任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：本研究旨在探討光伏儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)的性能優(yōu)化和能量管理策略的發(fā)展。隨著可再生能源的需求不斷增加，光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)作為一種具有巨大潛力的能源解決方案?jìng)涫懿毮?。然而，有效的能量管理策略是?shí)現(xiàn)光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)能效運(yùn)行的關(guān)鍵。本文通過綜合性的實(shí)驗(yàn)和模擬研究，深入分析了不同能量管理策略的性能，并評(píng)估了它們對(duì)系統(tǒng)效率和環(huán)境可持續(xù)性的影響。

關(guān)鍵詞：光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)；太陽能發(fā)電；能量管理策略；儲(chǔ)能技術(shù)；預(yù)測(cè)性能分析

0引言

光伏儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是光與電能的轉(zhuǎn)化以及后續(xù)的電能儲(chǔ)存，當(dāng)電力需求出現(xiàn)時(shí)，實(shí)現(xiàn)持續(xù)供應(yīng)。在可以預(yù)見的前景中，光伏儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)因?yàn)槠洫?dú)te的能源利用模式，被普遍視為一種具備潛力的技術(shù)解

決方案，且由于對(duì)可再生能源和環(huán)境保護(hù)的需求日益強(qiáng)烈，進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)其的研究和關(guān)注。

在傳統(tǒng)能源系統(tǒng)中，化石燃料扮演了主要角色，然而煤炭和石油等既有數(shù)量極限的困擾，也經(jīng)常因?yàn)槭袌?chǎng)行為而出現(xiàn)價(jià)格波動(dòng)，更糟糕的是，其在燃燒狀態(tài)下會(huì)繁殖嚴(yán)重的環(huán)境污染，并加劇溫室效應(yīng)。而光伏儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)避開了這些問題，其直接利用太陽能，無需在環(huán)境中增加無謂的污染，也無需填補(bǔ)空事的排

放。得益于此，光伏儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)能源的持續(xù)性和減緩碳排放方面，占據(jù)了關(guān)鍵的地位。

但是，盡管光伏儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中有著很大的作用。是能夠優(yōu)化能源的使用和分配，在程度之上提升高系統(tǒng)的效率，所以說，對(duì)于廣泛儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)和能量管理策略進(jìn)行研究具備著重要工程

1光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的基礎(chǔ)

1.1光伏發(fā)電技術(shù)概述

光伏發(fā)電技術(shù)是一種將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為電能的過程。它基于光伏效應(yīng)，這是一種物理現(xiàn)象，根據(jù)這一現(xiàn)象，某些材料*受到光照射時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流。光伏電池通常由半導(dǎo)體材料制成，*常見的是硅。當(dāng)光子（太陽光）碰撞到光伏電池的半導(dǎo)體表面時(shí)，它們激發(fā)了電子，使其從材料中釋放出來，從而形成電流。這產(chǎn)生的直流電流可以被用來為電網(wǎng)供電或儲(chǔ)存*電池中以備將來使用。

1.2儲(chǔ)能技術(shù)介紹

儲(chǔ)能技術(shù)是光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，它允許將通過光伏發(fā)電產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存*電池或其他儲(chǔ)能設(shè)備中，以便*晚上或云天等不可控的時(shí)段供電。常見的儲(chǔ)能技術(shù)包括：

鋰離子電池：這是目前*常用的儲(chǔ)能技術(shù)之一，用于存儲(chǔ)電能，供應(yīng)家庭、工業(yè)和商業(yè)用途。

鉛酸電池：被廣泛應(yīng)用于低成本和短期應(yīng)用中。超級(jí)電容器：具有高速充放電能力，通常用于瞬態(tài)儲(chǔ)能需求。

氫能源儲(chǔ)能：通過將電能用于制氫，將氫儲(chǔ)存*燃料電池中，以供電時(shí)重新產(chǎn)生電能。

熱能儲(chǔ)能：利用熱能儲(chǔ)存原理，例如蓄熱式太陽能電站。

1.3光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作原理

光伏發(fā)電：光伏電池*陽光照射下產(chǎn)生直流電。這一過程是系統(tǒng)的電力輸入。

電能轉(zhuǎn)換：直流電經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電，以便*電網(wǎng)中使用或供給交流設(shè)備。

電能儲(chǔ)存：剩余的電能可以儲(chǔ)存*電池或其他儲(chǔ)能設(shè)備中，以備將來使用。這是系統(tǒng)的能量存儲(chǔ)部分。

能量管理：系統(tǒng)的能量管理控制器監(jiān)控能源需求、電池狀態(tài)和其他參數(shù)，并根據(jù)需要分配電能。它確保*不可預(yù)測(cè)的太陽能供應(yīng)條件下，系統(tǒng)能夠提供連續(xù)可靠的電力供應(yīng)。

