摘要：在*近幾年，中國的*方機(jī)構(gòu)對(duì)新能源領(lǐng)域的進(jìn)步給予了較大的關(guān)注，并設(shè)定了“碳達(dá)到峰值、實(shí)現(xiàn)碳中和”這兩個(gè)核心目標(biāo)。基于此，構(gòu)建新能源光儲(chǔ)充一體化電站顯然成為了推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的一項(xiàng)至關(guān)重要的戰(zhàn)略行動(dòng)。但考慮到云南省的地形和地貌之復(fù)雜性，為光伏、儲(chǔ)電和充電一體的電站建設(shè)帶來了不少困難和挑戰(zhàn)。本論文針對(duì)這一挑戰(zhàn)，提議了智能微電網(wǎng)、高儲(chǔ)能效率和地質(zhì)勘查評(píng)估等核心技術(shù)手段。利用智能微電網(wǎng)的技術(shù)，能夠進(jìn)行電站的持續(xù)監(jiān)控、有序調(diào)節(jié)以及管理；應(yīng)用有效的儲(chǔ)能技術(shù)有潛力提升儲(chǔ)能的效率和其經(jīng)濟(jì)效益；地質(zhì)探查和評(píng)估技術(shù)有助于確保電站的運(yùn)行穩(wěn)定和安全。

關(guān)鍵詞：新能源光儲(chǔ)充一體化電站；智能微電網(wǎng)技術(shù)；有效儲(chǔ)能技術(shù)；地質(zhì)勘測(cè)與評(píng)估技術(shù)

0引言

在*二屆聯(lián)合國全球可持續(xù)交通會(huì)議上，參會(huì)各國紛紛呼吁加速交通領(lǐng)域向綠色、低碳的轉(zhuǎn)型，積較推進(jìn)新燃料及可再生能源的發(fā)展，鑒于當(dāng)前背景，推進(jìn)新能源光儲(chǔ)與充填集成電站的籌建顯得尤為關(guān)鍵。光儲(chǔ)充一體化電廠結(jié)合了光伏發(fā)電與儲(chǔ)能技術(shù)，它不僅能夠有效地利用太陽能和其他可再生資源，還可以利用儲(chǔ)能體系來維持電力的穩(wěn)定，進(jìn)而提高能源的使用效率，緩和電力系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，并推進(jìn)低碳的綠色發(fā)展路徑。不過，建設(shè)新能源光伏、儲(chǔ)充集成電站正面對(duì)眾多的技術(shù)難題，探索如何解決這些問題，目前是研究的關(guān)鍵領(lǐng)域。

1新能源光儲(chǔ)充一體化電站建設(shè)的現(xiàn)實(shí)意義

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  1. 提高能源利用效率

云南省位于緯度較低之處，這里日照周期漫長且光強(qiáng)充沛，因此太陽能資源相當(dāng)豐盛。在云南省，主要的地貌類型是喀斯特地形，這其中包括各種復(fù)雜多樣的地貌，如山川、谷地和低洼地區(qū)，這些地形相互交織，為利用太陽能進(jìn)行發(fā)電創(chuàng)造了較為*越的自然環(huán)境。透過光伏發(fā)電系統(tǒng)的建立，我們能夠*大化地利用這些區(qū)域豐富的太陽能潛力，確保太陽能被有效地轉(zhuǎn)換為電力形式，從而較大地增強(qiáng)了能源的使用效益。盡管光伏發(fā)電具有一項(xiàng)明顯的不足，那就是發(fā)電量會(huì)隨日照時(shí)長的波動(dòng)而改變，這使得電力供應(yīng)難以實(shí)現(xiàn)持久穩(wěn)定。這意味著要融合儲(chǔ)能體系，確保光伏電力生成與儲(chǔ)能系統(tǒng)的和諧融合，從而打造新能源光伏儲(chǔ)能與充電的綜合電廠。該電站具有實(shí)時(shí)把太陽熱能轉(zhuǎn)換為電力的能力，并把過剩的電能儲(chǔ)存到儲(chǔ)能系統(tǒng)里；在如夜晚或多云天氣的時(shí)候，如果太陽能無法發(fā)電就可以釋放已存儲(chǔ)的電能以確保電力供應(yīng)的不間斷和穩(wěn)定性。與傳統(tǒng)光伏發(fā)電站對(duì)照，新型的能源綜合光伏電站展現(xiàn)出更*越的能源使用效益。

