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安科瑞電氣股份有限公司

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0.引言

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)有：光伏電池陣列，蓄電池組，逆變器和配電網(wǎng)等多個部分組成。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在一定程度上可以分為兩種，一種是可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，另一種是不可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)?？烧{(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)可以設(shè)置儲能裝置。除此之外，還有不間斷的電源以及能夠做到源濾波的功能，同時可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)還有益于電網(wǎng)調(diào)峰。不可調(diào)度式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，在與主電網(wǎng)斷開的情況下，系統(tǒng)自動停止供電工作。這兩個系統(tǒng)大的不同就是可調(diào)度式光伏發(fā)電系統(tǒng)可以持續(xù)不間斷供電工作，不會停止；而不可調(diào)度式光伏發(fā)電系統(tǒng)，在與主電網(wǎng)斷開的情況下，可以自動停止供電工作。逆變器在系統(tǒng)中具有重要的作用，它具有三大發(fā)展趨勢：（1）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)日趨簡單，生產(chǎn)成本逐步降低，體積逐步變小，節(jié)約成本是它發(fā)展的大優(yōu)勢。（2）允許的大輸入電流電壓范圍逐步擴(kuò)大，逐步加強(qiáng)對軟開關(guān)技術(shù)的應(yīng)用。（3）電網(wǎng)適應(yīng)性不斷增強(qiáng)，各種保護(hù)更加完善，確保**可靠。

1.儲能技術(shù)在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.1　電力調(diào)峰

對電力峰值的功率的調(diào)整是為了能夠更加有效的應(yīng)對用電的高峰期，在用電的高峰期會出現(xiàn)功率負(fù)載過大的情況，可以根據(jù)高峰期負(fù)載的情況，使用儲能技術(shù)對其進(jìn)行調(diào)整，可以依靠實(shí)際需求的改變，將系統(tǒng)產(chǎn)生的能量儲存在儲能裝置中。當(dāng)負(fù)載達(dá)到高峰時，儲能裝置釋放儲存的能量，提供負(fù)荷供電的電力，對提高供電的整體運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性有很大的幫助。

1.2　提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和**性

1.3　微電網(wǎng)

微電網(wǎng)是一種相對分散的獨(dú)立供配電能源系統(tǒng)，主要由負(fù)荷和多個微電源組成[2]。系統(tǒng)采用了大量的電力技術(shù)以及能量管理控制技術(shù)，將汽柴油發(fā)電機(jī)或者風(fēng)電、光伏發(fā)電及儲能設(shè)備等裝置整合在一起，接入到用戶側(cè)。微電網(wǎng)可在秒級甚至毫秒級動作，以提高負(fù)載供電的可靠性，同時對電網(wǎng)削峰填谷、降低線路損耗、穩(wěn)定電網(wǎng)電壓起到重要作用，還可以提供不間斷電源滿足負(fù)載需求。在未來的供電系統(tǒng)中，微電網(wǎng)系統(tǒng)會成為一個重要的發(fā)展方向，微電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)用，將會地提升當(dāng)前電網(wǎng)的工作效率以及其穩(wěn)定性與**性，因?yàn)槲㈦娋W(wǎng)系統(tǒng)可以在微電網(wǎng)與發(fā)電系統(tǒng)分離的時候?qū)ω?fù)載進(jìn)行獨(dú)立的供電，所以其穩(wěn)定性會更高。

1. 儲能系統(tǒng)

2.1儲能技術(shù)

用于光伏并網(wǎng)發(fā)電的儲能裝置通常在惡劣的環(huán)境下運(yùn)行。此外，由于光伏發(fā)電輸出的不穩(wěn)定性，儲能系統(tǒng)的充電和放電條件相對較差，有時需要頻繁的小周期充電和放電。根據(jù)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)以及儲能裝置的發(fā)展現(xiàn)狀，應(yīng)從以下幾個方面發(fā)展和改進(jìn)光伏并網(wǎng)發(fā)電儲能技術(shù)：一是提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的能量密度以及功率密度；二是對儲能裝置的儲能容量進(jìn)行提高，同時延長儲能裝置的使用壽命；三是提高充放電的速度；四是確保在各種環(huán)境中能夠**可靠地運(yùn)行；五，降低儲能裝置的使用成本。

