安科瑞 陳聰

摘要：隨著環(huán)保工作的快速發(fā)展，能源危機(jī)受到廣泛重視。微電網(wǎng)能夠借助地域性新能源發(fā)電，具有成本低、靈活性高的特點(diǎn)，且微電網(wǎng)具備一定的抗害能力，能源供應(yīng)安全性、穩(wěn)定性較高，具有推廣價(jià)值。科學(xué)采用光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)工程關(guān)鍵技術(shù)不僅能夠提高微電網(wǎng)的建設(shè)水平，而且能促使微電網(wǎng)與配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)*效、穩(wěn)定互動(dòng)?；诖?，分析微電網(wǎng)技術(shù)，研究光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)工程應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)工程的良好運(yùn)行提供助力。

關(guān)鍵詞：光儲(chǔ)充一體化電站；智能微電網(wǎng)工程；微電網(wǎng)技術(shù)

0引言

當(dāng)前我國大力貫徹落實(shí)環(huán)保政策，并頒布了相關(guān)的電網(wǎng)政策，微電網(wǎng)、主動(dòng)配電網(wǎng)的建設(shè)工程受到廣泛重視，能夠有效解決電網(wǎng)系統(tǒng)并入新能源、可再生能源等問題，具有高靈活性、有序性的特點(diǎn)。采用微電網(wǎng)技術(shù)整合分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)，可構(gòu)建光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)體系，就地消納新能源發(fā)電，增強(qiáng)微電網(wǎng)和配電網(wǎng)性能，改善電力系統(tǒng)的組合能效。因此，需要重視對(duì)光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的運(yùn)用，完善技術(shù)模式體系，為促進(jìn)光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)的良好建設(shè)作出貢獻(xiàn)。

1微電網(wǎng)技術(shù)分析

1.1微電網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)

微電網(wǎng)主要由分布式電源、儲(chǔ)能與轉(zhuǎn)換設(shè)備等組成（見圖 1）。微電網(wǎng)屬于小型電力系統(tǒng)，可獨(dú)立或以一個(gè)整體對(duì)負(fù)荷進(jìn)行供電，并結(jié)合電力電子技術(shù)、傳統(tǒng)電網(wǎng)技術(shù)，具有自我控制、保護(hù)、調(diào)節(jié)等特性，能夠靈活參與電力市場交易。同時(shí)，微電網(wǎng)能夠?qū)ω?fù)荷進(jìn)行獨(dú)立供電，不受大電網(wǎng)故障的影響。此外，微電網(wǎng)能夠參與電力市場交易，具有一定的市場競爭力，可利用儲(chǔ)能裝置調(diào)節(jié)負(fù)荷，優(yōu)化能源利用，降低碳排放，為分布式電源提供并網(wǎng)、調(diào)度管理平臺(tái)，并促進(jìn)分布式能源的發(fā)展，降低運(yùn)行維護(hù)成本。

圖1 微電網(wǎng)的組成部分

微電網(wǎng)具有分布式發(fā)電的特點(diǎn)，分布式電源不僅可以靈活控制輸出功率，按照需要與微電網(wǎng)進(jìn)行交互，提升微電網(wǎng)的靈活性、適應(yīng)性，而且能夠利用可再生能源進(jìn)行發(fā)電，減少化石燃料的消耗，降低碳排放。同時(shí)，分布式電源可以獨(dú)立運(yùn)行，不受電網(wǎng)故障的影響，保證重要負(fù)荷的供電可靠性。此外，分布式電源能夠與儲(chǔ)能裝置結(jié)合，實(shí)現(xiàn)能量的*效儲(chǔ)存、利用，優(yōu)化能源配置，為可再生能源的發(fā)展提供并網(wǎng)、調(diào)度管理平臺(tái)，促進(jìn)可再生能源的應(yīng)用與發(fā)展。

微電網(wǎng)可利用電池、*級(jí)電容器等儲(chǔ)能裝置進(jìn)行*效儲(chǔ)存，調(diào)節(jié)微電網(wǎng)的負(fù)荷和電壓，并優(yōu)化能源利用，快速響應(yīng)微電網(wǎng)的負(fù)荷變化，提升微電網(wǎng)的穩(wěn)定性、可靠性。同時(shí)，可與分布式電源、負(fù)荷進(jìn)行靈活互動(dòng)，完成微電網(wǎng)獨(dú)立調(diào)節(jié)、控制。在分布式電源或負(fù)載出現(xiàn)故障的情況下，儲(chǔ)能裝置可以提供備用電力，保證微電網(wǎng)的供電可靠性。

