任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：本研究旨在探討光伏儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)的性能優(yōu)化和能量管理策略的發(fā)展。隨著可再生能源的需求不斷增加，光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)作為一種具有巨大潛力的能源解決方案?jìng)涫懿毮?。然而，有效的能量管理策略是?shí)現(xiàn)光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)能效運(yùn)行的關(guān)鍵。本文通過(guò)綜合性的實(shí)驗(yàn)和模擬研究，深入分析了不同能量管理策略的性能，并評(píng)估了它們對(duì)系統(tǒng)效率和環(huán)境可持續(xù)性的影響。

關(guān)鍵詞：光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)；太陽(yáng)能發(fā)電；能量管理策略；儲(chǔ)能技術(shù)；預(yù)測(cè)性能分析

0引言

光伏儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是光與電能的轉(zhuǎn)化以及后續(xù)的電能儲(chǔ)存，當(dāng)電力需求出現(xiàn)時(shí)，實(shí)現(xiàn)持續(xù)供應(yīng)。在可以預(yù)見(jiàn)的前景中，光伏儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)因?yàn)槠洫?dú)te的能源利用模式，被普遍視為一種具備潛力的技術(shù)解

決方案，且由于對(duì)可再生能源和環(huán)境保護(hù)的需求日益強(qiáng)烈，進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)其的研究和關(guān)注。

在傳統(tǒng)能源系統(tǒng)中，化石燃料扮演了主要角色，然而煤炭和石油等既有數(shù)量極限的困擾，也經(jīng)常因?yàn)槭袌?chǎng)行為而出現(xiàn)價(jià)格波動(dòng)，更糟糕的是，其在燃燒狀態(tài)下會(huì)繁殖嚴(yán)重的環(huán)境污染，并加劇溫室效應(yīng)。而光伏儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)避開(kāi)了這些問(wèn)題，其直接利用太陽(yáng)能，無(wú)需在環(huán)境中增加無(wú)謂的污染，也無(wú)需填補(bǔ)空事的排

放。得益于此，光伏儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)能源的持續(xù)性和減緩碳排放方面，占據(jù)了關(guān)鍵的地位。

但是，盡管光伏儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中有著很大的作用。是能夠優(yōu)化能源的使用和分配，在程度之上提升高系統(tǒng)的效率，所以說(shuō)，對(duì)于廣泛儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)和能量管理策略進(jìn)行研究具備著重要工程

1光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的基礎(chǔ)

1.1光伏發(fā)電技術(shù)概述

光伏發(fā)電技術(shù)是一種將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程。它基于光伏效應(yīng)，這是一種物理現(xiàn)象，根據(jù)這一現(xiàn)象，某些材料*受到光照射時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流。光伏電池通常由半導(dǎo)體材料制成，*常見(jiàn)的是硅。當(dāng)光子（太陽(yáng)光）碰撞到光伏電池的半導(dǎo)體表面時(shí)，它們激發(fā)了電子，使其從材料中釋放出來(lái)，從而形成電流。這產(chǎn)生的直流電流可以被用來(lái)為電網(wǎng)供電或儲(chǔ)存*電池中以備將來(lái)使用。

1.2儲(chǔ)能技術(shù)介紹

儲(chǔ)能技術(shù)是光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，它允許將通過(guò)光伏發(fā)電產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存*電池或其他儲(chǔ)能設(shè)備中，以便*晚上或云天等不可控的時(shí)段供電。常見(jiàn)的儲(chǔ)能技術(shù)包括：

鋰離子電池：這是目前*常用的儲(chǔ)能技術(shù)之一，用于存儲(chǔ)電能，供應(yīng)家庭、工業(yè)和商業(yè)用途。

鉛酸電池：被廣泛應(yīng)用于低成本和短期應(yīng)用中。超級(jí)電容器：具有高速充放電能力，通常用于瞬態(tài)儲(chǔ)能需求。

氫能源儲(chǔ)能：通過(guò)將電能用于制氫，將氫儲(chǔ)存*燃料電池中，以供電時(shí)重新產(chǎn)生電能。

熱能儲(chǔ)能：利用熱能儲(chǔ)存原理，例如蓄熱式太陽(yáng)能電站。

1.3光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作原理

光伏發(fā)電：光伏電池*陽(yáng)光照射下產(chǎn)生直流電。這一過(guò)程是系統(tǒng)的電力輸入。

電能轉(zhuǎn)換：直流電經(jīng)過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電，以便*電網(wǎng)中使用或供給交流設(shè)備。

