淺析儲能管理系統(tǒng)在電源能量管理中的優(yōu)化策略研究

任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：文章針對儲能系統(tǒng)在電源能量管理中的應用，探討優(yōu)化儲能系統(tǒng)設計和運行策略的關鍵技術，分析儲能系統(tǒng)在電源能量管理中的作用和面臨的挑戰(zhàn)，著重研究儲能系統(tǒng)的建模方法、能量調(diào)度算法、壽命評估與預測技術。在此基礎上，提出一種考慮儲能系統(tǒng)全生命周期的多目標優(yōu)化策略，可有效提升系統(tǒng)經(jīng)濟性和可靠性。通過仿真算例驗證所提策略的有效性和優(yōu)yue性。文章的研究成果可為促進儲能技術在電源能量管理中的應用提供參考。

關鍵詞：儲能系統(tǒng)；電源能量管理；優(yōu)化策略

0、引言

隨著新能源的大規(guī)模開發(fā)利用，電力系統(tǒng)面臨著更大的波動性和不確定性挑戰(zhàn)。儲能系統(tǒng)以其靈活的充放電能力成為維護電網(wǎng)穩(wěn)定和經(jīng)濟運行的重要手段。如何優(yōu)化儲能系統(tǒng)的設計配置和運行策略，充分發(fā)揮其在電源能量管理中的作用，是一個亟待解決的問題。文章從儲能系統(tǒng)的建模、調(diào)度、壽命預測等方面入手，探索基于儲能優(yōu)化的電源能量管理新策略。

1、儲能系統(tǒng)在電源能量管理中的作用分析

儲能系統(tǒng)憑借其靈活的充放電能力和快速響應特性，在電源能量管理中發(fā)揮著關鍵作用。儲能系統(tǒng)可在電價低谷時充電，高峰時放電，削減峰谷差，提高電網(wǎng)運行經(jīng)濟性，同時減輕電力系統(tǒng)的備用容量壓力。面對新能源出力和負荷需求波動對電網(wǎng)頻率的沖擊，儲能系統(tǒng)可作為快速靈活的調(diào)頻資源，有效控制頻率波動，維護電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行。

儲能系統(tǒng)還可以在電力缺額時快速放電，保障負荷供應，其響應速度快、調(diào)節(jié)精度高，能夠顯著提高系統(tǒng)備用水平，有效解決新能源“棄風棄光”問題。新能源出力過剩時，儲能系統(tǒng)吸收盈余電量，出力不足時放電補償缺額，實現(xiàn)新能源出力平滑，提高并網(wǎng)友好性。合理開發(fā)利用儲能資源，對提升電力系統(tǒng)靈活性、經(jīng)濟性、安全性以及推動能源清潔低碳轉型意義重大。

2、儲能系統(tǒng)優(yōu)化面臨的關鍵技術問題

儲能系統(tǒng)要在電源能量管理中發(fā)揮明顯效用，針對其全生命周期過程開展系統(tǒng)優(yōu)化。這需要攻克一系列關鍵技術難題，主要集中在儲能系統(tǒng)建模、能量優(yōu)化調(diào)度、壽命評估與預測3個方面。

2.1儲能系統(tǒng)建模

儲能系統(tǒng)建模是實現(xiàn)其優(yōu)化設計和運行控制的重要基礎。準確、高效的建模方法可為儲能系統(tǒng)的規(guī)劃配置、運行管理以及壽命預估提供可靠的理論工具和決策支持。然而，由于儲能系統(tǒng)涉及復雜的電化學、熱力學以及電磁學等多物理場耦合過程，且在實際運行中表現(xiàn)出明顯的多時間尺度動態(tài)特性，給建模工作帶來諸多挑戰(zhàn)。目前，儲能系統(tǒng)建模主要有3類方法，分別為基于機理的物理建模、基于等效電路的半經(jīng)驗建模以及基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能建模。

基于機理的物理建模方法是從儲能系統(tǒng)的物理機理出發(fā)，利用偏微分方程描述其內(nèi)部電化學和熱力學過程。例如，通過電荷守恒定律刻畫離子在電解質(zhì)中的遷移擴散行為，利用法拉定律描述電極界面的電荷轉移動力學，結合能量守恒方程分析系統(tǒng)的熱量傳遞與溫度分布。物理建模通常還需要結合材料的本構關系，如固體電解質(zhì)的電導率、電極材料的嵌鋰電位等，完整地描述儲能系統(tǒng)的充放電特性。這類“*一性原理”模型具有清晰的物理意義和機理解釋性，可深入分析材料結構、界面效應等對電池性能的影響機制，但也面臨偏微分方程組復雜、多場耦合強、數(shù)值求解困難等問題，計算成本較高，難以直接應用于工程實踐。