1.2微電網(wǎng)接入主動(dòng)配電網(wǎng)構(gòu)造

主動(dòng)配電網(wǎng)具有高度自愈功能，能夠快速檢測、修復(fù)故障，保證供電連續(xù)性、可靠性。其采用**的自動(dòng)化技術(shù)，能夠進(jìn)行自動(dòng)調(diào)度、調(diào)節(jié)，優(yōu)化能源利用，同時(shí)支持分布式電源、儲(chǔ)能裝置等分布式能源的廣泛接入，以實(shí)現(xiàn)能源分散供應(yīng)、自組織運(yùn)行。在主動(dòng)配電網(wǎng)中引入微電網(wǎng)，技術(shù)人員可在微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的助力下，憑借其靈活性的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)管控主動(dòng)配電網(wǎng)，減少輸電能耗問題。

1.3　微電網(wǎng)的現(xiàn)狀與趨勢

微電網(wǎng)是目前電力系統(tǒng)的重要形式，具有獨(dú)立運(yùn)行、靈活調(diào)節(jié)、優(yōu)化能源利用等特點(diǎn)，能夠?yàn)橛脩籼峁└涌煽?、?jīng)濟(jì)的電力供應(yīng)，可利用分布式電源、儲(chǔ)能裝置等設(shè)備實(shí)現(xiàn)能源*效利用和優(yōu)化配置。光儲(chǔ)充一體化是新型的充電設(shè)施，結(jié)合太陽能、儲(chǔ)能電池、充電設(shè)施實(shí)現(xiàn)能源儲(chǔ)存和利用，提高充電設(shè)施的可靠性、經(jīng)濟(jì)性。隨著新能源技術(shù)的發(fā)展、普及，光儲(chǔ)充一體化逐漸成為充電設(shè)施的發(fā)展趨勢。在未來發(fā)展過程中，微電網(wǎng)、光儲(chǔ)充一體化將實(shí)現(xiàn)更緊密的結(jié)合和更加智能化的能源管理。采用智能化技術(shù)可以使微電網(wǎng)、光儲(chǔ)充一體化進(jìn)行能源精細(xì)化管理、優(yōu)化調(diào)度，提高能源利用效率，降低碳排放，促進(jìn)可再生能源的應(yīng)用與發(fā)展。

微電網(wǎng)、光儲(chǔ)充一體化是電力系統(tǒng)的重要發(fā)展方向，具有廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用潛力。隨著智能化技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用，微電網(wǎng)、光儲(chǔ)充一體化將實(shí)現(xiàn)更加智能化的能源管理，為電力系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性做出更大貢獻(xiàn)。另外，在未來發(fā)展過程中，微電網(wǎng)的市場規(guī)模會(huì)不斷擴(kuò)大，按照中投產(chǎn)業(yè)研究院的預(yù)測，2024—2028 年全球微電網(wǎng)市場規(guī)模會(huì)大幅度提升（見表 1）。這也是我國大力建設(shè)微電網(wǎng)系統(tǒng)、促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的主要原因。我國應(yīng)按照實(shí)際情況，重視基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，使微電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)良好發(fā)展。

表1 全球微電網(wǎng)市場規(guī)模的趨勢

2光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)工程應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)

2.1分布式儲(chǔ)能容量配置技術(shù)

