安科瑞 陳聰

摘要：面對能源短缺和環(huán)保壓力，工業(yè)制造業(yè)急需優(yōu)化能源利用。分布式光伏系統(tǒng)憑借清潔*效特性，成為理想的能源解決方案。本研究針對工業(yè)制造場景，構(gòu)建了基于光伏系統(tǒng)的能源優(yōu)化模型，并進(jìn)行了實(shí)地應(yīng)用分析。實(shí)驗(yàn)顯示，引入分布式光伏系統(tǒng)后，工廠總能耗顯著降低，同時(shí)保持生產(chǎn)能力與工藝，碳排放量明顯減少，實(shí)現(xiàn)了綠色制造的目標(biāo)。此外，分布式光伏系統(tǒng)在節(jié)能減排、降低電力成本等方面表現(xiàn)出的積極效應(yīng)，更進(jìn)一步確認(rèn)了其在工業(yè)制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用價(jià)值。此項(xiàng)研究不僅向我們展示了分布式光伏系統(tǒng)在工業(yè)制造中的能源優(yōu)化應(yīng)用，也為我國在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域推廣清潔能源提供了具體的技術(shù)路線和實(shí)踐方案。

關(guān)鍵詞：分布式光伏系統(tǒng)；能源優(yōu)化；工業(yè)制造；節(jié)能減排；清潔能源

0引言

在21世紀(jì)的今天，能源問題和環(huán)保壓力已成為全球工業(yè)制造業(yè)面臨的兩大挑戰(zhàn)。工業(yè)制造業(yè)的能源消耗占全球總能耗近五分之三，同時(shí)也是碳排放的主要來源。為應(yīng)對能源短缺和環(huán)保的雙重威脅，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)工業(yè)制造已成為全球共同關(guān)注的焦點(diǎn)。分布式光伏系統(tǒng)作為一種新型的清潔能源技術(shù)，以其*效、環(huán)保和易于分布式部署的優(yōu)點(diǎn)，受到了廣泛的關(guān)注，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)工業(yè)制造提供了重要途徑。特別是在工業(yè)制造業(yè)中，分布式光伏系統(tǒng)的引入，不僅有助于降低能源消耗和碳排放，同時(shí)也有望將工業(yè)生產(chǎn)的方式和模式帶向更為可持續(xù)和環(huán)保的方向，實(shí)現(xiàn)*正意義上的“綠色制造”。對于工業(yè)制造業(yè)來說，一方面要滿足大規(guī)模、持續(xù)的生產(chǎn)需求，另一方面也要關(guān)注能源消耗和環(huán)保問題，因此，如何有效采用和利用分布式光伏系統(tǒng)，進(jìn)行能源優(yōu)化，便成為了一個(gè)待解答的問題。本文針對這一問題進(jìn)行研究，于工業(yè)制造場景構(gòu)建光系統(tǒng)能源優(yōu)化模型，運(yùn)用實(shí)地?cái)?shù)據(jù)，在理論與實(shí)踐之間獲得平衡，并以此提供一種可能的解決之道。

1能源問題與工業(yè)制造的實(shí)際需求

•  

  1. 當(dāng)今能源短缺與環(huán)保壓力的分析

近年來，全球范圍內(nèi)的能源短缺問題日益嚴(yán)重?；剂献鳛橹饕茉?，其儲量有限，且許多*家的資源消耗速度遠(yuǎn)超其補(bǔ)給速度。這種供需失衡導(dǎo)致了能源價(jià)格不斷攀升，進(jìn)一步加劇了生產(chǎn)和生活成本。化石能源的開采和使用還帶來了環(huán)境污染問題，包括二氧化碳等溫室氣體排放，引發(fā)全球氣候變化、空氣污染和生態(tài)環(huán)境破壞。