電能儲(chǔ)存：剩余的電能可以儲(chǔ)存*電池或其他儲(chǔ)能設(shè)備中，以備將來(lái)使用。這是系統(tǒng)的能量存儲(chǔ)部分。

能量管理：系統(tǒng)的能量管理控制器監(jiān)控能源需求、電池狀態(tài)和其他參數(shù)，并根據(jù)需要分配電能。它確保*不可預(yù)測(cè)的太陽(yáng)能供應(yīng)條件下，系統(tǒng)能夠提供連續(xù)可靠的電力供應(yīng)。

電網(wǎng)互連：如果系統(tǒng)與電網(wǎng)互連，多余的電能可以賣給電網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)雙向電流。這有助于提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性

2能量管理策略

2.1能量管理策略的定義和重要性

能量管理策略是指*能源系統(tǒng)中有效地控制和分配電能的一套方法和規(guī)劃。它的目的是*大程度地提高能源系統(tǒng)的效率、可靠性和可持續(xù)性。能量管理策略*光伏發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)中尤為重要，因?yàn)檫@些系統(tǒng)受到日照變化等不可控因素的影響，需要控制和協(xié)調(diào)，以確?？煽抗╇?、*大限度地減少浪費(fèi)并實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

2.2基于光伏發(fā)電和儲(chǔ)能的典型能量管理策略

優(yōu)先選擇光伏發(fā)電以滿足負(fù)載需求，這就少了向電網(wǎng)購(gòu)買電能的必要。余下的電力，可以儲(chǔ)存起來(lái)以備不時(shí)之需。此外，精細(xì)管理充電和放電電流，這關(guān)乎電池的使用壽命和效率，可能用到如深度循環(huán)充電和浮動(dòng)充電等策略。儲(chǔ)能系統(tǒng)同樣可以作為備用電源，應(yīng)對(duì)電網(wǎng)故障或斷電情況。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)問(wèn)題，系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為儲(chǔ)能供電?？s減高峰時(shí)段的負(fù)載需求，比方說(shuō)通過(guò)調(diào)節(jié)照明、制冷和供暖系統(tǒng)來(lái)節(jié)約能耗。如果條件允許，把剩余電力賣回電網(wǎng)也是獲得經(jīng)濟(jì)利益的方法。這需要合適的電網(wǎng)互連安裝和政策支持。

2.3基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)的能量管理方法

能源系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)組件的狀態(tài)和性能，以及負(fù)載需求，可以更好地協(xié)調(diào)能量的生產(chǎn)和分配。其次，使用氣象數(shù)據(jù)和太陽(yáng)輻射模型，可以預(yù)測(cè)太陽(yáng)能發(fā)電的預(yù)期產(chǎn)量。這有助于系統(tǒng)決策，如何*佳地分配電能。同時(shí)，基于歷史數(shù)據(jù)和負(fù)載需求的模型，可以預(yù)測(cè)未來(lái)幾小時(shí)或幾天內(nèi)的負(fù)載需求。這有助于系統(tǒng)規(guī)劃，以滿足未來(lái)需求。*后，通過(guò)分析組件的性能數(shù)據(jù)，可以預(yù)測(cè)何時(shí)需要維護(hù)光伏電池和儲(chǔ)能系統(tǒng)，以確保其長(zhǎng)期性能和可靠性。能量管理策略是確保光伏發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)*效運(yùn)行的關(guān)鍵。它結(jié)合了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控和預(yù)測(cè)技術(shù)，以優(yōu)化能源的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和分配，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性。這些策略*未來(lái)的能源系統(tǒng)中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，特別是*面臨能源可持續(xù)性和可再生能源集成的挑戰(zhàn)時(shí)。

3光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能分析

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能分析是確保系統(tǒng)*效運(yùn)行和不斷優(yōu)化的關(guān)鍵部分。下面是關(guān)于光伏系統(tǒng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)性能參數(shù)的測(cè)量、評(píng)估以及這些參數(shù)與能量管理策略的關(guān)聯(lián)的信息：

3.1光伏系統(tǒng)性能參數(shù)的測(cè)量和評(píng)估

太陽(yáng)能發(fā)電效率（SolarPVEfficiency）是衡量太陽(yáng)能板把太陽(yáng)能變成電能成功率的工具。這通過(guò)百分比看，效率越高，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電力的數(shù)量越多。