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  1. 推動(dòng)綠色能源發(fā)展

與傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，新型能源光儲(chǔ)與充電一體化電站在推進(jìn)綠色能源的進(jìn)步上顯示出更顯著的*越性。光伏發(fā)電系統(tǒng)在穩(wěn)定供電方面有所欠缺，很難滿足電網(wǎng)對(duì)于電力持續(xù)穩(wěn)定的供給需求，這在實(shí)際操作中造成了一些制約。光儲(chǔ)充一體化電站則借助儲(chǔ)能系統(tǒng)來保持電力平衡調(diào)節(jié)，這種方法能持續(xù)穩(wěn)定地供應(yīng)電力到電網(wǎng)，較大地提升了太陽能在整個(gè)電力系統(tǒng)內(nèi)的使用效率和比例，有助于推動(dòng)綠色能源發(fā)展。光儲(chǔ)充一體化電站的開發(fā)不僅能夠優(yōu)化能源配置，還有助于減輕對(duì)化石能源的依賴。目前，中國主要的能源構(gòu)成還是以煤炭為*導(dǎo)，而清潔能源的使用相對(duì)較少。大規(guī)模推動(dòng)新能源的光電儲(chǔ)充集成電站發(fā)展，有助于逐漸提升清潔能源在整個(gè)能源體系中的份額，進(jìn)而減少了化石燃料的消耗，降低了碳排放量，為達(dá)成"碳達(dá)峰、碳中和"的目標(biāo)貢獻(xiàn)了顯著力量。新能源光伏存儲(chǔ)和充電一體化電站的壯大將對(duì)相關(guān)行業(yè)產(chǎn)生積較推動(dòng)，進(jìn)而構(gòu)建新的經(jīng)濟(jì)增長源。在光伏發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及智能控制等領(lǐng)域，技術(shù)革新與產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用有望推動(dòng)綠色產(chǎn)業(yè)的崛起，從而為經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的長久持續(xù)發(fā)展提供新的推動(dòng)力。

2新能源光儲(chǔ)充一體化電站建設(shè)難點(diǎn)

2.1地形地貌挑戰(zhàn)

位于低緯度的云南省，由于陽光照射時(shí)間較長、強(qiáng)度較大，這里太陽能資源特別豐盛，是開發(fā)新型能源光儲(chǔ)存與充電型綜合電站的交理想地帶。云南省大多數(shù)地方具有喀斯特的地形特點(diǎn)，這使得各種地形，如山脈、深谷和低洼地帶等，交織在一起，這無疑為光伏電站的選址和建造創(chuàng)造了巨大的挑戰(zhàn)。依據(jù)2023年云南省*府公布的統(tǒng)計(jì)資料，大約60%的省份土地是喀斯特地貌的，尤其在石林、元陽、綠春等區(qū)域，這些喀斯特地形的分布更為密集。由于云南*特的地質(zhì)情況，導(dǎo)致其地形呈現(xiàn)多種多樣的復(fù)雜性和變動(dòng)性，不恰當(dāng)?shù)倪x點(diǎn)和施工很可能威脅到光伏電站的穩(wěn)固和安全運(yùn)行。以2023年在元陽縣建造的某太陽能電廠為案例，由于對(duì)當(dāng)?shù)氐目λ固氐匦瘟私馍袦\，選址時(shí)往往沒有完*考慮到地理特點(diǎn)，這就導(dǎo)致了部分太陽能電池板被放置在巖溶地形中，這存在某些安全風(fēng)險(xiǎn)。此外，該電站所在位置地形起伏顯著，這為輸電線路的布設(shè)帶來了挑戰(zhàn)，并使得其建設(shè)和后續(xù)保養(yǎng)更為困難。