工業(yè)制造業(yè)作為能源消耗的大戶，對能源問題的敏感性尤為突出。制造業(yè)的發(fā)展對*家經(jīng)濟(jì)起著重要支撐作用，但其高能耗、高排放的特性也對環(huán)境保護(hù)構(gòu)成巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的能源供給方式依賴電網(wǎng)，電力傳輸過程中存在著較高的能量損耗，進(jìn)一步加劇了能源的供需矛盾，電力的生產(chǎn)主要依賴煤炭燃燒，這無疑加劇了環(huán)境污染和碳排放的問題。為了應(yīng)對日益嚴(yán)峻的能源和環(huán)境問題，尤其在工業(yè)制造領(lǐng)域，迫切需要*效且可持續(xù)的能源利用方式。采用清潔能源已成為全球共識。光伏系統(tǒng)因其能夠直接將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，具有清潔、*效、可再生的特點(diǎn)，成為解決能源短缺與環(huán)保壓力的重要途徑。通過在制造業(yè)中應(yīng)用分布式光伏系統(tǒng)，不僅能夠緩解能源供給的緊張局面，大幅減少碳排放和其他污染物排放，推動環(huán)保目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)前的環(huán)境背景下，光伏系統(tǒng)的應(yīng)用不僅具備技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性，還能夠協(xié)調(diào)工業(yè)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的矛盾，為未來實(shí)現(xiàn)“綠色制造”提供了可行的路徑和保障。

1.2工業(yè)制造能源消耗的特點(diǎn)與問題

作為高能耗產(chǎn)業(yè)，工業(yè)制造在能源消耗方面展現(xiàn)出特殊的特點(diǎn)與緊迫的問題。工業(yè)制造的能源需求量龐大，往往占據(jù)總能源消費(fèi)的很大比例，特別是在冶金、化工、機(jī)械制造等行業(yè)。這些行業(yè)不僅需要持續(xù)穩(wěn)定的電力供應(yīng)，還需要應(yīng)對高溫、高壓等特殊工況，導(dǎo)致能源利用效率低下。能源利用過程中產(chǎn)生的大量廢熱如果沒有有效回收和利用，不僅浪費(fèi)了寶貴的能源資源，還進(jìn)一步加劇了環(huán)境污染問題。許多工廠的設(shè)備老化、工藝落后，以及管理手段不夠科學(xué)，導(dǎo)致能源使用效率進(jìn)一步降低。能源的高成本和低效率也直接影響到生產(chǎn)成本和產(chǎn)品的市場競爭力。再者，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)面臨的電網(wǎng)壓力*大、運(yùn)行成本高昂、能源來源不穩(wěn)定等問題，也在一定程度上限制了工業(yè)制造的正常運(yùn)作。高峰用電時(shí)期，電力供應(yīng)緊張，還有可能導(dǎo)致停工停產(chǎn)，給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失。

這種能源利用方式不僅無法滿足當(dāng)前的制造需求，更嚴(yán)重制約了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，迫切需要尋找*效、綠色的能源替代方案。分布式光伏系統(tǒng)以其清潔、*效且分布靈活的優(yōu)勢，為工業(yè)制造提供了一種可行的解決路徑，其在削減能耗、降本增效方面的應(yīng)用前景廣闊。

1.3工業(yè)制造對*效綠色能源的迫切需求

工業(yè)制造過程中，*效綠色能源的應(yīng)用至關(guān)重要。傳統(tǒng)能源的高污染、高排放已給環(huán)保帶來巨大壓力，而綠色能源能有效減少污染物排放[3]。同時(shí)，工業(yè)制造能耗巨大，*效能源的使用能顯著降低能耗，提高能源利用率，減少成本。面對能源價(jià)格波動和供應(yīng)不穩(wěn)定，分布式光伏系統(tǒng)等綠色能源方案提供了穩(wěn)定、可持續(xù)的能源供給，確保生產(chǎn)過程中的能源可靠性。

2分布式光伏系統(tǒng)及其優(yōu)勢

2.1分布式光伏系統(tǒng)的基本構(gòu)成與工作原理

分布式光伏系統(tǒng)由光伏組件、逆變器、配電系統(tǒng)、儲能裝置和監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成。光伏組件，以硅基材料如單晶硅、多晶硅為主，通過光電效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電，是系統(tǒng)的核心[4]。逆變器則將直流電轉(zhuǎn)換為工業(yè)制造所需的交流電，其效率和穩(wěn)定性對系統(tǒng)運(yùn)行至關(guān)重要。此外，為確保電力連續(xù)穩(wěn)定，系統(tǒng)配備儲能裝置，如鋰電池系統(tǒng)，能在陽光不足時(shí)提供電力支持。