光伏系統(tǒng)每天制造電力的量，我們稱之為日均發(fā)電量（DailyEnergyProduction）。以千瓦時(shí)（kWh）來(lái)計(jì)算，衡量這個(gè)就是通過(guò)查看系統(tǒng)的輸出。

系統(tǒng)可用性（SystemAvailability），繪畫出系統(tǒng)*既定運(yùn)行時(shí)段里的可運(yùn)行性。如果系統(tǒng)可用性強(qiáng)，就能保證能源系統(tǒng)的穩(wěn)健運(yùn)行。

3.2儲(chǔ)能系統(tǒng)性能參數(shù)的測(cè)量和評(píng)估

循環(huán)壽命（CycleLife）：這是電池的壽命，表示電池可以進(jìn)行多少次充電和放電循環(huán)而不降低性能。循環(huán)壽命通常與深度循環(huán)充電有關(guān)。

往返效率（Round-TripEfficiency）：這是儲(chǔ)能系統(tǒng)*電能存儲(chǔ)和釋放過(guò)程中的能量損耗的度量，通常以百分比表示。*效的儲(chǔ)能系統(tǒng)具有更高的往返效率。

容量（Capacity）：容量表示儲(chǔ)能系統(tǒng)可以存儲(chǔ)的電能總量，通常以千瓦時(shí)（kWh）表示。

3.3性能參數(shù)與能量管理策略的關(guān)聯(lián)

太陽(yáng)能發(fā)電效率與自消耗策略：*效的光伏系統(tǒng)有更多的電能可用于自消耗，降低對(duì)電網(wǎng)的依賴。

日均發(fā)電量與負(fù)載管理策略：每日發(fā)電量的了解可以幫助決定何時(shí)執(zhí)行負(fù)載移位，以*大程度地利用自發(fā)電能。

儲(chǔ)能系統(tǒng)循環(huán)壽命與儲(chǔ)能優(yōu)化策略：長(zhǎng)壽命電池可以更頻繁地充電和放電，從而更好地支持儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化。

往返效率與備用電源策略：*效的儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠*備用電源需求時(shí)提供更多的電能。

性能參數(shù)的測(cè)量和評(píng)估可以幫助操作員優(yōu)化系統(tǒng)性能，確保*效能源產(chǎn)生和使用。這些參數(shù)也可用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的健康狀況，提前發(fā)現(xiàn)可能的問(wèn)題，以提高系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。能量管理策略應(yīng)該基于這些性能參數(shù)的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，以便根據(jù)實(shí)際情況對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

4環(huán)境影響和可持續(xù)性

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響以及可持續(xù)性考慮和減少環(huán)境影響的方法是非常重要的主題。以下是有關(guān)這些方面的詳細(xì)信息：

4.1環(huán)境影響

向光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的價(jià)值致敬，此系統(tǒng)能巧妙地將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電力，這一切都來(lái)自于有效利用太陽(yáng)能電池板。太陽(yáng)能電池板絕非偶然，其主要材料硅，借助光子，從硅元素中釋放電子，生成電流。這一過(guò)程純粹屬于物理現(xiàn)象，燃燒或化學(xué)反應(yīng)并不參與，也就沒(méi)有溫室氣體如二氧化碳的生成。光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)，獨(dú)zhan鰲頭，能替代短視的傳統(tǒng)能源：煤炭，天然氣和石油。傳統(tǒng)能源的燃燒會(huì)釋放大量溫室氣體，比如大氣中的二氧化碳，這些氣體是全球氣候變暖的始作俑者，加重氣候變化。通過(guò)減少碳足跡，可以降低氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類社會(huì)的負(fù)面影響。減少CO2排放不僅有助于應(yīng)對(duì)氣候變化，還有助于全球環(huán)境的保護(hù)。光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)*世界各地的部署都有助于減少污染、改善空氣質(zhì)量，并保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的完整性。太陽(yáng)能是可再生能源，太陽(yáng)不會(huì)停止輻射能量。因此，光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的能源可持續(xù)性，而不會(huì)耗盡自然資源。光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的碳排放減少效應(yīng)是應(yīng)對(duì)氣候變化和全球變暖的重要措施之一。它不僅減少了對(duì)化石燃料的依賴，還有助于改善環(huán)境質(zhì)量，保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)，并為可持續(xù)未來(lái)提供了一個(gè)清潔能源解決方案。