基于等效電路的半經(jīng)驗建模方法是從儲能系統(tǒng)的輸入輸出特性出發(fā)，用電壓源、電阻、電容等電路元件等效其充放電行為。例如，Rint模型將電池等效為一個理想電壓源串聯(lián)內(nèi)阻；Thevenin模型在此基礎上增加一個RC并聯(lián)支路描述極化效應；PNGV模型進一步引入一個電容模擬電池的容量衰減。這類模型形式簡單、物理意義明確，模型參數(shù)可由實測數(shù)據(jù)擬合得到，計算求解十分高效，因而在工程應用中得到廣泛使用。但半經(jīng)驗模型受限于等效電路結構，難以刻畫電池內(nèi)部的復雜機理，對溫度、老化等因素的影響描述不足，機理解釋性較差。

基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能建模方法是利用機器學習算法，從儲能系統(tǒng)的海量運行監(jiān)測數(shù)據(jù)中自動提取輸入輸出關系。通過訓練神經(jīng)網(wǎng)絡、支持向量機等智能模型，可構建儲能狀態(tài)變量與外部環(huán)境、工況條件間的映射。這類數(shù)據(jù)驅(qū)動模型具有很強的非線性擬合與學習泛化能力，可自適應地逼近任意復雜系統(tǒng)，無須預先對物理機理作過多假設，因而建模靈活性高、適用范圍廣。但智能模型一般表現(xiàn)為“黑箱”形式，很難解釋其內(nèi)在機理，且過度依賴樣本數(shù)據(jù)的質(zhì)量，容易出現(xiàn)過擬合等問題。

隨著儲能系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的快速積累，急需開發(fā)物理建模與數(shù)據(jù)驅(qū)動相結合的混合建模新方法?？稍谖锢砟Ｐ涂蚣芟乱霐?shù)據(jù)對偏微分方程組進行參數(shù)辨識和結構簡化，也可用物理機理對數(shù)據(jù)驅(qū)動模型進行先驗約束和后驗校正。這不僅有助于提高建模精度和泛化性，還可賦予智能算法以物理解釋，為復雜儲能系統(tǒng)行為的分析與優(yōu)化提供新的思路。

2.2能量優(yōu)化調(diào)度

在儲能系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度中，除考慮負荷需求、電價信息以及新能源出力的隨機性，還需要兼顧其他多個目標和約束條件。例如，降低運行成本、提高能量利用效率、延長電池使用壽命等。儲能系統(tǒng)本身的容量和功率約束也限制了其調(diào)度靈活性。因此，急需發(fā)展多時間尺度、多目標協(xié)同的能量優(yōu)化調(diào)度新方法，以實現(xiàn)儲能系統(tǒng)在電源能量管理中的價值*大化。

針對儲能調(diào)度中的各種不確定性因素，可以引入隨機優(yōu)化理論進行建模求解。例如，隨機動態(tài)規(guī)劃可以將不確定性參數(shù)視為隨機變量，通過構建多階段決策模型來優(yōu)化調(diào)度策略。隨機優(yōu)化方法能夠有效應對不確定性帶來的挑戰(zhàn)，提高儲能調(diào)度的適應性和健壯性。

在實際應用中，模型參數(shù)的不確定性和目標需求的多變性也給能量優(yōu)化調(diào)度帶來了挑戰(zhàn)。針對這些問題，可以采用健壯優(yōu)化方法來構建調(diào)度策略。通過考慮參數(shù)的不確定集合，尋求在糟糕情況下仍然滿足約束并優(yōu)化目標的解，從而提高決策的穩(wěn)健性和可靠性。此外，在工程實踐中，還可以進一步構建能量調(diào)度的預警機制和風險對沖策略。例如，根據(jù)電價波動和調(diào)度成本設置情景觸發(fā)條件，當觸發(fā)條件滿足時，及時調(diào)整調(diào)度策略；通過金融套期*值交易，對沖電價波動風險，鎖定儲能收益。這些措施有助于提高儲能系統(tǒng)應對不確定性風險的能力，保障其經(jīng)濟效益和穩(wěn)定運行。

