雙碳目標(biāo)下的光儲(chǔ)充一體化電站綜合能源建設(shè)分析及解決方案

任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：基于“雙碳"目標(biāo)，對(duì)光儲(chǔ)充一體化充電站進(jìn)行分析，了解其綜合能源服務(wù)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合現(xiàn)有優(yōu)化途徑，以傳統(tǒng)產(chǎn)品為核心，設(shè)置綜合化服務(wù)體系。分析認(rèn)為，綜合能源服務(wù)能夠?qū)崿F(xiàn)能源再生、儲(chǔ)存、分析等新型技術(shù)，保障能源彼此之間相互利用，實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)高效率、低成本，是一種行之有效的能源應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：“雙碳"目標(biāo)；光儲(chǔ)充一體化；充電站；綜合能源

0引言

通過(guò)儲(chǔ)能削峰填谷，可有效減少充電站的負(fù)荷，為建設(shè)企業(yè)提供充足的經(jīng)濟(jì)效益，還可挖掘當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保資源。通過(guò)能源接入以及技術(shù)更新，為后續(xù)能源供電技術(shù)提供支持，解決建設(shè)區(qū)域、周圍區(qū)域的用電出行需求。

1光儲(chǔ)充一體化充電站建設(shè)項(xiàng)目概述

光儲(chǔ)充一體化充電站建設(shè)項(xiàng)目，可以通過(guò)綜合措施，將光伏、儲(chǔ)能、充電進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，分“晝、夜"兩種運(yùn)行模式。在白晝可通過(guò)分布式光伏發(fā)電，為電動(dòng)汽車提供充足電能，滿足分布式光伏發(fā)電消納率。還可利用電池儲(chǔ)能技術(shù)，在用戶低谷時(shí)間段進(jìn)行充電，在用電高峰時(shí)間段放電，減少彼此之間的負(fù)荷差異，滿足供電需求。對(duì)光伏發(fā)電儲(chǔ)能優(yōu)化能源進(jìn)行配置，綜合充電站提供行之有效的充電服務(wù)，能夠節(jié)約用戶充電成本，滿足用戶綠色能源以及出行需求。此外，結(jié)合車輛停放，開(kāi)展光儲(chǔ)充一體化充電站綜合服務(wù)。

2光儲(chǔ)充一體化充電站建設(shè)的要求

2.1基本原則

在運(yùn)行的基本原則中，對(duì)光儲(chǔ)充一體化充電站進(jìn)行分析，其原則包含了分散布置、集中控制。安全可靠，充放電速率快。儲(chǔ)能電站接入源網(wǎng)系統(tǒng)，應(yīng)用充分的光伏充電指標(biāo)，通過(guò)充電樁為電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn)充電、余電上網(wǎng)。在電價(jià)低谷時(shí)刻，還能夠?qū)崿F(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)放電。結(jié)合能量管理、系統(tǒng)調(diào)節(jié)、微電網(wǎng)內(nèi)部電力消納，自覺(jué)實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)切換。在市電停電時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)脫網(wǎng)。為充電樁提供應(yīng)急電源，盡可能將電網(wǎng)停電所造成的不良影響降至低。在應(yīng)用原則中，要體現(xiàn)其長(zhǎng)久、便捷化。如主要應(yīng)用于給電動(dòng)汽車充電以及小區(qū)、商業(yè)、停車場(chǎng)等設(shè)置供電所，與相關(guān)部門(mén)聯(lián)合，建設(shè)充電標(biāo)準(zhǔn)。車站、碼頭、機(jī)場(chǎng)也要建設(shè)供電場(chǎng)，還要具備“黑啟動(dòng)"功能。

2.2項(xiàng)目需求

在項(xiàng)目建設(shè)中，要以一體化充電設(shè)施以及能源互相交融為佳控制原則，滿足項(xiàng)目需求。項(xiàng)目建設(shè)需滿足以下4項(xiàng)設(shè)計(jì)需求：

1）光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。在某區(qū)域內(nèi)根據(jù)停車棚開(kāi)展光伏系統(tǒng)建設(shè)，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要包含282kW屋頂光伏面板。結(jié)合6臺(tái)50kW組串式光伏逆變器，能夠?qū)a(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，納入光儲(chǔ)存一體化充電站，實(shí)現(xiàn)分布式清潔能源的高效利用。

