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淺談充放儲一體化電站接入電網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用
任運業(yè)
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801
摘要：提供了一種全新的能量單元流動控制策略，利用SOC預測技術(shù)可以對充放儲一體化換電站的整體儲能電量進行有效的估算。結(jié)合電網(wǎng)EMS以及站內(nèi)SCADA系統(tǒng)，通過雙向可控逆變器控制充放儲一體化電站與電網(wǎng)之間的互補支持。該控制策略在提高電網(wǎng)安全性、靈活性以及建設(shè)智能電網(wǎng)方面有良好的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：電動汽車；充放儲一體化換電站；能量流動控制策略
0引言
隨著電動汽車和儲能技術(shù)的快速發(fā)展，具備電動汽車換電站、充放電站、儲能站、梯次電池利用功能的充放儲一體化電站，也越來越受到關(guān)注。一體化站的運行與電網(wǎng)的狀態(tài)密切相關(guān)。本文將對電網(wǎng)處于正常運行和不正常運行狀態(tài)下充放儲一體化電站的能量流動控制策略進行探討。緊急事故狀態(tài)指電網(wǎng)發(fā)生嚴重故障電力系統(tǒng)處于緊急狀態(tài)，甚至發(fā)生系統(tǒng)解列，一體化站迅速離網(wǎng)運行，本文不做探討，但是電網(wǎng)局部發(fā)生較輕的故障對電網(wǎng)正常運行影響不大時，本文將把他看作為電網(wǎng)處于不正常的運行狀態(tài)進行探討。
1充放儲一體化電站簡介
電動汽車充放儲一體化站要求具有充電、更換、儲能的功能，滿足電動汽車能源供給，提高電池利用效率，并且能夠?qū)δ茈姵匾约肮β省⒛芰窟M行優(yōu)化控制，與電網(wǎng)負荷進行協(xié)調(diào)與互動，為電網(wǎng)提供增值服務(wù)，一定程度上改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量，從而實現(xiàn)多方共贏。為了實現(xiàn)一體化站多項功能，應(yīng)當具備調(diào)度、多用途變流裝置、電池充換電系統(tǒng)以及梯次電池利用系統(tǒng)，如圖1所示。
一體化站的各項功能互相聯(lián)系，各系統(tǒng)共享上級信息，由調(diào)度統(tǒng)一協(xié)調(diào)運行，完成對電動汽車和電網(wǎng)的各種服務(wù)。電池充換系統(tǒng)分為充電區(qū)、換電池區(qū)和電池維護區(qū)：充電區(qū)備有快慢速充電裝置可以滿足整車充電，也能按照充電計劃對大量的儲備電池進行合理的充放電控制；換電池區(qū)為用戶提供快速更換電池組服務(wù)；電池維護區(qū)對更換下來的電池組進行檢測、重新配組等操作，并將不同梯次的電池分別送人充電區(qū)和梯次電池儲能站。
梯次電池利用系統(tǒng)是退役電池的再利用場所。電動汽車用電池經(jīng)過一段時間的使用后性能會下降，當蓄電池的動力性能衰減到一定程度后就不適合電動汽車繼續(xù)使用，但這些退役之后的蓄電池仍然具有一定的充放電功能，通過串并聯(lián)組合輔以有效的充放電管理可以組成梯次電池利用系統(tǒng)為提高電網(wǎng)運行服務(wù)，例如在電網(wǎng)負荷低谷期充滿電，在電網(wǎng)高峰期向電網(wǎng)放電，為電網(wǎng)“削峰填谷"做出貢獻。一旦電網(wǎng)出現(xiàn)故障，梯次電池利用系統(tǒng)還可以作為應(yīng)急電源維持一體化站的運行，繼續(xù)為汽車提供充電服務(wù)，減少停電造成的損失。梯次電池利用系統(tǒng)的設(shè)計可以進一步發(fā)揮電池剩余價值，降低電池使用成本，并為電網(wǎng)提供增值服務(wù)。
2電網(wǎng)正常運行時的能量流動控制
2.1電網(wǎng)峰荷狀態(tài)
通過電池單體的SOC對整個電池系統(tǒng)的儲能水平進行估算，電池系統(tǒng)的儲能水平可以劃分為20%以下，20%～80%和80%以上三種，電池充電系統(tǒng)與梯次電池利用系統(tǒng)的儲能水平，總共有9種組合情況，為了優(yōu)化電池系統(tǒng)與電網(wǎng)運行，一體化站的運行狀態(tài)。
圖2中：A表示電池充電系統(tǒng)（以下簡稱充電站），B表示梯次電池利用系統(tǒng)（以下簡稱梯次站），G為電網(wǎng)；④表示充電站A不動作，與梯次站B和電網(wǎng)G都沒有能量交換，⑩表示梯次站B不動作，與充電站A和電網(wǎng)都沒有能量交換。
在電網(wǎng)峰值任意時刻的一組充電站、梯次站內(nèi)電池剩余電量，構(gòu)成了圖2中的狀態(tài)點，每個狀態(tài)點有不同的優(yōu)控制策略。為了說明方便，本文假設(shè)充電站容量與梯次站容量相同。
充電站只從梯次站充電，梯次站只向充電站放電當充電站內(nèi)儲能非常少（20%以下）、梯次站內(nèi)為滿容量（80%以上），充電站只需要由梯次站充電，同時梯次站也只向充電站放電。當充電站內(nèi)儲能和梯次站內(nèi)儲能都一般（20%～80%）時，由于充電站并非所有電池都需充電，梯次站仍能滿足充電站的充電需求，故也不需要從電網(wǎng)取電。在這種策略下，梯次站直接向充電站供電，只需經(jīng)過一次變流就可完成充電過程，能量利用效率較高。另外，由于電網(wǎng)處于峰荷狀態(tài)，充電站的充電繞開了電網(wǎng)側(cè)，減少了電網(wǎng)負載的負擔。