2.2儲(chǔ)能技術(shù)瓶頸

儲(chǔ)能技術(shù)作為新型能源光儲(chǔ)存與充電一體化電廠的關(guān)鍵科技之一，其性能水平對(duì)電站整體的儲(chǔ)能效能和經(jīng)濟(jì)效益有著直接的影響。盡管如此，當(dāng)前的儲(chǔ)能技術(shù)還是面臨著諸多挑戰(zhàn)，例如儲(chǔ)能效果不甚理想、儲(chǔ)存成本相對(duì)偏高、存儲(chǔ)容量受限等，這些都在一定程度上制約了光儲(chǔ)與充填集成電站的進(jìn)步。這個(gè)問題的核心驅(qū)動(dòng)是，儲(chǔ)能技術(shù)目前正處于起始發(fā)展的階段，其相關(guān)的理論框架和技術(shù)革新都需要進(jìn)一步深化。以目前被廣泛應(yīng)用的鋰離子電池作為樣本，其在能量密度和周期性壽命等方面都需要進(jìn)一步的優(yōu)化和提升；以2063年于紅河州落成的某一光儲(chǔ)充一體化電站為案例，由于使用的儲(chǔ)能電池容量受到限制，未能完*吸收光伏發(fā)電帶來的峰值電量，因而導(dǎo)致大量電能被浪費(fèi)掉；與此同時(shí)，電池使用的循環(huán)期較為有限，導(dǎo)致維護(hù)成本上升，從而對(duì)電站的經(jīng)濟(jì)收益產(chǎn)生負(fù)面影響。

2.3資金和政策支持

建設(shè)新能源光存儲(chǔ)與充電集成電網(wǎng)所需的投資龐大，亟需大規(guī)模的財(cái)務(wù)援助。盡管如此，由于在投資初期成本高昂、回報(bào)周期漫長等因素，現(xiàn)階段該行業(yè)的社會(huì)資本關(guān)注度較低，這在某種程度上限制了光儲(chǔ)存與充電集成電站的進(jìn)一步成長。以2023年的云南省作為參考，該年度的光伏裝機(jī)增幅僅為1.2吉瓦，與去年相比增長了5.3%，并且這一增長速度正在明顯減緩。在此，光儲(chǔ)充集成電站的建設(shè)過程非常困難，一年內(nèi)只有額外的200兆瓦裝機(jī)能力。根據(jù)行業(yè)人士的分析，資金短缺是引發(fā)該情況的關(guān)鍵因素之一?；谟?jì)算，一個(gè)具備100兆瓦容量的綜合光伏儲(chǔ)充功能電站的初始投資可能達(dá)到5億元人民幣，但投**報(bào)的周期通常會(huì)持續(xù)10年或更久。對(duì)于眾多的企業(yè)及投資者，如此的投資力度和收益周期無疑構(gòu)成了一個(gè)沉重的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)壓力。以曲靖市云南省的某一光伏發(fā)電站作為案例，受資金短缺之困，未能采用有效的存儲(chǔ)技術(shù)，這導(dǎo)致了大部分光伏發(fā)電資源的浪費(fèi)，大大降低了電站的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3解決新能源光儲(chǔ)充一體化電站建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1智能微電網(wǎng)技術(shù)

智能微電網(wǎng)的技術(shù)進(jìn)步對(duì)于確保新能源光儲(chǔ)充一體化電站持續(xù)、有效運(yùn)營至關(guān)重要。光儲(chǔ)充一體電站融合了光伏發(fā)電、儲(chǔ)能及負(fù)荷管理等眾多功能，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過程異常復(fù)雜，因此需要利用智能微電網(wǎng)技術(shù)來進(jìn)行細(xì)致的監(jiān)視、調(diào)控和管理，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定和電能的高品質(zhì)。智能微電網(wǎng)技術(shù)的核心目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)綜合和智能化的能源管理體系。利用*端的信息通信技術(shù)和智能控制算法，能夠?qū)崟r(shí)地監(jiān)控電站在各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀況，并按照這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的調(diào)度與控制。這套系統(tǒng)具備對(duì)光伏電源系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的能力，并能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電量的波動(dòng)情況；此外，還能夠?qū)?chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能狀況、充放電效益進(jìn)行持續(xù)的觀察分析，確保這個(gè)系統(tǒng)始終保持在較好的運(yùn)行狀態(tài)；通過實(shí)時(shí)監(jiān)控負(fù)荷端的電力需求，結(jié)合需求的變動(dòng)，對(duì)光伏發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸出進(jìn)行*確的調(diào)整，旨在實(shí)現(xiàn)供應(yīng)與需求的動(dòng)態(tài)均衡。借助于*進(jìn)的智能微電網(wǎng)技術(shù)，集光、儲(chǔ)和充于一身的電站具備自動(dòng)化和智能化的操作性能，這大大提升了電站的運(yùn)行速度和穩(wěn)定性。采用云南省的某個(gè)集成了光電儲(chǔ)存和充電的電站作為研究對(duì)象，當(dāng)引進(jìn)了智能微電網(wǎng)技術(shù)之后，光伏發(fā)電的使用率增加了20%，儲(chǔ)能系統(tǒng)的循環(huán)效能也上漲了15%，同時(shí)線路損耗和管理的開銷大幅減少，大大優(yōu)化了電站的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。智能微電網(wǎng)技術(shù)也能進(jìn)一步優(yōu)化電力質(zhì)量的管理方式。通過實(shí)時(shí)地檢測(cè)電網(wǎng)和運(yùn)用智能控制技術(shù)，我們可以主動(dòng)地調(diào)整電壓和頻率等相關(guān)參數(shù)，確保電力質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，從而避免給客戶設(shè)備帶來不*要的損失。

