安科瑞 陳聰

摘要：本文聚焦于光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)在變電所中的應(yīng)用與優(yōu)化。詳細(xì)闡述了光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作原理及其在變電所中的重要作用。通過對(duì)實(shí)際應(yīng)用案例的分析，探討了系統(tǒng)存在的問題與挑戰(zhàn)，并提出了針對(duì)性的優(yōu)化策略。研究結(jié)果表明，合理應(yīng)用和優(yōu)化光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠顯著提高變電所的能源利用效率和供電穩(wěn)定性，為變電所的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

關(guān)鍵詞：光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)；變電所；應(yīng)用；優(yōu)化；能源利用效率；供電穩(wěn)定性

0.引言

隨著全球氣候變化的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和能源結(jié)構(gòu)的深刻調(diào)整，可再生能源的開發(fā)利用已成為全球共識(shí)。光伏發(fā)電作為*具發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉粗?，其?guī)?；瘧?yīng)用對(duì)于減少化石能源依賴、降低碳排放具有重要意義。由于光伏發(fā)電的間歇性和波動(dòng)性限制了其直接并網(wǎng)的能力，對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了威脅。在此背景下，光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的出現(xiàn)為解決這一問題提供了有效途徑。通過將儲(chǔ)能裝置與光伏發(fā)電系統(tǒng)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存與釋放，平抑光伏出力的波動(dòng)，提高電力系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)能力。變電所作為電力系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響電網(wǎng)的整體性能。

1.光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)在變電所中的應(yīng)用

1.1變電所中光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的接入方式

在變電所中引入光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)，能夠有效提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活性。光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的接入方式主要分為以下幾種：

（1）直流側(cè)接入

這種方式通常是將光伏陣列與儲(chǔ)能電池直接連接到逆變器的直流輸入端。光伏陣列發(fā)出的直流電通過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電后，供給變電所使用，同時(shí)多余的電能存儲(chǔ)在儲(chǔ)能電池中。當(dāng)光伏電力不足或系統(tǒng)故障時(shí)，儲(chǔ)能電池通過逆變器釋放電能，保證供電的連續(xù)性。

（2）交流側(cè)接入

交流側(cè)接入方式又分為變壓器低壓側(cè)接入和變壓器高壓側(cè)接入。低壓側(cè)接入是將儲(chǔ)能系統(tǒng)接入變壓器的低壓側(cè)，與原有電網(wǎng)共享一個(gè)變壓器；而高壓側(cè)接入則是儲(chǔ)能系統(tǒng)形成獨(dú)立的儲(chǔ)能電站模塊，直接接入高壓電網(wǎng)。這種方式便于實(shí)現(xiàn)能量的快速調(diào)度和響應(yīng)，適用于對(duì)電能質(zhì)量要求較高或需進(jìn)行大規(guī)模儲(chǔ)能的變電所。

（3）混合接入方式

在某些復(fù)雜系統(tǒng)中，可能會(huì)采用直流側(cè)和交流側(cè)混合接入的方式。這樣既能充分利用直流側(cè)的效率，又能通過交流側(cè)實(shí)現(xiàn)更靈活的能量調(diào)度和并網(wǎng)管理。

1.2應(yīng)用實(shí)例分析

以某地區(qū)一座110kV變電所為例，該變電所引入了一套光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)。系統(tǒng)采用直流側(cè)接入方式，配置了1MW的光伏陣列和1.2MWh的儲(chǔ)能電池。具體配置如下：

光伏陣列：由多個(gè)光伏組件組成，安裝于變電所屋頂及周邊空地，充分利用太陽能資源。

儲(chǔ)能電池：采用先進(jìn)的鋰離子電池組，具備高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命和快速充放電能力。

逆變器：選用并網(wǎng)逆變器，具備*大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）功能，確保光伏組件始終處于*佳工作狀態(tài)。

在實(shí)際運(yùn)行中，該光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)顯著提高了變電所的供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性。白天，光伏陣列發(fā)出的電能優(yōu)先供給變電所使用，多余電能存入儲(chǔ)能電池；夜晚或陰雨天，儲(chǔ)能電池釋放電能，彌補(bǔ)光伏電力的不足。系統(tǒng)還可根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷變化自動(dòng)調(diào)整儲(chǔ)能電池的充放電策略，實(shí)現(xiàn)電能的優(yōu)化配置。

1.3應(yīng)用帶來的優(yōu)勢(shì)與效益

（1）提高供電可靠性

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠在電網(wǎng)故障或停電時(shí)迅速切換為孤島運(yùn)行模式，為變電所及重要負(fù)荷提供應(yīng)急電源，保證供電的連續(xù)性和可靠性。