充電站只從梯次站充電，梯次站向充電站放電的同時向電網(wǎng)放電進行一定的支持當充電站內(nèi)儲能一般（20%～80%），而梯次站內(nèi)為滿容量（80%以上）時，充電站的充電需求較小，梯次站內(nèi)儲能充足，在滿足充電站的充電需求后，將多余的電能輸入到電網(wǎng)為峰荷狀態(tài)的電網(wǎng)減壓。
充電站同時從梯次站和電網(wǎng)充電，梯次站只向充電站放電以緩解電網(wǎng)的壓力當充電站內(nèi)儲能已經(jīng)很少（低于20%），而梯次站內(nèi)儲能一般（20%～90%）時，單獨依靠梯次站不能滿足充電站的全部充電需求，由電網(wǎng)提供部分支持，充電站將同時從梯次站和電網(wǎng)充電。由于梯次站向充電站放電減少了充電站給電網(wǎng)帶來負擔，在一定程度上緩解電網(wǎng)峰荷壓力。
充電站不動作，梯次站向電網(wǎng)放電當充電站儲能非常高（超過80%）時無需重充電，考慮到一體化站應(yīng)保留足夠余量提高突發(fā)事件的應(yīng)對能力，一般不向電網(wǎng)輸電。如果梯次站儲能非常高可以像電網(wǎng)輸出電能，即使梯次站儲能一般（20%～80%），也可以對電網(wǎng)進行適度支持。
充電站從電網(wǎng)充電，梯次站不動作當梯次站內(nèi)儲能非常少（20%以下），充電站為了滿足電動汽車用戶的充電需求，只能由電網(wǎng)為充電站充電。由于電網(wǎng)處于峰荷狀態(tài)，不考慮向梯次站充電。電網(wǎng)對充電站充電會增加電網(wǎng)的負荷，如果充電站儲能非常少（20%以下）影響會大些；如果充電站儲能一般（20%～80%），電網(wǎng)只需對充電站適度充電，影響會小些。
充電站和梯次站不動作當充電站儲能接近滿容量（高于80%）時無需充電，在電網(wǎng)處于峰荷下即使梯次站的能量處于較低水平（低于20%）也不對梯次站充電。
2.2電網(wǎng)谷荷或者輕載
電網(wǎng)正常運行并處于谷荷狀態(tài)，或者電網(wǎng)已進入不正常狀態(tài)發(fā)生了輕載的情況，如果充電站和梯次站的SOC很小，那么都應(yīng)當通過電網(wǎng)充電，只有當充電站和梯次站的SOC很大時才需要對一體化站的能量流動控制優(yōu)化，因此把儲能水平劃分為80%以下和80%以上兩種，得到4種組合情況見圖3。
1）電網(wǎng)同時對充電站和梯次站充電充電站和梯次站的儲能未滿（低于80%），而電網(wǎng)處于谷荷或者輕載狀態(tài)時，電網(wǎng)對充電站和梯次站充電，用以提高負荷率或者減輕電網(wǎng)輕載的現(xiàn)象。
2）電網(wǎng)對梯次站充電，充電站不動作當充電站儲能幾乎滿容量（超過80%），而梯次站未滿（低于8O%），電網(wǎng)只對梯次站充電，用以提高負荷率或者減輕電網(wǎng)輕載的現(xiàn)象。
3）充電站與梯次站不動作當充電站和梯次站儲能為滿容量（超過80%）不需要充電，電網(wǎng)負荷處在低谷狀態(tài)，也不需要充電站或者梯次站的支持，因此充電站和梯次站都無需動作。
3城市公交充電站施工技術(shù)
當電網(wǎng)進入重載不正常運行狀態(tài)運行時，可以利用一體化站內(nèi)的所有儲能對電網(wǎng)進行支持。如果充電站和梯次站的SOC很大，那么都應(yīng)當向電網(wǎng)放電，只有當充電站和梯次站的S0C很小時才需要對一體化站的能量流動控制優(yōu)化。因此將電池系統(tǒng)的儲委能水平可以劃分為20%以下和20%以上兩種；充電站與梯次站的儲能水平一有四種組合情況，如圖4所示。
1）充電站和梯次站均對電網(wǎng)放電充電站和梯次站的儲能均未耗盡（超過2O%），由于電網(wǎng)處于不正常的狀態(tài)，因此兩個站均優(yōu)先對電網(wǎng)進行電能支持，輔助電網(wǎng)改善重載程度，將電網(wǎng)運行調(diào)整到正常的狀態(tài)中。此時的放電策略在實際操作中應(yīng)根據(jù)兩個站的儲能水平以及變化過程，當儲能接近滿容量的時候可全力放電，而儲能減少至接近不足狀態(tài)時應(yīng)該過渡到適度放電甚至過渡到其他狀態(tài)，暫停對電網(wǎng)放電。
2）充電站對電網(wǎng)放電，梯次站不動作如果充電站容量尚未耗盡（超過20%），可根據(jù)自身的儲能水平對電網(wǎng)進行放電支持；如果梯次站容量已經(jīng)非常不足（低于20%），那么即使電網(wǎng)處于重載狀態(tài)下也無法對電網(wǎng)進行支持。實際運行中應(yīng)避免這種情況出現(xiàn)。
3）充電站不動作，梯次站對電網(wǎng)放電如果充電站容量已經(jīng)非常不足（低于2O%），那么即使電網(wǎng)處于重載狀態(tài)下也無法對電網(wǎng)進行支持；如果梯次站容量尚未耗盡（超過20%），那么可根據(jù)自身的儲能水平對電網(wǎng)進行放電支持。
4）充電站和梯次站不動作充電站和梯次站儲能非常不足（低于20%），即使電網(wǎng)有需求也無法對電網(wǎng)進行支持。實際運行中應(yīng)盡量避免這種情況出現(xiàn)。
4Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)
4.1平臺概述
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)以及充電站的接入，*進行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風能、儲能系統(tǒng)、充電站運行狀態(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)濟優(yōu)化運行為目標，促進可再生能源應(yīng)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(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷，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平臺適用場合