2）儲(chǔ)能系統(tǒng)布置200kW·h磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，根據(jù)100kW儲(chǔ)能變流器以及接入的一體化充電站400V低壓母線。一方面，能夠充分消納光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的冗余電量，避免電能浪費(fèi)。而另一方面，也能夠滿足削峰填谷的需求。

3）電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)如某園區(qū)內(nèi)，現(xiàn)運(yùn)行30輛電動(dòng)公交車，為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┥舷掳嗤ㄇ诜?wù)。因此，30輛電動(dòng)車需要建設(shè)總?cè)萘繛?940kW電動(dòng)汽車充電站。充電站內(nèi)部要設(shè)置兩種充電樁，1種充電樁為大功率直流充電樁，2種為交流慢速充電樁。二者之間能夠自動(dòng)為園區(qū)電動(dòng)公交車提供自動(dòng)充電服務(wù)，該充電樁還可對(duì)外營(yíng)業(yè)收取額外充電服務(wù)費(fèi)用。

4）綜合能源管理系統(tǒng)。搭建綜合能源管理系統(tǒng)能夠建立分布式發(fā)電、智能用電、綜合用電管理模式。在軟件體系架構(gòu)中，包含操作系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)三大層次。

3光儲(chǔ)充一體化充電站設(shè)計(jì)分析

3.1電站電池選擇分析

分析儲(chǔ)能系統(tǒng)，其有雙向流動(dòng)特征。因此，對(duì)于大規(guī)模儲(chǔ)能并網(wǎng)，將配電網(wǎng)做一個(gè)多電源集成系統(tǒng)，配電網(wǎng)的流向?qū)?duì)現(xiàn)有的機(jī)電保護(hù)方案產(chǎn)生一定的引導(dǎo)作用，使用戶電力設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。但繼電保護(hù)裝置若失效、誤動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置的靈敏度降低，使保護(hù)設(shè)備出現(xiàn)拒動(dòng)問(wèn)題。且相鄰線路瞬時(shí)速斷、保護(hù)誤觸等故障，也會(huì)對(duì)電流造成干擾[3]。故障出現(xiàn)在系統(tǒng)電源以及儲(chǔ)能線路中時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)融合并網(wǎng)動(dòng)作與配電裝置重合，有可能導(dǎo)致重合時(shí)間配合不均或系統(tǒng)處于放電狀態(tài)。但并未在重合閘動(dòng)作前退出，導(dǎo)致重合閘出現(xiàn)失效問(wèn)題。而在故障發(fā)生后，前端線路器出現(xiàn)跳閘問(wèn)題。但分布式儲(chǔ)能電站對(duì)智能配電網(wǎng)依然輸送電流導(dǎo)致故障點(diǎn)，事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

3.2電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在基本模型構(gòu)建中，要了解儲(chǔ)能充電時(shí)的吸收有用功，以及在放電時(shí)的有用功是否出現(xiàn)SOC值減小等問(wèn)題。在構(gòu)建的公式中，SOC作為初始值，要結(jié)合充放電時(shí)間段的功率，了解充電效率、放電效率，設(shè)置預(yù)警值，將預(yù)警值設(shè)置為數(shù)字“1"。在構(gòu)建公式中，可如以下公式所示：

SOCmin<SOCt<SOCmax

式中：“SOCmin"以及“SOCmax"分別表示在儲(chǔ)能過(guò)程中所允許的大SOC值以及小SOC值。

3.3能量管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

結(jié)合分布式儲(chǔ)能功率分配能夠了解每個(gè)儲(chǔ)能量的多少，以及在分配過(guò)程中及是否處于相對(duì)均衡狀態(tài)。要考慮各儲(chǔ)能定額功率SOC值來(lái)決定其輸出功率。具體分配方法要分析充電SOC函數(shù)以及放電SOC函數(shù)。在基于儲(chǔ)能的額定功率中，將數(shù)據(jù)“N"作為總儲(chǔ)能個(gè)數(shù)。當(dāng)對(duì)多個(gè)儲(chǔ)能點(diǎn)進(jìn)行充放電時(shí)，SOC較高的儲(chǔ)能少充多放，而SOC較低的儲(chǔ)能多充少放，二者之間要保持相對(duì)均衡性，設(shè)計(jì)合理的充電數(shù)據(jù)值非常重要。在基礎(chǔ)比較過(guò)程中，結(jié)合函數(shù)Logistic為核心，建立函數(shù)數(shù)據(jù)模型。了解儲(chǔ)能SOC自變量對(duì)應(yīng)的函數(shù)公式：