（2）降低運(yùn)營(yíng)成本

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)利用太陽能發(fā)電，降低了對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，減少了電費(fèi)支出。同時(shí)，儲(chǔ)能電池在峰谷電價(jià)時(shí)段進(jìn)行充放電操作，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)調(diào)度，進(jìn)一步降低了運(yùn)營(yíng)成本。

（3）提升電能質(zhì)量

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠平滑光伏并網(wǎng)發(fā)電的波動(dòng)，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)和諧波水平，提升電能質(zhì)量。

（4）增強(qiáng)電網(wǎng)靈活性

儲(chǔ)能系統(tǒng)的引入使得電網(wǎng)能夠更靈活地應(yīng)對(duì)負(fù)荷變化，提高電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力和應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力。

（5）促進(jìn)可再生能源利用

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了太陽能等可再生能源的規(guī)模化開發(fā)和利用，有助于實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展。

2光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)在變電所應(yīng)用中存在的問題

2.1技術(shù)方面的限制

在光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用于變電所的過程中，技術(shù)方面的限制是不可忽視的問題。這些限制主要包括

（1）儲(chǔ)能技術(shù)的不成熟

盡管鋰離子電池等儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)取得了顯著進(jìn)步，但在能量密度、循環(huán)壽命、安全性能等方面仍有待提升。儲(chǔ)能技術(shù)的不成熟可能導(dǎo)致儲(chǔ)能效率不高、系統(tǒng)壽命縮短以及安全隱患等問題。

（2）并網(wǎng)技術(shù)復(fù)雜

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的雙向互動(dòng)，這要求系統(tǒng)具備高度智能化的并網(wǎng)控制技術(shù)。然而，目前并網(wǎng)技術(shù)仍存在一些挑戰(zhàn)，如如何預(yù)測(cè)光伏出力、如何快速響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度指令等，這些都可能影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）系統(tǒng)集成難度高

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)需要與變電所的其他設(shè)備進(jìn)行集成，如變壓器、開關(guān)柜、保護(hù)裝置等。由于不同設(shè)備之間可能存在技術(shù)差異和兼容性問題，系統(tǒng)集成難度較高，需要專業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)試。

2.2成本與投資問題

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)在變電所的應(yīng)用還面臨著成本與投資方面的挑戰(zhàn)：

（1）初期投資成本高

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的建設(shè)需要投入大量的資金，包括光伏組件、儲(chǔ)能電池、逆變器、控制系統(tǒng)等設(shè)備的購(gòu)置費(fèi)用，以及施工安裝、調(diào)試運(yùn)行等費(fèi)用。初期投資成本高是制約光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的重要因素之一。

（2）經(jīng)濟(jì)回收期長(zhǎng)

盡管光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)具有顯著的節(jié)能減排和經(jīng)濟(jì)效益，但由于其初期投資成本高，經(jīng)濟(jì)回收期相對(duì)較長(zhǎng)。這要求投資者具備長(zhǎng)期的投資眼光和資金實(shí)力，同時(shí)也需要政府給予相應(yīng)的政策支持和補(bǔ)貼。

（3）風(fēng)險(xiǎn)與不確定性

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資還面臨著一定的風(fēng)險(xiǎn)和不確定性，如政策變化、技術(shù)進(jìn)步帶來的設(shè)備貶值、市場(chǎng)需求變化等。這些因素都可能對(duì)投資者的決策產(chǎn)生影響，增加投資風(fēng)險(xiǎn)。

2.3管理與維護(hù)挑戰(zhàn)

（1）運(yùn)維人才短缺

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)涉及多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，需要專業(yè)的運(yùn)維人才進(jìn)行管理和維護(hù)。然而，目前市場(chǎng)上具備相關(guān)技能和經(jīng)驗(yàn)的人才相對(duì)短缺，難以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。

（2）運(yùn)維管理復(fù)雜

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)維管理相對(duì)復(fù)雜，需要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡檢、維護(hù)、故障排查等工作。同時(shí)，還需要對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題。運(yùn)維管理的復(fù)雜性要求運(yùn)維團(tuán)隊(duì)具備高度的責(zé)任心和專業(yè)技能。

（3）安全管理難度大

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)涉及高壓電、易燃易爆物品等危險(xiǎn)因素，安全管理難度較大。運(yùn)維團(tuán)隊(duì)需要嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，定期進(jìn)行安全培訓(xùn)和演練，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。還需要建立健全的安全管理制度和應(yīng)急預(yù)案，以應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的發(fā)生。