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。
4.3系統(tǒng)架構(gòu)
本平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層，詳細拓撲結(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
5充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案
5.1實時監(jiān)測
微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機界面友好，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)測光伏、風電、儲能、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：相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無功電度、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、充電站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、風電信息、儲能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計列表等。
5.1.1光伏界面
圖2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。
5.1.2儲能界面
圖3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4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)進行設(shè)置，包括開關(guān)機、運行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。
圖5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)進行設(shè)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6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7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)的異常信息進行告警。
圖8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)的異常信息進行告警。
圖9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10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11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，并展示當前電芯的電壓、溫度值及所對應(yīng)的位置。
5.1.3風電界面
圖12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(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。
5.1.4充電站界面
圖13充電站界面
本界面用來展示對充電站系統(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、電量費用，變化曲線、各個充電站的運行數(shù)據(jù)等。
5.1.5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)所接入的視頻畫面，且通過不同的配置，實現(xiàn)預覽、回放、管理與控制等。
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15光伏預測界面
系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲能系統(tǒng)容量、負荷需求及分時電價信息，進行系統(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、防逆流、有序充電、動態(tài)擴容等。
具體策略根據(jù)項目實際情況（如儲能柜數(shù)量、負載功率、光伏系統(tǒng)能力等）進行接口適配和策略調(diào)整，同時支持定制化需求。
圖16策略配置界面
應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備*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、尖峰平谷時段電量等。
圖17運行報表
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，包括保護事件名稱、保護動作時刻；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18實時告警
應(yīng)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19歷史事件查詢