配電系統(tǒng)負(fù)責(zé)將光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電力分配到各個(gè)用電設(shè)備，并與電網(wǎng)進(jìn)行交互。通過智能配電系統(tǒng)，光伏電力可優(yōu)先供給廠內(nèi)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自給自足，余電可反饋到電網(wǎng)。

監(jiān)控系統(tǒng)是分布式光伏系統(tǒng)的“大腦”，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控光伏組件的工作狀態(tài)、電量生成和消耗情況，可以優(yōu)化能源管理，提高系統(tǒng)效率。*進(jìn)的監(jiān)控系統(tǒng)還能預(yù)警組件故障，并提供維護(hù)指導(dǎo)，從而保證系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

光伏系統(tǒng)工作原理基于光電效應(yīng)，當(dāng)太陽光照射在光伏組件上，光子被組件內(nèi)的半導(dǎo)體材料吸收，從而激發(fā)電子產(chǎn)生電流。逆變器將該電流轉(zhuǎn)換為交流電，通過配電系統(tǒng)供電或儲存，助力工業(yè)生產(chǎn)過程中的節(jié)能與減排目標(biāo)。

2.2分布式光伏系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的優(yōu)勢

分布式光伏系統(tǒng)以太陽能為主要能源，相較于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，其優(yōu)勢顯著。首先，在環(huán)保方面，該系統(tǒng)無需排放任何污染物，能夠顯著降低二氧化碳及其他有害氣體的排放，*美契合工業(yè)制造領(lǐng)域?qū)G色能源的需求。其次，其自我供電的特性意味著在本地發(fā)電并供應(yīng)本地使用，從而降低了對外電力供應(yīng)的依賴，確保了能源的安全性和穩(wěn)定性。分布式光伏系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，易于擴(kuò)展和維護(hù)，可以根據(jù)實(shí)際需求和能源使用情況靈活調(diào)整發(fā)電規(guī)模，相較于傳統(tǒng)電力的固定線路和集中發(fā)電模式，更為靈活和*效。此外，分布式光伏系統(tǒng)能顯著降低工廠的電力成本，這一優(yōu)勢得到了廣泛認(rèn)同和采用。從長遠(yuǎn)來看，盡管初期投資相對較高，但光伏系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)成本較低，且太陽能作為免費(fèi)能源，在長期使用中能實(shí)現(xiàn)顯著的經(jīng)濟(jì)效益。更重要的是，分布式光伏系統(tǒng)的引入使工業(yè)制造企業(yè)能部分或全部實(shí)現(xiàn)能源自給自足，減少對電網(wǎng)的依賴和負(fù)荷，從而減輕電力系統(tǒng)的壓力，提升整體電網(wǎng)的運(yùn)行效率和可靠性。通過推廣使用分布式光伏系統(tǒng)，我們能夠有效推動工業(yè)制造生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)能源利用的*效和合理。

2.3分布式光伏系統(tǒng)在工業(yè)制造中的應(yīng)用前景

分布式光伏系統(tǒng)在工業(yè)制造中的應(yīng)用前景十分廣闊。由于該系統(tǒng)能夠充分利用工廠廠房屋頂、停車場等閑置空間，具有高度靈活性和可擴(kuò)展性[5]。通過將光伏發(fā)電與電網(wǎng)電力相結(jié)合，不僅可以緩解電力供應(yīng)緊張的問題，還能降低工廠對外部電力的依賴，提升能源安全性。在能源成本方面，分布式光伏系統(tǒng)的長期運(yùn)營成本相對較低，有助于減少工廠的電費(fèi)支出。此外，光伏系統(tǒng)發(fā)出的電力清潔*污染，能夠顯著降低工廠的碳足跡，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)生產(chǎn)。特別是在環(huán)保政策日益嚴(yán)格的背景下，分布式光伏系統(tǒng)的應(yīng)用有助于工廠滿足環(huán)境法規(guī)要求，提升企業(yè)形象和市場競爭力，推動工業(yè)制造向綠色、低碳的方向發(fā)展。

3Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

3.1平臺概述

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*進(jìn)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、儲能系統(tǒng)以及充電站的接入，*進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲能系統(tǒng)、充電站運(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；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平臺適用場合

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。

3.3系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺采用分層分布式結(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

4充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案

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)測光伏、風(fēng)電、儲能、充電站等各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(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。其中，各子系統(tǒng)回路電參量主要有：相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無功電度、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、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對儲能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲能系統(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、儲能、充電站及總體負(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，儲能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。

圖1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、儲能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。

4.1.1光伏界面

圖2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。

4.1.2儲能界面

圖3儲能系統(tǒng)界面

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

圖4儲能系統(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5儲能系統(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6儲能系統(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7儲能系統(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8儲能系統(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9儲能系統(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10儲能電池狀態(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)前儲能電池的SOC信息。

圖11儲能電池簇運(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、溫度值及所對應(yīng)的位置。

4.1.3風(fēng)電界面

圖12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。

4.1.4充電站界面

圖13充電站界面

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

4.1.5視頻監(jiān)控界面

圖14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。

4.1.6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15光伏預(yù)測界面

4.1.7策略配置

系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲能系統(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、防逆流、有序充電、動態(tài)擴(kuò)容等。

具體策略根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況（如儲能柜數(shù)量、負(fù)載功率、光伏系統(tǒng)能力等）進(jìn)行接口適配和策略調(diào)整，同時(shí)支持定制化需求。

圖16策略配置界面

4.1.8運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備*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、尖峰平谷時(shí)段電量等。

圖17運(yùn)行報(bào)表

4.1.9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、雙向變流器的啟動和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動作或事故跳閘時(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18實(shí)時(shí)告警

4.1.10歷史事件查詢

應(yīng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動作、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19歷史事件查詢

4.1.11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*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）電壓波動與閃變：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動值、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存儲的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括均值、*值、*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)（動作或返回）、波形號、越限值、故障持續(xù)時(shí)間、事件發(fā)生的時(shí)間。

圖20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

4.1.12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21遙控功能

4.1.13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22曲線查詢

4.1.14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)的發(fā)電、用電、充放電情況，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23統(tǒng)計(jì)報(bào)表

4.1.15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)能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

圖24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。

4.1.16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25通信管理

4.1.17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）?？梢远x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。

圖26用戶權(quán)限

4.1.18故障錄波

應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動準(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27故障錄波

4.1.19事故追憶

可以自動記錄事故時(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事件，當(dāng)每個(gè)事件發(fā)生時(shí)，存儲事故前*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)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶隨意修改。

4.2硬件及其配套產(chǎn)品

5結(jié)束語

本次研究發(fā)現(xiàn)，分布式光伏系統(tǒng)在工業(yè)制造中展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。作為一種清潔*效的能源，它不僅有效減少了能源消耗和碳排放，促進(jìn)了工業(yè)制造的“綠色化”，而且提高了生產(chǎn)效率并降低了電力成本。然而，*面應(yīng)用分布式光伏系統(tǒng)仍面臨技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和管理方面的挑戰(zhàn)，需要進(jìn)一步的研究和探索。因此，未來的研究應(yīng)繼續(xù)致力于尋找克服這些挑戰(zhàn)的有效方案，進(jìn)一步推動工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的清潔能源轉(zhuǎn)型?？傮w而言，本研究為工業(yè)制造領(lǐng)域提供了具有實(shí)踐指導(dǎo)意義的清潔能源技術(shù)路徑，為保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源開辟了新的道路，并為相關(guān)領(lǐng)域的后續(xù)研究提供了理論基礎(chǔ)和參考方向。

【參考文獻(xiàn)】

【1】郭俊志.探析新能源分布式光伏發(fā)展優(yōu)化舉措[J].數(shù)字化用戶,2020(04).

【2】曹金京.面向新能源消納的分布式光伏儲能系統(tǒng)優(yōu)化配置[J].自動化應(yīng)用,2021(04).

【3】程澤.分布式光伏系統(tǒng)在工業(yè)制造場景中的能源優(yōu)化應(yīng)用研究

【4】安科瑞高校綜合能效解決方案2022.5版.

【5】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版.