2.3壽命評估與預測

儲能系統(tǒng)的使用壽命是制約其長期經(jīng)濟性和可靠性的關鍵因素。鋰電池等電化學儲能在反復充放電過程中，健康狀態(tài)會發(fā)生退化，難以準確評估和預測壽命。因此，急需開展儲能系統(tǒng)在線健康監(jiān)測、退化機理分析、剩余壽命預測等關鍵技術研究。

在線健康監(jiān)測方面，可綜合荷電狀態(tài)（StateofCharge，SoC）、電池電壓、溫度等測量信息，提取表征電池健康狀態(tài)的關鍵特征量，構建實時健康評估指標體系。退化機理分析方面，可通過理化檢測手段，研究電池材料和結構隨充放電循環(huán)的演化規(guī)律，多尺度融合解析儲能系統(tǒng)的衰退機理。壽命預測方面，可建立映射電池運行工況和健康狀態(tài)的數(shù)據(jù)驅(qū)動模型，再結合蓄電池退化物理模型，形成具備外推能力的復合壽命預測方法。典型鋰離子電池的循環(huán)壽命和衰減機理如表1所示。

1. 考慮儲能全生命周期的多目標優(yōu)化策略

儲能系統(tǒng)在電源能量管理中扮演著至關重要的角色，其規(guī)劃和運行須統(tǒng)籌投資成本、運維成本、調(diào)度收益以及壽命周期等多重目標。文章提出一種全生命周期多目標協(xié)同的優(yōu)化新策略，以實現(xiàn)儲能系統(tǒng)在投資、運行、養(yǎng)護等各環(huán)節(jié)的系統(tǒng)優(yōu)化。

3.1優(yōu)化目標與約束

考慮儲能全生命周期優(yōu)化的目標函數(shù)包括投資成本、運行成本、維護成本以及調(diào)度收益4個部分，同時綜合考慮儲能容量約束、功率約束、荷電狀態(tài)時序約束以及電池健康狀態(tài)約束。

3.2優(yōu)化模型與算法

建立大時間尺度下的多階段決策優(yōu)化模型，在投資階段確定儲能容量配置，并制定全生命周期有效的調(diào)度策略。采用時間段劃分與滾動優(yōu)化、隨機動態(tài)規(guī)劃、啟發(fā)式算法等方法，應對電價和負荷的不確定性、電池健康狀態(tài)的非線性退化特性等求解挑戰(zhàn)。

3.3算例分析

以河北省張家口市的儲能電站為例，針對新能源配套場景開展算例分析。該電站由國網(wǎng)冀北電力有限公司投資建設，于2016年12月正式投運，是當時全球較大的儲能電站項目之一。

張家口儲能電站采用磷酸鐵鋰電池作為儲能媒介，裝機容量為36MW·h，配套14MW光伏發(fā)電系統(tǒng)，主要承擔新能源并網(wǎng)消納、電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻等任務。通過分析實測光伏出力數(shù)據(jù)，采用文章提出的全生命周期多目標優(yōu)化策略，制定光儲協(xié)同優(yōu)化調(diào)度方案。

結果表明，配套儲能系統(tǒng)可有效應對新能源短期波動，削減新能源功率波動率50%以上。優(yōu)化調(diào)度后的儲能響應速度可達毫秒級，有效參與電網(wǎng)一次調(diào)頻，提高電網(wǎng)運行靈活性。在北京電力交易組織的輔助服務市場中，張家口儲能電站通過調(diào)峰調(diào)頻獲得了可觀的運營收益。

實際運行數(shù)據(jù)表明，張家口儲能電站在提高可再生能源利用率方面也發(fā)揮了重要作用。配套儲能使光伏年利用小時數(shù)提高10%以上，棄光率降低2%以上。電池經(jīng)過3年多運行監(jiān)測，容量衰減率控制在5%以內(nèi)，各項性能指標良好。按照設計壽命20年估算，在考慮全生命周期成本的前提下，該電站綜合投資收益率預計可達8%，展現(xiàn)出良好的技術經(jīng)濟價值。