利用時(shí)序生產(chǎn)模擬技術(shù)可以*面計(jì)算并分析配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，深入研究電網(wǎng)運(yùn)行期間各種約束條件對(duì)其性能的影響，并了解光伏出力特點(diǎn)。這樣可以準(zhǔn)確識(shí)別配電網(wǎng)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及其存在的不足。基于電網(wǎng)的實(shí)際情況，結(jié)合分布式光伏并網(wǎng)接入的形式、網(wǎng)架的具體數(shù)據(jù)、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)位置等因素，可以根據(jù)實(shí)際需求制定分布式儲(chǔ)能的布局方案計(jì)劃。同時(shí)，分析配電網(wǎng)在分布式光伏的就地消納情況、電網(wǎng)調(diào)峰情況、線路擁塞管理情況等，設(shè)置不同場景的目標(biāo)函數(shù)、約束條件，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建儲(chǔ)能優(yōu)化配置模型。在此過程中，需要不斷收集配電網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括分布式光伏發(fā)電量、負(fù)荷需求、線路擁塞情況等，并將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。按照配電網(wǎng)的實(shí)際情況，建立儲(chǔ)能優(yōu)化配置數(shù)學(xué)模型。該模型需要綜合考慮分布式光伏就地消納、電網(wǎng)調(diào)峰、線路擁塞等多個(gè)因素，并明確儲(chǔ)能裝置的容量、位置、時(shí)間等參數(shù)。采用優(yōu)化算法求解這一數(shù)學(xué)模型，以遺傳算法、粒子群算法為基礎(chǔ)找到*優(yōu)的儲(chǔ)能配置方案，并利用時(shí)序生產(chǎn)模擬對(duì)儲(chǔ)能優(yōu)化配置方案進(jìn)行仿真模擬，驗(yàn)證方案的可行性和效果。*后，結(jié)合仿真結(jié)果進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，將優(yōu)化后的儲(chǔ)能配置方案應(yīng)用于實(shí)際配電網(wǎng)，以解決分布式光伏就地消納、電網(wǎng)調(diào)峰、線路擁塞等問題，提升配電網(wǎng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性。在此期間，需要按照時(shí)序生產(chǎn)模擬的特點(diǎn)，科學(xué)計(jì)算相關(guān)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)。在電網(wǎng)風(fēng)電接納能力評(píng)估的過程中，可以時(shí)序生產(chǎn)模擬為基礎(chǔ)設(shè)定目標(biāo)函數(shù)，將風(fēng)電場的單位電量運(yùn)行成本設(shè)置成為 0，能夠*大限度降低棄風(fēng)電量，促使風(fēng)電優(yōu)先消納。

2.2充電樁有序運(yùn)行技術(shù)

智能微電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行期間，需要結(jié)合光伏發(fā)電的情況設(shè)置光伏和其他基礎(chǔ)方面的用電負(fù)荷、儲(chǔ)能設(shè)備等能量管理模型，將*大限度降低光伏棄電量作為目標(biāo)，利用分時(shí)電價(jià)引導(dǎo)的方式開展光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)的運(yùn)行管控。此期間，以電動(dòng)汽車接入電樁過程中的剩余電量、電池容量等為基礎(chǔ)，構(gòu)建電動(dòng)汽車充電成本*低化、放電收益*高化的相關(guān)體系，完善電動(dòng)汽車充電負(fù)荷和用戶價(jià)格模型。同時(shí)，利用微電網(wǎng)的光儲(chǔ)充放電控制方式，科學(xué)合理設(shè)定分時(shí)充電服務(wù)價(jià)格，對(duì)充電時(shí)段進(jìn)行優(yōu)化處理，使其可以分成引導(dǎo)峰類型、引導(dǎo)平類型、引導(dǎo)谷類型 3 種時(shí)間段，并分析用戶價(jià)格響應(yīng)模型，設(shè)置引導(dǎo)后電動(dòng)汽車充電負(fù)荷模型，有序進(jìn)行充電樁充電運(yùn)行管理。此外，需建立充電樁運(yùn)行管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測和管理充電樁的運(yùn)行狀態(tài)、充電量、充電時(shí)間等數(shù)據(jù)，并根據(jù)實(shí)際情況制定合理的調(diào)度計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)充電樁有序運(yùn)行。采用智能充電控制技術(shù)按照車輛充電需求、充電樁容量，自動(dòng)分配充電時(shí)間、充電量，避免充電樁過載或資源浪費(fèi)，同時(shí)提高充電效率；或是采用儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)充電樁進(jìn)行精細(xì)化管理和優(yōu)化調(diào)度，提高充電樁的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性；構(gòu)建充電樁運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警充電樁的運(yùn)行狀態(tài)、故障情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理故障，確保充電樁安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3光儲(chǔ)充就地協(xié)調(diào)控制技術(shù)

在應(yīng)用光儲(chǔ)充就地協(xié)調(diào)控制技術(shù)的過程中，需要*面研究光伏發(fā)電的具體狀況，準(zhǔn)確把握儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車充放電的實(shí)際運(yùn)作情況，并研究各類系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)?；诖耍瑯?gòu)建一套多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度的框架，該框架應(yīng)涵蓋購電費(fèi)用*小化、蓄電池循環(huán)電量優(yōu)化等多個(gè)維度，以*大限度實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電電量的本地消納，同時(shí)有效減少儲(chǔ)能充放電循環(huán)次數(shù)，延長設(shè)備使用壽命。此外，需基于電動(dòng)汽車的充放電時(shí)間、電池功率、容量剩余情況以及電網(wǎng)供電系數(shù)等信息，采用NSGA-II 算法，構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化模型。光儲(chǔ)充就地協(xié)調(diào)控制技術(shù)的應(yīng)用流程如圖2所示。在應(yīng)用該技術(shù)期間，需按照具體算例，考慮不同類型的光照條件、電動(dòng)汽車電池的初始容量參數(shù)等環(huán)境因素，計(jì)算并比較多種不同的方案。通過綜合評(píng)估，選出*佳的調(diào)度控制方式，確保科學(xué)調(diào)控不同光伏組件功率，使分布式光伏實(shí)現(xiàn)就地消納，*大限度發(fā)揮微電網(wǎng)系統(tǒng)的整體價(jià)值。