3光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)在變電所中的優(yōu)化策略

3.1技術(shù)改進(jìn)措施

隨著全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨蟛粩嘣鲩L(zhǎng)，光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)在變電所中的應(yīng)用日益廣泛。為了提高其性能和效率，一系列技術(shù)改進(jìn)措施顯得尤為重要。在光伏組件方面，應(yīng)選用高穩(wěn)定性的產(chǎn)品。新型的光伏材料和制造工藝能夠提高光電轉(zhuǎn)換效率，增加系統(tǒng)的發(fā)電量。優(yōu)化光伏組件的布局和安裝角度，以*大程度地接收陽光輻射，提高能源采集效率。在儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，采用先進(jìn)的電池技術(shù)是關(guān)鍵。例如，鋰離子電池具有較高的能量密度和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命，能夠更好地滿足變電所的儲(chǔ)能需求。通過優(yōu)化電池管理系統(tǒng)（BMS），實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)充放電控制，延長(zhǎng)電池的使用壽命，提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的可靠性。電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的性能也直接影響著整個(gè)光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的效率。采用逆變器和充電器，減少能量轉(zhuǎn)換過程中的損耗。利用智能控制算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)功率的調(diào)節(jié)和優(yōu)化分配，提高能源利用效率。為了進(jìn)一步提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控和保護(hù)。安裝先進(jìn)的傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在故障，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2成本控制與投資優(yōu)化方案

在光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)在變電所的應(yīng)用中，成本控制和投資優(yōu)化是至關(guān)重要的考量因素。在設(shè)備采購(gòu)方面，通過大規(guī)模集中采購(gòu)可以獲得更優(yōu)惠的價(jià)格。同時(shí)，與供應(yīng)商建立長(zhǎng)期合作關(guān)系，確保設(shè)備質(zhì)量的同時(shí)降低采購(gòu)成本。在項(xiàng)目規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段，進(jìn)行充分的可行性研究和成本效益分析。合理規(guī)劃系統(tǒng)規(guī)模和配置，避免過度投資或投資不足。采用標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)方案和模塊化的設(shè)備，降低設(shè)計(jì)和施工成本。充分利用政府的補(bǔ)貼政策和優(yōu)惠措施，降低項(xiàng)目的初始投資成本。積極申請(qǐng)可再生能源補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠等，提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性。在運(yùn)營(yíng)階段，通過優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行策略，降低運(yùn)維成本。例如，合理安排儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電時(shí)間，充分利用峰谷電價(jià)差，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。*后，關(guān)注市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行更新和升級(jí)，以提高系統(tǒng)性能和降低長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本。通過合理的成本控制和投資優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)在變電所中的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3.3管理與維護(hù)的優(yōu)化方法

建立完善的管理制度，明確各部門和人員的職責(zé)，規(guī)范系統(tǒng)的操作流程和維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。制定詳細(xì)的運(yùn)行維護(hù)手冊(cè)，為操作人員提供準(zhǔn)確的指導(dǎo)。加強(qiáng)對(duì)運(yùn)維人員的培訓(xùn)，提高其技術(shù)水平和故障處理能力。定期組織培訓(xùn)課程和技術(shù)交流活動(dòng)，使運(yùn)維人員熟悉*新的技術(shù)和管理要求。利用信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。通過安裝智能監(jiān)測(cè)設(shè)備和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)時(shí)獲取系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和故障預(yù)警。這樣可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取措施，減少故障停機(jī)時(shí)間。制定科學(xué)合理的維護(hù)計(jì)劃，定期對(duì)光伏組件、儲(chǔ)能電池、電力轉(zhuǎn)換設(shè)備等進(jìn)行檢查、清潔和維護(hù)。對(duì)于關(guān)鍵設(shè)備，建立預(yù)防性維護(hù)機(jī)制，提前更換易損件，降低故障發(fā)生的概率。建立備品備件管理體系，確保在設(shè)備故障時(shí)能夠及時(shí)更換所需的備件。合理儲(chǔ)備常用備件，并與供應(yīng)商建立快速響應(yīng)機(jī)制，保障備件的及時(shí)供應(yīng)。

4優(yōu)化后的光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)在變電所中的效果評(píng)估

在變電所中引入并優(yōu)化光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)后，其帶來的多方面效益顯著，以下從能源利用效率提升、供電穩(wěn)定性改善以及經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益三個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)評(píng)估。

4.1能源利用效率提升評(píng)估

優(yōu)化后的光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)通過采用光伏組件、智能儲(chǔ)能集成技術(shù)及協(xié)同控制策略，顯著提升了能源利用效率。具體而言：

（1）光伏轉(zhuǎn)換效率提高

選用高轉(zhuǎn)換效率的光伏組件，如PERC、HJT等，使得太陽光能轉(zhuǎn)化為電能的效率大幅提升，減少了光能到電能的轉(zhuǎn)換損失。

（2）儲(chǔ)能系統(tǒng)效率優(yōu)化

通過先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)和儲(chǔ)能逆變器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池充放電，減少了在充放電過程中的能量損耗，提高了儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體效率。