Fc（hx）=1+exp-200（5-x）

當(dāng)SOC數(shù)據(jù)值處于較小狀態(tài)下，整體充電函Fc（hx）取值較大。而放電函數(shù)Fd（isx）取值較小時(shí)，SOC充電功率以及放電功率也會(huì)相應(yīng)調(diào)整。

3.4能力管理對(duì)策設(shè)計(jì)

在能力管理對(duì)策設(shè)計(jì)中，可通過(guò)“SOC"均衡分布式儲(chǔ)能聚合進(jìn)行研究。例如，要基于一致性算法分布規(guī)則，將儲(chǔ)能作為兩大單位。如儲(chǔ)能“i"以及儲(chǔ)能“j"，當(dāng)儲(chǔ)能“i"以及儲(chǔ)能“j"相連時(shí)，就能夠?qū)崿F(xiàn)相互交融、相互通信，后形成連通圖。在一致性算法分布規(guī)則控制中，當(dāng)儲(chǔ)能“i"對(duì)儲(chǔ)能“j"發(fā)送對(duì)應(yīng)的信息時(shí)，能夠表示頂點(diǎn)i、頂點(diǎn)j的相容性。任何一種一致性算法的通信建模，都能夠看出一致性算法的數(shù)據(jù)更靈活，且不要求相連儲(chǔ)能之間的通信包容性更強(qiáng)。按照一致性算法的圖連要求，要定義充、放電的一致性變量公式。按照有領(lǐng)導(dǎo)一致性算法分布式技能控制，其智能配電網(wǎng)的控制只要向分布式儲(chǔ)能領(lǐng)dao者下達(dá)對(duì)應(yīng)的控制指令，就可以進(jìn)行計(jì)算，防止以往在指ding下達(dá)時(shí)出現(xiàn)的偏差，實(shí)現(xiàn)通信功率分配。在儲(chǔ)能設(shè)備的相互通信過(guò)程中，發(fā)送接收相應(yīng)的已知變量信息，進(jìn)行充電初始化、放電初始化計(jì)算。當(dāng)控制發(fā)出總充、總放控制指令后，就可以進(jìn)行充放電的多次迭代計(jì)算。了解一致性變化總量相同，實(shí)現(xiàn)分布式儲(chǔ)能聚合控制。結(jié)合數(shù)據(jù)模型提供的數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析、調(diào)控、篩選，達(dá)到“一致性"建設(shè)要求。

4綜合能源服務(wù)建設(shè)模式分析

4.1合能源服務(wù)分析

國(guó)外綜合能源服務(wù)，主要重點(diǎn)在于無(wú)領(lǐng)導(dǎo)一致性算法，分布式儲(chǔ)能的聚合控制要構(gòu)建通信建模，了解到一個(gè)包含全部?jī)?chǔ)能的有向圖。確定輸入矩陣“P"、輸出矩陣“Q"?？刂浦恍枰蚍植际絻?chǔ)能的某一個(gè)儲(chǔ)能下達(dá)總放、充電控制指令，就可以保證各儲(chǔ)能之間實(shí)現(xiàn)通訊功率匹配。發(fā)送以及接受一致性變量調(diào)整下信息，而非其他儲(chǔ)能定額功率以及SOC信息。在進(jìn)行迭代前，要進(jìn)行一次性變量，功率效以及功率調(diào)整效要進(jìn)行初始化。對(duì)于控制發(fā)出的指令進(jìn)行多次迭代后，就可以計(jì)算出整個(gè)功率分配任務(wù)，完成分布式儲(chǔ)能的聚合控制。在功率更新項(xiàng)的修正中，SOC函數(shù)值若小于1，就會(huì)導(dǎo)致迭代過(guò)程變慢。為了避免此類現(xiàn)象，要在迭代計(jì)算前乘上大于1的量，避免影響功率分配。在無(wú)領(lǐng)導(dǎo)一致算法中，所有的SOC公式以及數(shù)據(jù)模型都能夠進(jìn)行儲(chǔ)能迭代計(jì)算。計(jì)算結(jié)果較為，滿足運(yùn)行需求。且相關(guān)人員后續(xù)能夠繼續(xù)進(jìn)行計(jì)算優(yōu)化，調(diào)節(jié)模型不合理之處。