土地使用：光伏電池板需要一定的土地面積來(lái)安裝，但相比于傳統(tǒng)發(fā)電方式，其土地占用較小。這可減少土地開(kāi)發(fā)的負(fù)面影響。光伏電池板是太陽(yáng)能發(fā)電的關(guān)鍵組成部分，通常安裝*平臺(tái)上或太陽(yáng)能支架上。雖然需要一定面積來(lái)容納這些太陽(yáng)能電池板，但相比傳統(tǒng)能源發(fā)電方式，光伏電池板的土地占用面積要小得多。傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠或核能發(fā)電廠需要大片土地，包括燃料儲(chǔ)存、冷卻設(shè)施和廢物處理設(shè)施。相比之下，太陽(yáng)能電池板可以*各種地形和地理?xiàng)l件下部署，可以*屋頂、沙漠、廢棄土地等不同場(chǎng)所使用。

小面積土地受用，對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的介入可控。常規(guī)發(fā)電手段常常涉及原生土地的開(kāi)采，環(huán)境問(wèn)題難免，如樹(shù)林減少、野生生物家園遭破壞、水源被污染等。光伏電池板與自然環(huán)境相結(jié)合，對(duì)野生生物與植被的影響可以控制*較小范圍內(nèi)，生態(tài)多樣性得以保護(hù)。傳統(tǒng)能源項(xiàng)目，石礦、石油開(kāi)采等，會(huì)對(duì)地下水

及土壤產(chǎn)生負(fù)面影響。太陽(yáng)能電池板則無(wú)需開(kāi)采地下資源，土地污染的風(fēng)險(xiǎn)較低，有助于保護(hù)地下水質(zhì)與土壤的完好。建筑物的屋頂和立面，可作為太陽(yáng)能電池板的安置之地，土地使用至少。這種城市化的集成方式可以提升能源利用效率，減小對(duì)城市綠化區(qū)和農(nóng)田的占用，有助于保持城市生態(tài)平衡。光伏電池板占地面積小，這是其重要的環(huán)保優(yōu)勢(shì)。減低了土地開(kāi)發(fā)對(duì)自然環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)的影響，同時(shí)提供了清潔可再生的能源，滿足增長(zhǎng)的能源需求。太陽(yáng)能發(fā)電成為一種重要的可續(xù)能源發(fā)展手段，為地球生態(tài)平衡的保護(hù)貢獻(xiàn)實(shí)力。

光伏系統(tǒng)不需大量水資源來(lái)冷卻，與煤炭或核能發(fā)電方式大相徑庭，因此，水資源的使用和水質(zhì)污染的風(fēng)險(xiǎn)都得到有效降低。

廢棄物處理：光伏電池板的制造和處理可能會(huì)產(chǎn)生廢棄物和有害物質(zhì)?；厥蘸吞幚韽U棄的太陽(yáng)能電池板是一個(gè)重要的環(huán)保挑戰(zhàn)。

4.2持續(xù)性考慮和減少環(huán)境影響的方法

借助環(huán)保和可再生材料制作的太陽(yáng)能電池板降低了制造過(guò)程中的資源消耗以及廢棄物的產(chǎn)出。提升電池板的效率，無(wú)疑縮小了占地面積，減輕了對(duì)土地的壓力。系統(tǒng)性能的提升也能對(duì)資源實(shí)施更合理的分配。時(shí)刻考慮全生命周期分析，可以掌握光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的環(huán)境影響，包括制造、運(yùn)營(yíng)到廢棄處理。

利用智能能源管理系統(tǒng)，一方面可以優(yōu)化能源配置，另一方面也可以減少能源的浪費(fèi)，從而降低碳排放。推動(dòng)可再生能源項(xiàng)目，比如光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)，如果能得到金融激勵(lì)和政策的支持，可持續(xù)能源的推廣就能得到加速。而對(duì)光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，建設(shè)和維護(hù)也需要社會(huì)責(zé)任心的支持，像對(duì)當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的援助和環(huán)?；顒?dòng)的參與。結(jié)果很重要，但過(guò)程也同樣重要，提高大眾對(duì)太陽(yáng)能以及可持續(xù)能源的了解，這樣才能有更多的人愿意參與和支持環(huán)?；顒?dòng)。

5系統(tǒng)概述

5.1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)*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)*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。

5.2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(shū)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

5.3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。

5.4型號(hào)說(shuō)明

5系統(tǒng)配置

5.5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(kāi)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(kāi)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(kāi)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）*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*功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無(wú)功功率、總視*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)：*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*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*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)*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。

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(kāi)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）。可以定義不同級(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*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(kāi)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(kāi)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*發(fā)電并網(wǎng)環(huán)節(jié)存*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)*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*條件?；诘屯V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)：

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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。