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*和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度*和正序/負序/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(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、*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20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面
應(yīng)可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)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(yīng)的操作命令。
圖21遙控功能
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。
圖22曲線查詢
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)點的發(fā)電、用電、充放電情況，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23統(tǒng)計報表
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24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。
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(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
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、管理提供可靠的安全保障。
圖26用戶權(quán)限
應(yīng)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(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(guān)量波形。
圖27故障錄波
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(guān)點數(shù)據(jù)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點可由用戶隨意修改。
5.2硬件及其配套產(chǎn)品
序號 | 設(shè)備 | 型號 | 圖片 | 說明 |
1 | 能量管理系統(tǒng) | Acrel-2000MG |
| 內(nèi)部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，由通信管理機、工業(yè)平板電腦、串口服務(wù)器、遙信模塊及相關(guān)通信輔件組成。 數(shù)據(jù)采集、上傳及轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器及協(xié)同控制裝置 策略控制:計劃曲線、需量控制、削峰填谷、備用電源等 |
2 | 顯示器 | 25.1英寸液晶顯示器 |
| 系統(tǒng)軟件顯示載體 |
3 | UPS電源 | UPS2000-A-2-KTTS |
| 為監(jiān)控主機提供后備電源 |
4 | 打印機 | HP108AA4 |
| 用以打印操作記錄，參數(shù)修改記錄、參數(shù)越限、復限，系統(tǒng)事故，設(shè)備故障，保護運行等記錄，以召喚打印為主要方式 |
5 | 音箱 | R19U |
| 播放報警事件信息 |
6 | 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機 | D-LINKDES-1016A16 |
| 提供 16 口百兆工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機解決了通信實時性、網(wǎng)絡(luò)安全性、本質(zhì)安全與安全防爆技術(shù)等技術(shù)問題 |
7 | GPS時鐘 | ATS1200GB |
| 利用 gps 同步衛(wèi)星信號，接收 1pps 和串口時間信息，將本地的時鐘和 gps 衛(wèi)星上面的時間進行同步 |
8 | 交流計量電表 | AMC96L-E4/KC |
| 電力參數(shù)測量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率,頻率、功率因數(shù)等)、復費率電能計量、 四象限電能計量、諧波分析以及電能監(jiān)測和考核管理。多種外圍接口功能:帶有RS485/MODBUS-RTU 協(xié)議:帶開關(guān)量輸入和繼電器輸出可實現(xiàn)斷路器開關(guān)的"遜信“和“遙控"的功能 |
9 | 直流計量電表 | PZ96L-DE |
| 可測量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率、正向與反向電能。可帶 RS485 通訊接口、模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、開關(guān)量輸入/輸出等功能 |
10 | 電能質(zhì)量監(jiān)測 | APView500 |
| 實時監(jiān)測電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、諾波等電能質(zhì)量，記錄各類電能質(zhì)量事件,定位擾動源。 |