圖2技術(shù)應(yīng)用流程

在實(shí)際工作中，需按照光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)的特點(diǎn)、運(yùn)行需求，制定合理的協(xié)調(diào)控制策略對(duì)光伏、儲(chǔ)能、充電樁等設(shè)備進(jìn)行協(xié)同控制和優(yōu)化調(diào)度，提高能源利用效率。同時(shí)，采用分布式控制技術(shù)對(duì)充電樁、光伏、儲(chǔ)能等設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整和優(yōu)化，或采用通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)各設(shè)備之間的信息交互與數(shù)據(jù)共享，完成遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。此外，需要提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和響應(yīng)速度，聯(lián)合人工智能、大數(shù)據(jù)等智能化技術(shù)分析和預(yù)測光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)與故障情況，為系統(tǒng)優(yōu)化與調(diào)整提供依據(jù)。

2.4其他類型的技術(shù)

2.4.1智能化調(diào)控技術(shù)

為進(jìn)一步提高光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)的運(yùn)行水平，需采用智能化調(diào)控技術(shù)，結(jié)合配電網(wǎng)的實(shí)際情況，制定合理的調(diào)度策略，對(duì)分布式光伏、儲(chǔ)能裝置、充電設(shè)施等設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，提高其能源利用效率。同時(shí)，采用**的智能控制算法對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決電網(wǎng)故障、異常情況。此外，需要構(gòu)建能源管理平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測和管理配電網(wǎng)的能源消耗、存儲(chǔ)情況，為能源的精細(xì)化管理、優(yōu)化調(diào)度提供支持，實(shí)現(xiàn)充電設(shè)施的智能化建設(shè)，并完善充電預(yù)約、充電計(jì)費(fèi)、充電安全監(jiān)控等功能。

2.4.2　網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

在光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)工程中，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是非常重要的組成部分，一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全問題，將會(huì)對(duì)整體工程的運(yùn)行造成不利影響，因此需要*點(diǎn)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全，構(gòu)建完善的網(wǎng)絡(luò)安全體系。通過設(shè)置網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備、安全監(jiān)測系統(tǒng)、安全應(yīng)急預(yù)案等，提升配電網(wǎng)安全性；或采用加密技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)中的重要數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行加密處理，預(yù)防數(shù)據(jù)泄露、攻擊；采用入侵檢測、防御技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測配電網(wǎng)中的異常行為、攻擊行為，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的防御措施。此外，采用訪問控制技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)中的不同用戶、設(shè)備進(jìn)行權(quán)限管理、訪問控制，防止受到非法訪問和攻擊；編制完善的安全管理制度，加強(qiáng)員工安全培訓(xùn)，提高員工的安全意識(shí)、技能水平，以實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

2.4.3優(yōu)化調(diào)度技術(shù)

光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)調(diào)度策略的優(yōu)化十分重要。例如，采用**的自動(dòng)化技術(shù)、智能算法構(gòu)建智能調(diào)度系統(tǒng)，對(duì)分布式光伏、儲(chǔ)能裝置、充電設(shè)施等設(shè)備進(jìn)行智能化調(diào)度和管理，提高能源利用效率；結(jié)合配電網(wǎng)的實(shí)際情況和需求優(yōu)化調(diào)度計(jì)劃，以實(shí)現(xiàn)能源*效利用和優(yōu)化配置；實(shí)時(shí)監(jiān)測配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)、能源消耗情況，按照實(shí)際情況調(diào)整調(diào)度策略，確保配電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行；結(jié)合儲(chǔ)能技術(shù)、充電設(shè)施技術(shù)對(duì)能源進(jìn)行精細(xì)化管理和優(yōu)化調(diào)度，提高能源利用效率；針對(duì)可能出現(xiàn)的電網(wǎng)故障、異常情況設(shè)置應(yīng)急預(yù)案，確保在緊急情況下能夠及時(shí)采取相應(yīng)的措施，減少損失。

