guó)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)，提升可再生能源應(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(jí)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。

4.2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(píng)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(chǎng)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(chǎng)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(wèn)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

4.3適用場(chǎng)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(wú)電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

4.4型號(hào)說(shuō)明

5系統(tǒng)配置

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

6系統(tǒng)功能

6.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

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(cè)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(wú)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(duì)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(duì)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。

6.1.1光伏界面

圖3光伏系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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(cè)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(cè)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(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)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。

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(lái)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(lái)展示對(duì)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(lái)展示對(duì)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(lái)展示對(duì)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(lái)展示對(duì)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(duì)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(lái)展示對(duì)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(duì)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(lái)展示對(duì)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(lái)展示對(duì)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(lái)展示對(duì)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)前電芯的較大、較小電壓、溫度值及所對(duì)應(yīng)的位置。

6.1.3風(fēng)電界面

圖13風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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(cè)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(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)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。

6.1.4充電樁界面

圖14充電樁界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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。

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(guò)不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

6.2發(fā)電預(yù)測(cè)

系統(tǒng)應(yīng)可以通過(guò)歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、未來(lái)天氣預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測(cè)，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測(cè)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(duì)該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖16光伏預(yù)測(cè)界面

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

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(wú)功功率、正向有功電能等。

圖18運(yùn)行報(bào)表

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

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(duì)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

6.7電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

應(yīng)可以對(duì)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(cè)，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(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(wú)功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無(wú)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(cè)：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、較大值、較小值、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

6.8遙控功能

應(yīng)可以對(duì)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(guò)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

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(wú)功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

圖23曲線查詢

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(lái)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(duì)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(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析；具備對(duì)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(duì)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

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)洌ㄏ到y(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計(jì)等信息。

6.12通信管理

可以對(duì)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(cè)。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)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。

圖26通信管理

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(guò)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）?？梢远x不同級(jí)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。

圖27用戶權(quán)限

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(guò)程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過(guò)對(duì)這些電氣量的分析、比較，對(duì)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。

圖28故障錄波

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(cè)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

7硬件及其配套產(chǎn)品

8結(jié)語(yǔ)

光伏發(fā)電站具有能量波動(dòng)大、發(fā)電間歇性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，因此在發(fā)電并網(wǎng)環(huán)節(jié)存在較多的風(fēng)險(xiǎn)。為了提高光伏電站并網(wǎng)平穩(wěn)性和可靠性，采用蓄電池和電容器相結(jié)合的方式更好地發(fā)揮出混合儲(chǔ)能系統(tǒng)在能量管理中的協(xié)同優(yōu)勢(shì)，對(duì)于優(yōu)化蓄電池充放電，延長(zhǎng)電池使用壽命創(chuàng)建了積極條件。基于低通濾波原理對(duì)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)控制策略，便于更好地保護(hù)儲(chǔ)能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)充放電目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]于波，沈嘯軒.淺談基于混合儲(chǔ)能的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的能量管理及協(xié)調(diào)控制

[2]張德帥.混合儲(chǔ)能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的能量管理策略[D].山東大學(xué)，2018.

[3]譚文娟，陳燕東，楊芩，周小平，周樂(lè)明，唐杰.光儲(chǔ)直流微網(wǎng)能量協(xié)調(diào)控制方法[J].電源學(xué)報(bào)，2018（02）.

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

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。