4.2合能源服務(wù)分析

我國(guó)儲(chǔ)能系統(tǒng)包含電池倉(cāng)以及設(shè)備倉(cāng)，電池系統(tǒng)以“電芯"為小單位，包含電池模組、電池簇。要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，配置對(duì)應(yīng)的電池容量。在設(shè)備倉(cāng)內(nèi)部要放置儲(chǔ)能變流器以及交流配電柜、直流配電柜、消防系統(tǒng)、動(dòng)環(huán)監(jiān)控軌道，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的交流母線要將其接入系統(tǒng)內(nèi)部，提高能源的利用效率，保障電能實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置。完成本地能源以及用電負(fù)荷量的均衡，與公共電網(wǎng)靈活應(yīng)對(duì)，獨(dú)立運(yùn)行。能夠更好地緩解充電樁對(duì)電網(wǎng)的用電沖擊，還可解決城市充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的電網(wǎng)問(wèn)題。充電樁的激活方式，主要通過(guò)掃碼充電。充電樁內(nèi)部包含智能監(jiān)控系統(tǒng)以及計(jì)量系統(tǒng)，能夠?qū)﹄娔苓M(jìn)行輸出控制以及數(shù)據(jù)計(jì)算。充電樁智能控制器對(duì)電樁的測(cè)量控制具備保護(hù)功能。在交流電輸出后，通過(guò)內(nèi)置的智能電表，將輸出電能實(shí)現(xiàn)控制，上傳給電能控制器以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)過(guò)欠壓保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、漏電保護(hù)、接地檢測(cè)、過(guò)溫保護(hù)等多重功能，具備IP54防護(hù)等級(jí)。

4.3源服務(wù)發(fā)展前景

目前，充電站在建設(shè)過(guò)程中，絕大多數(shù)在空地建設(shè)。新型建設(shè)方可在充電站頂棚建設(shè)光伏，滿足充電站用電需求，適用于商業(yè)園、工業(yè)園、住宅區(qū)等范圍。在屋頂上，通過(guò)批量建設(shè)的光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)，減少運(yùn)行成本。在后續(xù)，隨著光儲(chǔ)充一體化的進(jìn)一步發(fā)展，其建設(shè)成本將會(huì)降低。考量?jī)?chǔ)能電池、電動(dòng)汽車退役的動(dòng)力電池，實(shí)現(xiàn)階梯式利用。在節(jié)約成本的同時(shí)，高效利用能源，保障電池回收有新的解決方向，進(jìn)一步優(yōu)化電站建設(shè)效率。由此可見(jiàn)，從基本功能分析，光儲(chǔ)充一體化充電站的功能為多元化供電、清潔能源供給、節(jié)能減排等。在后續(xù)要結(jié)合市示范應(yīng)用場(chǎng)站，實(shí)現(xiàn)大面積推廣。

4.4典型用戶用能特點(diǎn)分析

從優(yōu)化調(diào)度中，考慮鋰電池?fù)p耗模型的削峰填谷優(yōu)化問(wèn)題。鋰電池?fù)p耗模型通常用于描述電池在充放電過(guò)程中的性能衰減。削峰填谷優(yōu)化是一種策略，旨在降低電池充放電過(guò)程中的峰值電流Ipeak，reduced，以減少電池的損耗。下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的鋰電池削峰填谷優(yōu)化公式的示例：

Ipeak，reduced=Ipea（k1-QDelta，SOC/QSOC，ma）x

式中：Ipeak為原始峰值電流；QDelta，SOC為考慮削峰填谷優(yōu)化后的SOC（StateofCharge，電池荷電狀態(tài)）變化量；QSOC，max為電池的大SOC值（通常為100%）。這個(gè)公式假設(shè)電池的峰值電流與SOC的變化量之間存在線性關(guān)系。通過(guò)調(diào)整SOC變化量（QDelta，SOC），可以降低峰值電流，從而降低電池?fù)p耗。在實(shí)際應(yīng)用中，可能需要考慮更復(fù)雜的模型和算法，以更準(zhǔn)確地描述鋰電池的損耗特性。