電網(wǎng)互連：如果系統(tǒng)與電網(wǎng)互連，多余的電能可以賣給電網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)雙向電流。這有助于提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性

2能量管理策略

2.1能量管理策略的定義和重要性

能量管理策略是指*能源系統(tǒng)中有效地控制和分配電能的一套方法和規(guī)劃。它的目的是*大程度地提高能源系統(tǒng)的效率、可靠性和可持續(xù)性。能量管理策略*光伏發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)中尤為重要，因?yàn)檫@些系統(tǒng)受到日照變化等不可控因素的影響，需要控制和協(xié)調(diào)，以確保可靠供電、*大限度地減少浪費(fèi)并實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

2.2基于光伏發(fā)電和儲(chǔ)能的典型能量管理策略

優(yōu)先選擇光伏發(fā)電以滿足負(fù)載需求，這就少了向電網(wǎng)購(gòu)買電能的必要。余下的電力，可以儲(chǔ)存起來以備不時(shí)之需。此外，精細(xì)管理充電和放電電流，這關(guān)乎電池的使用壽命和效率，可能用到如深度循環(huán)充電和浮動(dòng)充電等策略。儲(chǔ)能系統(tǒng)同樣可以作為備用電源，應(yīng)對(duì)電網(wǎng)故障或斷電情況。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)問題，系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為儲(chǔ)能供電?？s減高峰時(shí)段的負(fù)載需求，比方說通過調(diào)節(jié)照明、制冷和供暖系統(tǒng)來節(jié)約能耗。如果條件允許，把剩余電力賣回電網(wǎng)也是獲得經(jīng)濟(jì)利益的方法。這需要合適的電網(wǎng)互連安裝和政策支持。

2.3基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)的能量管理方法

能源系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)組件的狀態(tài)和性能，以及負(fù)載需求，可以更好地協(xié)調(diào)能量的生產(chǎn)和分配。其次，使用氣象數(shù)據(jù)和太陽輻射模型，可以預(yù)測(cè)太陽能發(fā)電的預(yù)期產(chǎn)量。這有助于系統(tǒng)決策，如何*佳地分配電能。同時(shí)，基于歷史數(shù)據(jù)和負(fù)載需求的模型，可以預(yù)測(cè)未來幾小時(shí)或幾天內(nèi)的負(fù)載需求。這有助于系統(tǒng)規(guī)劃，以滿足未來需求。*后，通過分析組件的性能數(shù)據(jù)，可以預(yù)測(cè)何時(shí)需要維護(hù)光伏電池和儲(chǔ)能系統(tǒng)，以確保其長(zhǎng)期性能和可靠性。能量管理策略是確保光伏發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)*效運(yùn)行的關(guān)鍵。它結(jié)合了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控和預(yù)測(cè)技術(shù)，以優(yōu)化能源的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和分配，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性。這些策略*未來的能源系統(tǒng)中將發(fā)揮越來越重要的作用，特別是*面臨能源可持續(xù)性和可再生能源集成的挑戰(zhàn)時(shí)。

3光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能分析

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能分析是確保系統(tǒng)*效運(yùn)行和不斷優(yōu)化的關(guān)鍵部分。下面是關(guān)于光伏系統(tǒng)和儲(chǔ)能系統(tǒng)性能參數(shù)的測(cè)量、評(píng)估以及這些參數(shù)與能量管理策略的關(guān)聯(lián)的信息：

3.1光伏系統(tǒng)性能參數(shù)的測(cè)量和評(píng)估

太陽能發(fā)電效率（SolarPVEfficiency）是衡量太陽能板把太陽能變成電能成功率的工具。這通過百分比看，效率越高，太陽能轉(zhuǎn)化成電力的數(shù)量越多。

光伏系統(tǒng)每天制造電力的量，我們稱之為日均發(fā)電量（DailyEnergyProduction）。以千瓦時(shí)（kWh）來計(jì)算，衡量這個(gè)就是通過查看系統(tǒng)的輸出。

系統(tǒng)可用性（SystemAvailability），繪畫出系統(tǒng)*既定運(yùn)行時(shí)段里的可運(yùn)行性。如果系統(tǒng)可用性強(qiáng)，就能保證能源系統(tǒng)的穩(wěn)健運(yùn)行。