11 | 防孤島裝置 | AM5SE-IS |
| 防孤島保護裝置，當外部電網(wǎng)停電后斷開和電網(wǎng)連接 |
12 | 箱變測控裝置 | AM6-PWC |
| 置針對光伏、風能、儲能升壓變不同要求研發(fā)的集保護，測控，通訊一體化裝置，具備保護、通信管理機功能、環(huán)網(wǎng)交換機功能的測控裝置 |
13 | 通信管理機 | ANet-2E851 |
| 能夠根據(jù)不同的采集規(guī)的進行水表、氣表、電表、微機保護等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)果集匯總: 提供規(guī)約轉(zhuǎn)換、透明轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)加密壓縮、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、邊緣計算等多項功能:實時多任務(wù)并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，可多路上送平臺據(jù): |
14 | 串口服務(wù)器 | Aport |
| 功能:轉(zhuǎn)換“輔助系統(tǒng)"的狀態(tài)數(shù)據(jù)，反饋到能量管理系統(tǒng)中。 1)空調(diào)的開關(guān)，調(diào)溫，及完quan斷電(二次開關(guān)實現(xiàn)) 2)上傳配電柜各個空開信號 3)上傳 UPS 內(nèi)部電量信息等 4)接入電表、BSMU 等設(shè)備 |
15 | 遙信模塊 | ARTU-K16 |
| 1)反饋各個設(shè)備狀態(tài)，將相關(guān)數(shù)據(jù)到串口服務(wù)器: 讀消防 VO信號，并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(關(guān)機、事件上報等) 2)采集水浸傳感器信息，并轉(zhuǎn)發(fā)3)給到上層(水浸信號事件上報) 4)讀取門禁程傳感器信息，并轉(zhuǎn)發(fā) |
6結(jié)束語
采用充放儲一體化站接入電網(wǎng)下的能量單元流動控制策略，根據(jù)S0C預測技術(shù)得到的充放儲一體化換電站儲能電量的估計，結(jié)合電網(wǎng)的各種運行狀態(tài)，通過合理的控制策略，可以實現(xiàn)充放儲一體化電站與電網(wǎng)之間的互補支持，有利于電網(wǎng)減少負荷峰谷差的壓力，提高電網(wǎng)運行的可靠性和經(jīng)濟性。當然，在制定控制策略時，考慮到充電站的換電池區(qū)為大量的更換電池用戶提供快速更換電池組服務(wù)，在充滿的情況下，電池的S0C都在80%以上；而梯次站內(nèi)的電池動力性能較差，故當電網(wǎng)處于正常運行狀態(tài)時，充電站只充不放；僅當電網(wǎng)處于重載不正常運行狀態(tài)時，才由充電站放電對電網(wǎng)進行支持。
此外，一體化站和電網(wǎng)的互動還可以改善電網(wǎng)供電的電能質(zhì)量，特別是當區(qū)域內(nèi)有多個一體化站時可完成更多電能質(zhì)量改善任務(wù)。例如電網(wǎng)供電的電能質(zhì)量不達標時，如果一體化站能量較為充足，可根據(jù)要求對電網(wǎng)輸出補償電流進行治理，包括負荷電壓波動補償、諧波治理以及無功補償。
我國的儲能產(chǎn)業(yè)有著較好的前景，建議相關(guān)部門盡早整合我國的儲能技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)力量，引導相關(guān)企業(yè)進行有序研發(fā)，帶領(lǐng)儲能行業(yè)健康良性發(fā)展，為儲能技術(shù)的大規(guī)模推廣奠定良好的基礎(chǔ)。為了加快儲能行業(yè)產(chǎn)業(yè)化進程，應(yīng)盡快完善和落實各種支持措施，包括制定產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、財稅政策、電價政策、儲能電價政策，幫助企業(yè)采用投資主體多元化方式組織融資。還可以組織相關(guān)部門成立行業(yè)監(jiān)督管理機構(gòu)，推進標準體系建設(shè)和制定配套標準規(guī)范，提高示范工程推廣力度。企業(yè)應(yīng)該進一步推進研發(fā)示范，通過示范項目積累技術(shù)經(jīng)驗，企業(yè)還要加快儲能設(shè)備產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進程，努力創(chuàng)新提高設(shè)備國產(chǎn)化率，提高儲能設(shè)備的質(zhì)量降低儲能系統(tǒng)的投資成本，提高電網(wǎng)儲能的經(jīng)濟效益。
【參考文獻】
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【2】賀興,艾芋.電動汽車能量管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J].低壓電器.2O11.(14)：21—25．
【3】劉高維,楊敏霞,賈玉健,解大.充放儲一體化電站接入電網(wǎng)的能量流動控制策略.
【4】安科瑞高校綜合能效解決方案2022.5版.
【5】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.
作者簡介
任運業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。
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