3光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)工程技術(shù)的發(fā)展趨勢

光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)工程技術(shù)具有較大的發(fā)展?jié)摿?。隨著可再生能源的發(fā)展、普及，光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)將更加注重綠色能源的利用，包括太陽能、風(fēng)能等可再生能源，進(jìn)一步提高能源利用效率。隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)將更加注重智能化、數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、智能控制、優(yōu)化調(diào)度，提高配電網(wǎng)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性。儲(chǔ)能技術(shù)作為光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，其未來的發(fā)展方向?qū)⒕劢褂诔掷m(xù)的創(chuàng)新與突破，主要包括電池儲(chǔ)能、*級(jí)電容器儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等，以提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性。隨著電動(dòng)汽車的普及和發(fā)展，充電設(shè)施將得到進(jìn)一步普及，如充電樁、充電站等，以滿足電動(dòng)汽車的充電需求，同時(shí)提升充電設(shè)施的安全性和便利性。未來，光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)將更加注重協(xié)同發(fā)展，實(shí)現(xiàn)能源、交通、建筑等領(lǐng)域的協(xié)同發(fā)展，提高能源利用效率和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

4安科瑞Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)解決方案

4.1概述

安科瑞Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具有完善的儲(chǔ)能監(jiān)控與管理功能，涵蓋了儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細(xì)信息，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。在應(yīng)用上支持能量調(diào)度，具備計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、備用電源等控制功能。系統(tǒng)對(duì)電池組性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測及歷史數(shù)據(jù)分析、根據(jù)分析結(jié)果采用智能化的分配策略對(duì)電池組進(jìn)行充放電控制，優(yōu)化了電池性能，提高電池壽命。系統(tǒng)支持Windows操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫采用SQLServer。本系統(tǒng)既可以用于儲(chǔ)能一體柜，也可以用于儲(chǔ)能集裝箱，是專門用于儲(chǔ)能設(shè)備管理的一套軟件系統(tǒng)平臺(tái)。

4.2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。

工商業(yè)儲(chǔ)能四大應(yīng)用場景

1）工廠與商場：工廠與商場用電習(xí)慣明顯，安裝儲(chǔ)能以進(jìn)行削峰填谷、需量管理，能夠降低用電成本，并充當(dāng)后備電源應(yīng)急；

2）光儲(chǔ)充電站：光伏自發(fā)自用、供給電動(dòng)車充電站能源，儲(chǔ)能平抑大功率充電站對(duì)于電網(wǎng)的沖擊；

3）微電網(wǎng)：微電網(wǎng)具備可并網(wǎng)或離網(wǎng)運(yùn)行的靈活性，以工業(yè)園區(qū)微網(wǎng)、海島微網(wǎng)、偏遠(yuǎn)地區(qū)微網(wǎng)為主，儲(chǔ)能起到平衡發(fā)電供應(yīng)與用電負(fù)荷的作用；

4）新型應(yīng)用場景：工商業(yè)儲(chǔ)能探索融合發(fā)展新場景，已出現(xiàn)在5G基站、換電重卡、港口岸電等眾多應(yīng)用場景。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

4.4.1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(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。

光伏界面

圖3光伏系統(tǒng)界面

本界面用來展示對(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(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。

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(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)前電芯的電壓、溫度值及所對(duì)應(yīng)的位置。

風(fēng)電界面

圖13風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來展示對(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(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。

充電樁界面

圖14充電樁界面

本界面用來展示對(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。

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。

4.4.2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(duì)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(duì)該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖16光伏預(yù)測界面

4.4.3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

4.4.4運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備規(guī)定時(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

4.4.5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

4.4.6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

4.4.7電能質(zhì)量監(jiān)測

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，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、三相電壓不平衡度和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度和正序/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、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

4.4.8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

4.4.9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。

圖23曲線查詢

4.4.10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(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

4.4.11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?/span>

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。

4.4.12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。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。

圖26通信管理

4.4.13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(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

4.4.14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(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

4.4.15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*10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)可由用戶規(guī)定和隨意修改。

圖29事故追憶

4.5系統(tǒng)硬件配置清單

5結(jié)　論

目前，全球微電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)光儲(chǔ)充一體化智能微電網(wǎng)工程的建設(shè)要求不斷增加。因此，需按照具體的工程建設(shè)需求，合理采用現(xiàn)代化的關(guān)鍵技術(shù)，以完善分布式儲(chǔ)能容量配置，確保充電樁有序運(yùn)行，并構(gòu)建光儲(chǔ)充一體化的就地協(xié)調(diào)控制技術(shù)模式。未來需要不斷進(jìn)行工程關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，以達(dá)到預(yù)期的技術(shù)發(fā)展目的。

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