3.2儲(chǔ)能系統(tǒng)性能參數(shù)的測(cè)量和評(píng)估

循環(huán)壽命（CycleLife）：這是電池的壽命，表示電池可以進(jìn)行多少次充電和放電循環(huán)而不降低性能。循環(huán)壽命通常與深度循環(huán)充電有關(guān)。

往返效率（Round-TripEfficiency）：這是儲(chǔ)能系統(tǒng)*電能存儲(chǔ)和釋放過程中的能量損耗的度量，通常以百分比表示。*效的儲(chǔ)能系統(tǒng)具有更高的往返效率。

容量（Capacity）：容量表示儲(chǔ)能系統(tǒng)可以存儲(chǔ)的電能總量，通常以千瓦時(shí)（kWh）表示。

3.3性能參數(shù)與能量管理策略的關(guān)聯(lián)

太陽能發(fā)電效率與自消耗策略：*效的光伏系統(tǒng)有更多的電能可用于自消耗，降低對(duì)電網(wǎng)的依賴。

日均發(fā)電量與負(fù)載管理策略：每日發(fā)電量的了解可以幫助決定何時(shí)執(zhí)行負(fù)載移位，以*大程度地利用自發(fā)電能。

儲(chǔ)能系統(tǒng)循環(huán)壽命與儲(chǔ)能優(yōu)化策略：長(zhǎng)壽命電池可以更頻繁地充電和放電，從而更好地支持儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化。

往返效率與備用電源策略：*效的儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠*備用電源需求時(shí)提供更多的電能。

性能參數(shù)的測(cè)量和評(píng)估可以幫助操作員優(yōu)化系統(tǒng)性能，確保*效能源產(chǎn)生和使用。這些參數(shù)也可用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的健康狀況，提前發(fā)現(xiàn)可能的問題，以提高系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。能量管理策略應(yīng)該基于這些性能參數(shù)的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，以便根據(jù)實(shí)際情況對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

4環(huán)境影響和可持續(xù)性

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響以及可持續(xù)性考慮和減少環(huán)境影響的方法是非常重要的主題。以下是有關(guān)這些方面的詳細(xì)信息：

4.1環(huán)境影響

向光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的價(jià)值致敬，此系統(tǒng)能巧妙地將太陽光轉(zhuǎn)化為電力，這一切都來自于有效利用太陽能電池板。太陽能電池板絕非偶然，其主要材料硅，借助光子，從硅元素中釋放電子，生成電流。這一過程純粹屬于物理現(xiàn)象，燃燒或化學(xué)反應(yīng)并不參與，也就沒有溫室氣體如二氧化碳的生成。光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)，獨(dú)zhan鰲頭，能替代短視的傳統(tǒng)能源：煤炭，天然氣和石油。傳統(tǒng)能源的燃燒會(huì)釋放大量溫室氣體，比如大氣中的二氧化碳，這些氣體是全球氣候變暖的始作俑者，加重氣候變化。通過減少碳足跡，可以降低氣候變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類社會(huì)的負(fù)面影響。減少CO2排放不僅有助于應(yīng)對(duì)氣候變化，還有助于全球環(huán)境的保護(hù)。光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)*世界各地的部署都有助于減少污染、改善空氣質(zhì)量，并保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的完整性。太陽能是可再生能源，太陽不會(huì)停止輻射能量。因此，光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的能源可持續(xù)性，而不會(huì)耗盡自然資源。光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的碳排放減少效應(yīng)是應(yīng)對(duì)氣候變化和全球變暖的重要措施之一。它不僅減少了對(duì)化石燃料的依賴，還有助于改善環(huán)境質(zhì)量，保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)，并為可持續(xù)未來提供了一個(gè)清潔能源解決方案。

土地使用：光伏電池板需要一定的土地面積來安裝，但相比于傳統(tǒng)發(fā)電方式，其土地占用較小。這可減少土地開發(fā)的負(fù)面影響。光伏電池板是太陽能發(fā)電的關(guān)鍵組成部分，通常安裝*平臺(tái)上或太陽能支架上。雖然需要一定面積來容納這些太陽能電池板，但相比傳統(tǒng)能源發(fā)電方式，光伏電池板的土地占用面積要小得多。傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠或核能發(fā)電廠需要大片土地，包括燃料儲(chǔ)存、冷卻設(shè)施和廢物處理設(shè)施。相比之下，太陽能電池板可以*各種地形和地理?xiàng)l件下部署，可以*屋頂、沙漠、廢棄土地等不同場(chǎng)所使用。