（3）協(xié)同控制策略應(yīng)用

光伏系統(tǒng)與儲(chǔ)能系統(tǒng)的協(xié)同控制，根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷、電價(jià)及天氣預(yù)報(bào)等因素動(dòng)態(tài)調(diào)整充放電計(jì)劃，確保在*佳時(shí)機(jī)進(jìn)行能量存儲(chǔ)和釋放，進(jìn)一步提升了整個(gè)系統(tǒng)的能源利用效率。

4.2供電穩(wěn)定性改善情況

優(yōu)化后的光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)在變電所中對(duì)供電穩(wěn)定性的改善效果十分顯著。在光伏發(fā)電受天氣等自然因素影響而出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠迅速響應(yīng)，釋放儲(chǔ)存的電能，彌補(bǔ)光伏發(fā)電的不足，從而保持供電輸出的平穩(wěn)。通過先進(jìn)的監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的負(fù)荷變化和電能質(zhì)量參數(shù)，及時(shí)調(diào)整光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作狀態(tài)，確保輸出電壓和頻率的穩(wěn)定，有效減少了電壓波動(dòng)和頻率偏差。此外，優(yōu)化后的系統(tǒng)具備更強(qiáng)的故障應(yīng)對(duì)能力。在電網(wǎng)出現(xiàn)故障或突發(fā)事件時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以作為備用電源，為關(guān)鍵設(shè)備和負(fù)荷提供持續(xù)的電力支持，保障變電所的正常運(yùn)行，提高了供電的可靠性和連續(xù)性。對(duì)供電穩(wěn)定性的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估，如電壓波動(dòng)范圍、停電時(shí)間等，結(jié)果表明優(yōu)化后的光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)顯著提升了變電所的供電穩(wěn)定性，為用戶提供了更可靠的電力服務(wù)。

4.3經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益分析

優(yōu)化后的光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)在變電所中帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。從經(jīng)濟(jì)角度來看，一方面，提高的能源利用效率和穩(wěn)定的供電能力降低了變電所的運(yùn)營(yíng)成本。減少了因電能質(zhì)量問題導(dǎo)致的設(shè)備損壞和維修費(fèi)用，同時(shí)降低了對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，節(jié)省了能源采購(gòu)成本。另一方面，通過合理利用峰谷電價(jià)差，儲(chǔ)能系統(tǒng)在電價(jià)低谷時(shí)充電，高峰時(shí)放電，為變電所帶來了額外的經(jīng)濟(jì)效益。在環(huán)境效益方面，光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用大大減少了傳統(tǒng)化石能源的消耗，從而顯著降低了溫室氣體排放和污染物的排放。對(duì)減少氣候變化的影響和改善當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的逐漸降低，光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的初始投資成本也在逐漸降低，進(jìn)一步提高了其經(jīng)濟(jì)可行性。其帶來的環(huán)境效益也為社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展做出了積極貢獻(xiàn)。

5 Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

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)的先進(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，銓天候進(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)，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(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。

5.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

本方案遵循的國(guó)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)第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)范第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)范第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)第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)第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獨(dú)立型微電網(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)部分：微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則

NB/T10149-2019微電網(wǎng)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)說明

5.5系統(tǒng)配置

5.5.1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。

5.6系統(tǒng)功能

5.6.1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。

5.6.1.1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。

5.6.1.2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Z大、Z小電壓、溫度值及所對(duì)應(yīng)的位置。

5.6.1.3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。

5.6.1.4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。

5.6.1.5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。

5.6.1.6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

5.6.1.7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

5.6.2運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備Z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

5.6.3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

5.6.4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

5.6.5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B分B和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度B分B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、Z大值、Z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

5.6.6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

5.6.7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。

5.6.8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。[6]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

5.6.8.1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)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。5.6.8.2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，[6]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。

5.6.8.3用戶權(quán)限管理

應(yīng)具備設(shè)置用戶權(quán)限管理功能。[5]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。

5.6.8.4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，[6]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。

5.6.8.5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*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Z定和隨意修改。

圖29事故追憶

6硬件及其配套產(chǎn)品

7結(jié)語

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的引入為變電所的能源供應(yīng)增添了新的活力，提高了能源利用的靈活性和可靠性。其在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、降低運(yùn)行成本、提升供電質(zhì)量等方面表現(xiàn)出了巨大的潛力。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的深入推進(jìn)和可再生能源比例的不斷提高，光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)將在提升電網(wǎng)靈活性、促進(jìn)清潔能源消納、保障電力供應(yīng)安全等方面發(fā)揮更加重要的作用。我們也需要繼續(xù)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新，不斷優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制策略，以應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境和更高的能源利用要求。

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