4、Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(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，總結國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗，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)、風力發(fā)電、儲能系統(tǒng)以及充電樁的接入，全天候進行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風能、儲能系統(tǒng)、充電樁運行狀態(tài)及健康狀況，是一個集監(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)定的基礎上以經(jīng)濟優(yōu)化運行為目標，促進可再生能源應用，提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性、補償負荷波動；有效實現(xiàn)用戶側的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷，提高電力設備運行效率、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)濟運行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應采用分層分布式結構，整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層：設備層、網(wǎng)絡通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡采用標準以太網(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技術標準

本方案遵循的標準有：

本技術規(guī)范書提供的設備應滿足以下規(guī)定、法規(guī)和行業(yè)標準：

GB/T26802.1-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)通用規(guī)范1部分：通用要求

GB/T26806.2-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)工業(yè)控制計算機基本平臺2部分：性能評定方法

GB/T26802.5-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)通用規(guī)范5部分：場地安全要求

GB/T26802.6-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)通用規(guī)范6部分：驗收大綱

GB/T2887-2011計算機場地通用規(guī)范

GB/T20270-2006信息安全技術網(wǎng)絡基礎安全技術要求

GB50174-2018電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范

DL/T634.5101遠動設備及系統(tǒng)5-101部分:傳輸規(guī)約基本遠動任務配套標準

DL/T634.5104遠動設備及系統(tǒng)5-104部分:傳輸規(guī)約采用標準傳輸協(xié)議子集的IEC60870-5-網(wǎng)絡訪問101

GB/T33589-2017微電網(wǎng)接入電力系統(tǒng)技術規(guī)定

GB/T36274-2018微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)技術規(guī)范

GB/T51341-2018微電網(wǎng)工程設計標準

GB/T36270-2018微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術規(guī)范

DL/T1864-2018獨立型微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術規(guī)范

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運行規(guī)范

T/CEC150-2018低壓微電網(wǎng)并網(wǎng)一體化裝置技術規(guī)范

T/CEC151-2018并網(wǎng)型交直流混合微電網(wǎng)運行與控制技術規(guī)范

T/CEC152-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)需求響應技術要求

T/CEC153-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)負荷管理技術導則

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運行規(guī)范

T/CEC5005-2018微電網(wǎng)工程設計規(guī)范

NB/T10148-2019微電網(wǎng)1部分：微電網(wǎng)規(guī)劃設計導則

NB/T10149-2019微電網(wǎng)2部分：微電網(wǎng)運行導則

4.3適用場合

系統(tǒng)可應用于城市、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型號說明

4.5系統(tǒng)配置

4.5.1系統(tǒng)架構

本平臺采用分層分布式結構進行設計，即站控層、網(wǎng)絡層和設備層，詳細拓撲結構如下：

圖1典型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組網(wǎng)方式

4.6系統(tǒng)功能

4.6.1實時監(jiān)測

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機界面友好，應能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、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、隔離開關等合、分閘狀態(tài)及有關故障、告警等信號。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值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開關狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進行發(fā)電管理，使管理人員實時掌握發(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行功率設置等。

系統(tǒng)應可以對儲能系統(tǒng)進行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進行及時告警，并支持定期的電池維護。

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、風電、儲能、充電樁及總體負荷組成情況，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。

4.6.1.1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、交流側運行狀態(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行數(shù)據(jù)進行展示。

4.6.1.2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)的儲能裝機容量、儲能當前充放電量、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)設置界面

本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進行設置，包括開關機、運行模式、功率設定以及電壓、電流的限值。

圖6儲能系統(tǒng)BMS參數(shù)設置界面

本界面用來展示對BMS的參數(shù)進行設置，主要包括電芯電壓、溫度保護限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖7儲能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS電網(wǎng)側數(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交流側數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS交流側數(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。同時針對交流側的異常信息進行告警。

圖9儲能系統(tǒng)PCS直流側數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS直流側數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側的異常信息進行告警。

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)、運行狀態(tài)、STS運行狀態(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，同時展示當前儲能電池的SOC信息。

圖12儲能電池簇運行數(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，并展示當前電芯的*大、*小電壓、溫度值及所對應的位置。

4.6.1.3風電界面

圖13風電系統(tǒng)界面

本界面用來展示對風電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機直流側、交流側運行狀態(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、風速/風力/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行數(shù)據(jù)進行展示。

4.6.1.4充電樁界面

圖14充電樁界面

本界面用來展示對充電樁系統(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、電量費用，變化曲線、各個充電樁的運行數(shù)據(jù)等。