小面積土地受用，對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的介入可控。常規(guī)發(fā)電手段常常涉及原生土地的開采，環(huán)境問題難免，如樹林減少、野生生物家園遭破壞、水源被污染等。光伏電池板與自然環(huán)境相結(jié)合，對(duì)野生生物與植被的影響可以控制*較小范圍內(nèi)，生態(tài)多樣性得以保護(hù)。傳統(tǒng)能源項(xiàng)目，石礦、石油開采等，會(huì)對(duì)地下水

及土壤產(chǎn)生負(fù)面影響。太陽能電池板則無需開采地下資源，土地污染的風(fēng)險(xiǎn)較低，有助于保護(hù)地下水質(zhì)與土壤的完好。建筑物的屋頂和立面，可作為太陽能電池板的安置之地，土地使用至少。這種城市化的集成方式可以提升能源利用效率，減小對(duì)城市綠化區(qū)和農(nóng)田的占用，有助于保持城市生態(tài)平衡。光伏電池板占地面積小，這是其重要的環(huán)保優(yōu)勢(shì)。減低了土地開發(fā)對(duì)自然環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)的影響，同時(shí)提供了清潔可再生的能源，滿足增長(zhǎng)的能源需求。太陽能發(fā)電成為一種重要的可續(xù)能源發(fā)展手段，為地球生態(tài)平衡的保護(hù)貢獻(xiàn)實(shí)力。

光伏系統(tǒng)不需大量水資源來冷卻，與煤炭或核能發(fā)電方式大相徑庭，因此，水資源的使用和水質(zhì)污染的風(fēng)險(xiǎn)都得到有效降低。

廢棄物處理：光伏電池板的制造和處理可能會(huì)產(chǎn)生廢棄物和有害物質(zhì)。回收和處理廢棄的太陽能電池板是一個(gè)重要的環(huán)保挑戰(zhàn)。

4.2持續(xù)性考慮和減少環(huán)境影響的方法

借助環(huán)保和可再生材料制作的太陽能電池板降低了制造過程中的資源消耗以及廢棄物的產(chǎn)出。提升電池板的效率，無疑縮小了占地面積，減輕了對(duì)土地的壓力。系統(tǒng)性能的提升也能對(duì)資源實(shí)施更合理的分配。時(shí)刻考慮全生命周期分析，可以掌握光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的環(huán)境影響，包括制造、運(yùn)營(yíng)到廢棄處理。

利用智能能源管理系統(tǒng)，一方面可以優(yōu)化能源配置，另一方面也可以減少能源的浪費(fèi)，從而降低碳排放。推動(dòng)可再生能源項(xiàng)目，比如光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)，如果能得到金融激勵(lì)和政策的支持，可持續(xù)能源的推廣就能得到加速。而對(duì)光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)來說，建設(shè)和維護(hù)也需要社會(huì)責(zé)任心的支持，像對(duì)當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的援助和環(huán)?；顒?dòng)的參與。結(jié)果很重要，但過程也同樣重要，提高大眾對(duì)太陽能以及可持續(xù)能源的了解，這樣才能有更多的人愿意參與和支持環(huán)?；顒?dòng)。

5系統(tǒng)概述

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，全天候進(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)*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)*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

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系統(tǒng)配置

5.5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)備指ding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）*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、三相電壓不平衡度百fen百和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度百fen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(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*功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無功功率、總視*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)：*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*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*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)*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?/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。

6.12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27用戶權(quán)限

6.14故障錄波

應(yīng)可以*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)可由用戶指ding和隨意修改。

圖29事故追憶

7硬件及其配套產(chǎn)品

8結(jié)語

光伏發(fā)電站具有能量波動(dòng)大、發(fā)電間歇性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，因此*發(fā)電并網(wǎng)環(huán)節(jié)存*較多的風(fēng)險(xiǎn)。為了提高光伏電站并網(wǎng)平穩(wěn)性和可靠性，采用蓄電池和電容器相結(jié)合的方式更好地發(fā)揮出混合儲(chǔ)能系統(tǒng)*能量管理中的協(xié)同優(yōu)勢(shì)，對(duì)于優(yōu)化蓄電池充放電，延長(zhǎng)電池使用壽命創(chuàng)建了積*條件?；诘屯V波原理對(duì)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)控制策略，便于更好地保護(hù)儲(chǔ)能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)充放電目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]白建波.太陽能光伏系統(tǒng)建模?仿真與優(yōu)化[M].北京:電子工業(yè)出版社,2014.

[2]劉勝永,張興.新能源分布式發(fā)電系統(tǒng)儲(chǔ)能電池綜述[J].電源技術(shù),2012,36(4):601-605.

[3]陳瑞.光伏儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)及能量管理策略研究.

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用設(shè)計(jì),2022,05版.

作者介紹：
任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。