安科瑞 陳聰

摘要：本文聚焦于光伏儲能系統(tǒng)在變電所中的應(yīng)用與優(yōu)化。詳細(xì)闡述了光伏儲能系統(tǒng)的工作原理及其在變電所中的重要作用。通過對實際應(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。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)電的間歇性和波動性限制了其直接并網(wǎng)的能力，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行構(gòu)成了威脅。在此背景下，光伏儲能系統(tǒng)的出現(xiàn)為解決這一問題提供了有效途徑。通過將儲能裝置與光伏發(fā)電系統(tǒng)相結(jié)合，可以實現(xiàn)電能的儲存與釋放，平抑光伏出力的波動，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)，其運行狀態(tài)直接影響電網(wǎng)的整體性能。

1.光伏儲能系統(tǒng)在變電所中的應(yīng)用

1.1變電所中光伏儲能系統(tǒng)的接入方式

在變電所中引入光伏儲能系統(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，同時多余的電能存儲在儲能電池中。當(dāng)光伏電力不足或系統(tǒng)故障時，儲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)接入是將儲能系統(tǒng)接入變壓器的低壓側(cè)，與原有電網(wǎng)共享一個變壓器；而高壓側(cè)接入則是儲能系統(tǒng)形成獨立的儲能電站模塊，直接接入高壓電網(wǎng)。這種方式便于實現(xiàn)能量的快速調(diào)度和響應(yīng)，適用于對電能質(zhì)量要求較高或需進(jìn)行大規(guī)模儲能的變電所。

（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)實現(xiàn)更靈活的能量調(diào)度和并網(wǎng)管理。

1.2應(yīng)用實例分析

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的儲能電池。具體配置如下：

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

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

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

在實際運行中，該光伏儲能系統(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，多余電能存入儲能電池；夜晚或陰雨天，儲能電池釋放電能，彌補(bǔ)光伏電力的不足。系統(tǒng)還可根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷變化自動調(diào)整儲能電池的充放電策略，實現(xiàn)電能的優(yōu)化配置。

1.3應(yīng)用帶來的優(yōu)勢與效益

（1）提高供電可靠性

光伏儲能系統(tǒng)能夠在電網(wǎng)故障或停電時迅速切換為孤島運行模式，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）降低運營成本

光伏儲能系統(tǒng)利用太陽能發(fā)電，降低了對傳統(tǒng)能源的依賴，減少了電費支出。同時，儲能電池在峰谷電價時段進(jìn)行充放電操作，實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)調(diào)度，進(jìn)一步降低了運營成本。

（3）提升電能質(zhì)量

光伏儲能系統(tǒng)能夠平滑光伏并網(wǎng)發(fā)電的波動，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

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

（5）促進(jìn)可再生能源利用

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

2光伏儲能系統(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）儲能技術(shù)的不成熟

盡管鋰離子電池等儲能技術(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。儲能技術(shù)的不成熟可能導(dǎo)致儲能效率不高、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

光伏儲能系統(tǒng)需要實現(xiàn)與電網(wǎng)的雙向互動，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)定運行。

（3）系統(tǒng)集成難度高

光伏儲能系統(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)隊進(jìn)行設(shè)計和調(diào)試。

2.2成本與投資問題

光伏儲能系統(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

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

（2）經(jīng)濟(jì)回收期長

盡管光伏儲能系統(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)回收期相對較長。這要求投資者具備長期的投資眼光和資金實力，同時也需要政府給予相應(yīng)的政策支持和補(bǔ)貼。

（3）風(fēng)險與不確定性

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

2.3管理與維護(hù)挑戰(zhàn)

（1）運維人才短缺

光伏儲能系統(tǒng)涉及多個技術(shù)領(lǐng)域，需要專業(yè)的運維人才進(jìn)行管理和維護(hù)。然而，目前市場上具備相關(guān)技能和經(jīng)驗的人才相對短缺，難以滿足日益增長的市場需求。

（2）運維管理復(fù)雜

光伏儲能系統(tǒng)的運維管理相對復(fù)雜，需要定期對設(shè)備進(jìn)行巡檢、維護(hù)、故障排查等工作。同時，還需要對系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測和分析，以便及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。運維管理的復(fù)雜性要求運維團(tuán)隊具備高度的責(zé)任心和專業(yè)技能。

（3）安全管理難度大

光伏儲能系統(tǒng)涉及高壓電、易燃易爆物品等危險因素，安全管理難度較大。運維團(tuán)隊需要嚴(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)對突發(fā)事件的發(fā)生。

3光伏儲能系統(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，光伏儲能系統(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的循環(huán)壽命，能夠更好地滿足變電所的儲能需求。通過優(yōu)化電池管理系統(tǒng)（BMS），實時監(jiān)測電池的狀態(tài)，實現(xiàn)充放電控制，延長電池的使用壽命，提高儲能系統(tǒng)的可靠性。電力轉(zhuǎn)換設(shè)備的性能也直接影響著整個光伏儲能系統(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，實現(xiàn)對系統(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)對系統(tǒng)的監(jiān)控和保護(hù)。安裝先進(jìn)的傳感器和監(jiān)測設(shè)備，實時采集系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在故障，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