此外，客戶端優(yōu)化需要結(jié)合實(shí)際信息，在實(shí)踐過(guò)程中，要求分析并預(yù)測(cè)次日用戶用電負(fù)荷使用特征。將信息發(fā)送至客戶端EMS中，達(dá)到次日用戶的用電充放電行為分析，幫助用戶節(jié)約用電成本。結(jié)合用戶的電力負(fù)荷情況，保障整體數(shù)據(jù)、數(shù)字模型得到優(yōu)化。調(diào)度算法分為日前優(yōu)化算法以及日內(nèi)優(yōu)化算法，可供電池儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置，為后續(xù)日內(nèi)優(yōu)化提供指導(dǎo)意見(jiàn)。需要注意的是，各公式之間的約束性與中間變量有一定關(guān)聯(lián)。在優(yōu)化求解算法中，建設(shè)一個(gè)非線性的多目標(biāo)優(yōu)化架構(gòu)。采用粒子群算法，將理想目標(biāo)函數(shù)作為衡量指標(biāo)，所有的粒子通過(guò)參照，處于優(yōu)位置，保證其粒子運(yùn)動(dòng)方向能夠被捕捉。粒子算法具有不依賴初始值，且使用參數(shù)較小、收集速度較快等優(yōu)勢(shì)。系統(tǒng)能夠判定各粒子的位置以及各參數(shù)對(duì)應(yīng)位置，完成優(yōu)化問(wèn)題的解析。根據(jù)Cpeak、Closs計(jì)算結(jié)果，重新計(jì)算各粒子的適應(yīng)度。在算法結(jié)束后，采用對(duì)應(yīng)函數(shù)計(jì)算完成求解，將約束條件以函數(shù)單位“G（X）"作為表示粒子，群算法的適用公式為“S（X）+G（X）"。

5 Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

5.1平臺(tái)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)的經(jīng)驗(yàn)，專門(mén)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(chǔ)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(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平臺(tái)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(wú)電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

5.3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充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案

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)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)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(dòng)態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開(kāi)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：相電壓、線電壓、三相電流、有功/無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無(wú)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(kāi)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(chǔ)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(chǔ)能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。

6.1.1光伏界面

圖2光伏系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)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3儲(chǔ)能系統(tǒng)界面

本界面主要用來(lái)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4儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

本界面主要用來(lái)展示對(duì)PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開(kāi)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(chǔ)能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來(lái)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6儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)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7儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)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8儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)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9儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來(lái)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10儲(chǔ)能電池狀態(tài)界面

本界面用來(lái)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11儲(chǔ)能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)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。

6.1.3風(fēng)電界面

圖12風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)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充電站界面

圖13充電站界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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。

6.1.5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(huà)面，且通過(guò)不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

6.1.6發(fā)電預(yù)測(cè)

系統(tǒng)應(yīng)可以通過(guò)歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、未來(lái)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15光伏預(yù)測(cè)界面

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、防逆流、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。

具體策略根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況（如儲(chǔ)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

6.1.8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(wú)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

6.1.9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(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18實(shí)時(shí)告警

6.1.10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19歷史事件查詢

6.1.11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*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(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(wú)功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無(wú)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、*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(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20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

6.1.12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(guò)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

6.1.13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(wú)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

6.1.14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(lái)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(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23統(tǒng)計(jì)報(bào)表

6.1.15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(dòng)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?/p>

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。

6.1.16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(guò)管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開(kāi)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25通信管理

6.1.17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(guò)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26用戶權(quán)限

6.1.18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(guò)程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過(guò)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(kāi)關(guān)量波形。

圖27故障錄波

6.1.19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(kāi)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qian10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)可由用戶隨意修改。

7結(jié)束語(yǔ)

光儲(chǔ)充一體化充電站設(shè)置的目的，是要滿足車輛充電需求。與傳統(tǒng)充電模式相比，光儲(chǔ)充一體化充電站具備智能化、自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)?？梢栽诮ㄔO(shè)區(qū)域內(nèi)利用空閑場(chǎng)地，提供清潔能源以及儲(chǔ)能技術(shù)，為充電站、配電網(wǎng)提供優(yōu)質(zhì)可靠電量。

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作者簡(jiǎn)介

任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。