4.6.1.5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，實現(xiàn)預覽、回放、管理與控制等。

4.6.2發(fā)電預測

系統(tǒng)應可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實測數(shù)據(jù)、未來天氣預測數(shù)據(jù)，對分布式發(fā)電進行短期、超短期發(fā)電功率預測，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預測可進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光伏預測界面

4.6.3策略配置

系統(tǒng)應可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲能系統(tǒng)容量、負荷需求及分時電價信息，進行系統(tǒng)運行模式的設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)擴容等。

圖17策略配置界面

4.6.4運行報表

應能查詢各子系統(tǒng)、回路或設備指ding時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應包括：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運行報表

4.6.5實時報警

應具有實時報警功能，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閉等遙信變位，及設備內(nèi)部的保護動作或事故跳閘時應能發(fā)出告警，應能實時顯示告警事件或跳閘事件，包括保護事件名稱、保護動作時刻；并應能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關人員。

圖19實時告警

4.6.6歷史事件查詢

應能夠?qū)b信變位，保護動作、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、風速、氣壓越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

圖20歷史事件查詢

4.6.7電能質(zhì)量監(jiān)測

應可以對整個微電網(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)進行持續(xù)監(jiān)測，使管理人員實時掌握供電系統(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)主界面上應能實時顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測點的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度百fen百和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度百fen百和正序/負序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統(tǒng)應能實時顯示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；應能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計量：系統(tǒng)應能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率；應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；應能提供有功負荷曲線，包括日有功負荷曲線（折線型）和年有功負荷曲線（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)應能產(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人員；系統(tǒng)應能查看相應暫態(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)應能顯示1min統(tǒng)計整2h存儲的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，包括均值、*大值、*小值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應包含事件名稱、狀態(tài)（動作或返回）、波形號、越限值、故障持續(xù)時間、事件發(fā)生的時間。

圖21微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

4.6.8遙控功能

應可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設備進行遠程遙控操作。系統(tǒng)維護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)相應的操作命令。

圖22遙控功能

4.6.9曲線查詢

應可在曲線查詢界面，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。

4.6.10統(tǒng)計報表

具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。對微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進行統(tǒng)計分析；對系統(tǒng)運行的節(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)點進行電能質(zhì)量分析。

圖24統(tǒng)計報表

4.6.11網(wǎng)絡拓撲圖

系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結構；可在線診斷設備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。

圖25微電網(wǎng)系統(tǒng)拓撲界面

本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓撲，包括系統(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計等信息。

4.6.12通信管理

可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設備通信情況進行管理、控制、數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。系統(tǒng)維護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端口，快速查看某設備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

4.6.13用戶權限管理

應具備設置用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如遙控操作，運行參數(shù)修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

4.6.14故障錄波

應可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動準確地記錄故障前、后過程的各相關電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運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個周波、故障后4個周波波形，總錄波時間共計46s。每個采樣點錄波至少包含12個模擬量、10個開關量波形4.6.15事故追憶

可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時掃描數(shù)據(jù)，包括開關位置、保護動作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎。

用戶可自定義事故追憶的啟動事件，當每個事件發(fā)生時，存儲事故qian10個掃描周期及事故后10個掃描周期的有關點數(shù)據(jù)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點可由用戶指ding和隨意修改。

圖29事故追憶

5、硬件及其配套產(chǎn)品

6、結語

文章研究了儲能系統(tǒng)在電源能量管理中的關鍵技術問題，提出一種全生命周期視角下的多目標優(yōu)化新策略。理論分析和算例驗證表明，優(yōu)化后的儲能系統(tǒng)可有效提升電源能量管理的經(jīng)濟性和可靠性水平，為新能源高滲透率下的電網(wǎng)靈活調(diào)控提供有力支撐。未來還需要進一步開展儲能健康管理、多時間尺度協(xié)調(diào)優(yōu)化等方面的深入研究，促進儲能技術與電源能量管理的深度融合。

參考文獻

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[3]王子琪，張慧媛，許軍.基于改進人工蜂群算法的區(qū)域電網(wǎng)儲能系統(tǒng)能量管理優(yōu)化策略[J].中國電力，2022，55（9）：16-22.

[4]李永.基于儲能系統(tǒng)的電源能量管理與優(yōu)化策略研究

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用設計,2022,05a

作者簡介

任運業(yè)，男，現(xiàn)任職安科瑞電氣股份有限公司。