3.2成本控制與投資優(yōu)化方案

在光伏儲能系統(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)備采購方面，通過大規(guī)模集中采購可以獲得更優(yōu)惠的價格。同時，與供應(yīng)商建立長期合作關(guān)系，確保設(shè)備質(zhì)量的同時降低采購成本。在項目規(guī)劃和設(shè)計階段，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)計方案和模塊化的設(shè)備，降低設(shè)計和施工成本。充分利用政府的補(bǔ)貼政策和優(yōu)惠措施，降低項目的初始投資成本。積極申請可再生能源補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠等，提高項目的經(jīng)濟(jì)可行性。在運營階段，通過優(yōu)化系統(tǒng)運行策略，降低運維成本。例如，合理安排儲能系統(tǒng)的充放電時間，充分利用峰谷電價差，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。*后，關(guān)注市場動態(tài)，及時對設(shè)備進(jìn)行更新和升級，以提高系統(tǒng)性能和降低長期運營成本。通過合理的成本控制和投資優(yōu)化，實現(xiàn)光伏儲能系統(tǒng)在變電所中的經(jīng)濟(jì)運行。

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)的運行維護(hù)手冊，為操作人員提供準(zhǔn)確的指導(dǎo)。加強(qiáng)對運維人員的培訓(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，使運維人員熟悉*新的技術(shù)和管理要求。利用信息化技術(shù)，實現(xiàn)對系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。通過安裝智能監(jiān)測設(shè)備和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實時獲取系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和故障預(yù)警。這樣可以及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施，減少故障停機(jī)時間。制定科學(xué)合理的維護(hù)計劃，定期對光伏組件、儲能電池、電力轉(zhuǎn)換設(shè)備等進(jìn)行檢查、清潔和維護(hù)。對于關(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)備故障時能夠及時更換所需的備件。合理儲備常用備件，并與供應(yīng)商建立快速響應(yīng)機(jī)制，保障備件的及時供應(yīng)。

4優(yōu)化后的光伏儲能系統(tǒng)在變電所中的效果評估

在變電所中引入并優(yōu)化光伏儲能系統(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)境效益三個方面進(jìn)行詳細(xì)評估。

4.1能源利用效率提升評估

優(yōu)化后的光伏儲能系統(tǒng)通過采用光伏組件、智能儲能集成技術(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）儲能系統(tǒng)效率優(yōu)化

通過先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)和儲能逆變器技術(shù)，實現(xiàn)儲能電池充放電，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)與儲能系統(tǒng)的協(xié)同控制，根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷、電價及天氣預(yù)報等因素動態(tài)調(diào)整充放電計劃，確保在*佳時機(jī)進(jìn)行能量存儲和釋放，進(jìn)一步提升了整個系統(tǒng)的能源利用效率。

4.2供電穩(wěn)定性改善情況

優(yōu)化后的光伏儲能系統(tǒng)在變電所中對供電穩(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)波動時，儲能系統(tǒng)能夠迅速響應(yīng)，釋放儲存的電能，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)測和控制系統(tǒng)，實時監(jiān)測電網(wǎng)的負(fù)荷變化和電能質(zhì)量參數(shù)，及時調(diào)整光伏儲能系統(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)對能力。在電網(wǎng)出現(xiàn)故障或突發(fā)事件時，儲能系統(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行，提高了供電的可靠性和連續(xù)性。對供電穩(wěn)定性的各項指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測和評估，如電壓波動范圍、停電時間等，結(jié)果表明優(yōu)化后的光伏儲能系統(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營成本。減少了因電能質(zhì)量問題導(dǎo)致的設(shè)備損壞和維修費用，同時降低了對傳統(tǒng)能源的依賴，節(jié)省了能源采購成本。另一方面，通過合理利用峰谷電價差，儲能系統(tǒng)在電價低谷時充電，高峰時放電，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)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的先進(jìn)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(fēng)力發(fā)電、儲能系統(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(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運行為目標(biāo)，促進(jìn)可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動；有效實現(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)，整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級通信網(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)控制計算機(jī)系統(tǒng)工業(yè)控制計算機(jī)基本平臺第2部分：性能評定方法

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

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

GB/T2887-2011計算機(jī)場地通用規(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)計規(guī)范

DL/T634.5101遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng)第5-101部分:傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)

DL/T634.5104遠(yuǎn)動設(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)度運行規(guī)范

T/CEC5005-2018微電網(wǎng)工程設(shè)計規(guī)范

NB/T10148-2019微電網(wǎng)部分：微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則

NB/T10149-2019微電網(wǎng)部分：微電網(wǎng)運行導(dǎo)則

5.3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。

5.4型號說明

5.5系統(tǒng)配置

5.5.1系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，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(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)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(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

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(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。

5.6.1.1光伏界面

圖3光伏系統(tǒng)界面

本界面用來展示對光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)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(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行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

5.6.1.2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(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(dāng)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(dāng)前電芯的Z大、Z小電壓、溫度值及所對應(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。

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，實現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

5.6.1.6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

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。

圖17策略配置界面

5.6.2運行報表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備Z定時間的運行參數(shù)，報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運行報表

5.6.3實時報警

應(yīng)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(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，應(yīng)能實時顯示告警事件或跳閘事件，包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動作時刻；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實時告警

5.6.4歷史事件查詢

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

圖20歷史事件查詢

5.6.5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(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）電壓波動與閃變：系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)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(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計量：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：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(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：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、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

5.6.6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。

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(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。[6]對微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)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(jìn)行電能質(zhì)量分析。

圖24統(tǒng)計報表

5.6.8.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)支持實時監(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)異常時能自動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、表計等信息。5.6.8.2通信管理

可以對整個微電網(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)的實時監(jiān)測。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所有端口或某個端口，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(quán)限，為系統(tǒng)運行、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，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)安全運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(guān)量波形。

5.6.8.5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(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)。

用戶可自定義事故追憶的啟動事件，當(dāng)每個事件發(fā)生時，存儲事故*10個掃描周期及事故后10個掃描周期的有關(guān)點數(shù)據(jù)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點可由用戶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)計和控制策略，以應(yīng)對日益復(fù)雜的電網(wǎng)運行環(huán)境和更高的能源利用要求。

參考文獻(xiàn)

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