3.2有效儲(chǔ)能技術(shù)

現(xiàn)階段，新興的儲(chǔ)能技術(shù)如鋰離子電池和超*電容器等正處于不斷的優(yōu)化和進(jìn)步階段。這些*進(jìn)的技術(shù)具有高儲(chǔ)能密度、持久壽命和快速的充放電能力等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此預(yù)計(jì)能夠根本性地解決傳統(tǒng)儲(chǔ)能技術(shù)的瓶頸難題，從而提升光儲(chǔ)充一體化電站的能量儲(chǔ)存效率和經(jīng)濟(jì)效益。以鋰離子電池為研究對(duì)象，它的能量密度達(dá)到傳統(tǒng)鉛酸電池容量的3-4倍，并且體積和重量都有了明顯的減少。因此，在同樣的儲(chǔ)能能力條件下，鋰離子電池需要的土地面積和重量將會(huì)顯著減小，這將有助于大幅降低建設(shè)和運(yùn)營的成本。與此同時(shí)，鋰離子電池的使用周期顯著超過了傳統(tǒng)的電池組，通常它可以被循環(huán)使用超過5000次，且其使用時(shí)長能夠延長至10年或更長，這大大減少了后續(xù)的維修和替換費(fèi)用。不只是鋰離子電池，超*電容器也展現(xiàn)為一種充滿潛在應(yīng)用的創(chuàng)新儲(chǔ)能方式。超*電容器具有令人震驚的充放電速率，它能夠在短短數(shù)秒之內(nèi)實(shí)現(xiàn)，其響應(yīng)速度遠(yuǎn)超電池，為電網(wǎng)應(yīng)對(duì)瞬時(shí)變化提供了較佳的選擇。與此同時(shí)，超*電容器具有非常持久的循環(huán)使用壽命，通常能夠循環(huán)利用達(dá)到50萬次或更多次，其使用時(shí)長可以達(dá)到20年或更長，同時(shí)維護(hù)成本也是十分經(jīng)濟(jì)的。盡管超*電容器具有相對(duì)低廉的能量密度，但它卻能夠和鋰離子電池互相補(bǔ)充，共同構(gòu)筑一個(gè)效率較高的儲(chǔ)能體系。詳細(xì)地講，超*電容器能在電網(wǎng)瞬時(shí)波動(dòng)中做出快速響應(yīng)，而鋰離子電池則是長時(shí)期的儲(chǔ)能裝置。當(dāng)這兩類電池緊密協(xié)同工作時(shí)，它們各自的優(yōu)點(diǎn)被*大化，從而優(yōu)化了儲(chǔ)能系統(tǒng)的綜合性能。現(xiàn)階段，光儲(chǔ)充合一電站中所使用的這些新興儲(chǔ)能技術(shù)還處于初步發(fā)展階段，盡管已展示出龐大的潛在價(jià)值。以云南某光儲(chǔ)充一體化電站為研究對(duì)象，我們發(fā)現(xiàn)，在集成了鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)之后，儲(chǔ)能的效率提升了約30%，同時(shí)儲(chǔ)能成本也下降了20%，這大大增強(qiáng)了電站的經(jīng)濟(jì)收益。

3.3地質(zhì)勘測(cè)和評(píng)估技術(shù)