2.2控制技術(shù)

為了能夠提高儲能裝置的使用壽命，以及盡可能地提高儲能裝置的輸出功率，提升儲能裝置的工作效率，就需要對儲能裝置的充放電情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，并以此來指定有針對性的儲能裝置充放電策略。

2.4電化學(xué)儲能方式

電化學(xué)的儲能方式就是使用各種類型的電池來進(jìn)行儲能，電化學(xué)的儲能可以根據(jù)電池所使用的化學(xué)物質(zhì)的差異而分為很多類型，例如，常見的電化學(xué)儲能類型有液流電池，鎳金屬氫電池，鉛酸電池、鋰離子電池、以及、硫化鈉電池等。目前市場上，有一種具有種種低廉的價格，高能量的密度的電化學(xué)儲能是鉛酸蓄電池儲能，被廣泛應(yīng)用于小型風(fēng)力發(fā)電，中小型分布式供電系統(tǒng)，光伏發(fā)電系統(tǒng)等領(lǐng)域，已經(jīng)是現(xiàn)階段成熟的儲能技術(shù)了。

3.安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統(tǒng)解決方案

3.1概述

安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統(tǒng)具有完善的儲能監(jiān)控與管理功能，涵蓋了儲能系統(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、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視監(jiān)控、報警管理、統(tǒng)計報表等功能。在**應(yīng)用上支持能量調(diào)度，具備計劃曲線、削峰填谷、需量控制、備用電源等控制功能。系統(tǒng)對電池組性能進(jìn)行實(shí)時監(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)既可以用于儲能一體柜，也可以用于儲能集裝箱，是專門用于儲能設(shè)備管理的一套軟件系統(tǒng)平臺。

3.2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。

3.2.1工商業(yè)儲能四大應(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）光儲充電站：光伏自發(fā)自用、供給電動車充電站能源，儲能平抑大功率充電站對于電網(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)儲能積極探索融合發(fā)展新場景，已出現(xiàn)在數(shù)據(jù)、5G基站、換電重卡、港口岸電等眾多應(yīng)用場景。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.4系統(tǒng)功能

3.4.1實(shí)時監(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)時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關(guān)等合、分閘狀態(tài)及故障、告警等信號。

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、儲能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計列表等。

3.4.2光伏界面

圖3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)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、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；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

3.4.3儲能界面

圖4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5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6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7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8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。同時針對交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖9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。同時針對直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖10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11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，同時展示當(dāng)前儲能電池的SOC信息。

圖12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)前電芯的低電壓、溫度值及所對應(yīng)的位置。

3.4.4風(fēng)電界面

圖13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)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、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；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

3.4.5充電樁界面

3.4.6視頻監(jiān)控界面

3.4..7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)電計劃，便于用戶對該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖16光伏預(yù)測界面

3.4.8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)荷需求及分時電價信息，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、周期計劃、需量控制、有序充電、動態(tài)擴(kuò)容等。

3.4.9運(yùn)行報表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備指定時間的運(yùn)行參數(shù)，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。

3.4.10實(shí)時報警

應(yīng)具有實(shí)時報警功能，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)動作或事故跳閘時應(yīng)能發(fā)出告警。

3.4.12電能質(zhì)量監(jiān)測

應(yīng)可以對整個微電網(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)時掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時發(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

3）電壓波動與閃變，電壓波動值、電壓短閃變值、電壓長閃變值；電壓波動曲線、短閃變曲線和長閃變曲線；顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計量，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、短時中斷發(fā)生時，系統(tǒng)產(chǎn)生告警；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：系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計整2h存儲的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，包括均值、低值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能

3.4.13遙控功能

應(yīng)可以對整個微電網(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，可以及時執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

3.4.19故障錄波

應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時，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)**運(yùn)行水平有著重要作用。

3.4.20事故追憶

可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實(shí)時掃描數(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)。