面對(duì)云南省的復(fù)雜且多變的地域地貌，地質(zhì)勘查與評(píng)估方法成為確保新能源光儲(chǔ)與充填集成電站安全運(yùn)行的核心因素。為了確保電站的長期穩(wěn)定和高度安全性，*須依賴于準(zhǔn)確的地質(zhì)勘查和評(píng)價(jià)，對(duì)目標(biāo)地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境有充分的了解，這樣才能為電廠的選址、基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)以及施工策略提供堅(jiān)實(shí)的科學(xué)根據(jù)。因此，在光儲(chǔ)充一體化電站的初始階段，開展詳盡而*面的地質(zhì)調(diào)研至關(guān)重要。借助現(xiàn)場(chǎng)勘查、鉆取核心、物質(zhì)探測(cè)測(cè)試等多種方法，對(duì)特定區(qū)域的地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、土壤性質(zhì)等進(jìn)行深入的調(diào)研，從而*確估算地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，為后續(xù)的研究和工作奠定堅(jiān)固的基礎(chǔ)。基于以上分析，我們需要組建一個(gè)地質(zhì)專家小組，對(duì)收集到的勘查數(shù)據(jù)進(jìn)行詳盡的評(píng)估和探討，以科學(xué)地確定電站的較好選址。在進(jìn)行電站選址的過程中，*須*面考量地理特征、陽光照射時(shí)間、電力傳輸線路等各種因素，并著重于評(píng)估與此相關(guān)的災(zāi)害威脅，同時(shí)避免在斷層破碎區(qū)和巖溶地帶等風(fēng)險(xiǎn)較高的區(qū)域，以確保電站的安全和穩(wěn)定操作。確定電站的地點(diǎn)之后，我們還需依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的勘測(cè)評(píng)價(jià)，對(duì)電站的整體設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)布局進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)地質(zhì)條件的差異，應(yīng)當(dāng)選擇多種基礎(chǔ)方式，例如巖土基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)等，以保證基礎(chǔ)具備足夠的承重能力和地震抵抗性質(zhì)。此外，施工方案的審批和審查也是*要的，要嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)指導(dǎo)進(jìn)行施工，以確保項(xiàng)目的品質(zhì)。地質(zhì)探查和評(píng)價(jià)的應(yīng)用不*限于新建電站，而且對(duì)于已經(jīng)竣工的電站來說，*須定期進(jìn)行地質(zhì)狀況的檢測(cè)和評(píng)價(jià)，以便及時(shí)察覺并消除潛在的安全問題，保障電站長久和安全的運(yùn)行。以云南省的一處光儲(chǔ)充一體化電站作為參考，電站在初期建設(shè)時(shí)，經(jīng)過*準(zhǔn)的地質(zhì)勘查與評(píng)價(jià)，成功避開了巖溶形成的特定地帶，選取了地質(zhì)狀況相對(duì)優(yōu)*的區(qū)域作為電站的選址位置。

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(chǔ)能系統(tǒng)以及充電樁的接入，*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*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*家標(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)可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、未來天氣預(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*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

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*分百和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度*分百和正序/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(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?/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。

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*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

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(dòng)事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶*定和隨意修改。

圖29事故追憶

7硬件及其配套產(chǎn)品

8結(jié)束語

考慮到云南*有的復(fù)雜地形特征，本文探討了新能源光電存儲(chǔ)充一體電站建設(shè)過程中所碰到的核心難題，并引入了如智能微電網(wǎng)技術(shù)、有效能源儲(chǔ)存技術(shù)以及地質(zhì)勘探與評(píng)估技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)方案。利用智能微電網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)﹄娬具M(jìn)行持續(xù)的實(shí)時(shí)監(jiān)視、調(diào)控及指導(dǎo)，從而確保電站運(yùn)作的穩(wěn)健性和有效率；有效的儲(chǔ)能技術(shù)不僅能夠有效提升儲(chǔ)能效率，還能增加經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還能增強(qiáng)電站整體的靈活性和可靠性；地質(zhì)勘探和評(píng)估的方法為電站的選址、基本設(shè)計(jì)和建設(shè)計(jì)劃提供了科學(xué)的支持，以確保電站的安全與穩(wěn)定性得到保障。這類核心技術(shù)如何有機(jī)融合與創(chuàng)新應(yīng)用，將對(duì)新能源光電儲(chǔ)充集成電站的平穩(wěn)建設(shè)與有效運(yùn)營帶來堅(jiān)實(shí)的支撐。

參考文獻(xiàn)

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