安科瑞 陳聰

摘要:隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對于能源的消費需求也越來越大,在電力系統(tǒng)中，風光發(fā)電成為了一種重要且不可少的形式。由于風能資源豐富、環(huán)境適應性強等特點以及可再生和清潔性高的優(yōu)勢被廣泛應用到世界范圍內(nèi)。本文主要研究大規(guī)模儲能管理策略下蓄電池組充放電過程中能量存儲及大功率跟蹤問題；分析風力發(fā)電機并網(wǎng)時對電網(wǎng)的影響來確定佳充放電技術(shù)；利用風光發(fā)電系統(tǒng)自身特性，在大型電力系統(tǒng)中應用合適的儲能方式

關(guān)鍵詞:發(fā)電系統(tǒng)；能源；儲能技術(shù)

0引言

隨著世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源需求量與日俱增，同時對環(huán)境也造成了一定程度上地壓力。在我國可再生能源資源非常豐富、分布廣泛且十分分散。因此如何高效利用風能是能源開發(fā)和發(fā)電技術(shù)研究領域關(guān)注的重點之一；風電作為一種清潔環(huán)保型電力系統(tǒng)已經(jīng)成為當今社會不能缺少電源形式；風能發(fā)電具有取之不竭以及無污染等特點使得其在電能供應中占據(jù)重要地位，同時風力發(fā)電易受氣候影響的特點導致電能輸出不穩(wěn)定對電網(wǎng)系統(tǒng)具有一定的沖擊性，而儲能管理策略則可以有效地解決這些問題并使之得到更好地利用價值。能源是人類賴以生存的物質(zhì)基礎，在當前人們生活當中，化石燃料作為主要的能量來源。而隨著社會經(jīng)濟和科學技術(shù)水平不斷進步以及對環(huán)保意識增強等因素影響下使得可利用資源變得越來越少。因此我們大力發(fā)展清潔能源產(chǎn)業(yè)來滿足日益增長的能源需求。

1風光儲發(fā)電系統(tǒng)運行特性分析

1.1風光儲發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點

風光儲發(fā)電系統(tǒng)的主要組成部分是風力發(fā)電機組、光伏組件和蓄電池，其能量轉(zhuǎn)化效率高，并且可以根據(jù)用戶要求調(diào)節(jié)。在風光儲發(fā)電系統(tǒng)中風力發(fā)電機組是重要的部分。風速與光照強度呈反比關(guān)系，光伏陣列在整個電力網(wǎng)絡中起著至關(guān)重要作用，光伏組件接受太陽光的輻射產(chǎn)生大量電能來對風能進行互補；蓄電池組也就是大規(guī)模風光儲發(fā)電調(diào)節(jié)裝置，其能量轉(zhuǎn)化效率高、體積化小。風光儲發(fā)電系統(tǒng)的工作原理是通過對外部風電場和太陽能

能量進行吸收，從而產(chǎn)生電能，實現(xiàn)電力資源在有*時間內(nèi)大限度地滿足用戶需求。

1.2風光儲發(fā)電系統(tǒng)負荷預測

在風光儲發(fā)電系統(tǒng)中，其負荷預測的方法主要包括隨機建模法。這種算法能夠從不同方面來對風電場進行分類模擬。例如風速、風向等氣象因素和風力發(fā)電機組以及其他相關(guān)影響因素；還有就是通過隨機變化模型可以得到相應的風速與風向之間關(guān)系曲線圖，并以此為基礎建立大規(guī)模風電機組運行時負荷數(shù)學模型與發(fā)電機特性曲線圖，進而實現(xiàn)了在實際中運用該系統(tǒng)預測方法的可行性及準確性。風光發(fā)電系統(tǒng)的負荷預測是在對風電場進行風速和輻度分析后，通過建立相應模型，利用該模型來計算出大功率點下的有功功率。其中包括了風力發(fā)電機、太陽能光伏方陣等。風電機組包括恒壓恒頻風力發(fā)電機組以及變速變槳距發(fā)電機組兩種；風電機組主要由風能發(fā)電機及其控制器組成；風光儲發(fā)電系統(tǒng)中逆流器和升壓變壓

器構(gòu)成逆流電路并網(wǎng)運行。

1.3風光儲發(fā)電系統(tǒng)出力

風光儲發(fā)電系統(tǒng)的容量一般為幾千瓦到幾百兆瓦，其發(fā)電量與季節(jié)性因素有關(guān)，不同季節(jié)、晝夜交替等多種原因?qū)е逻@些能源都具有隨機性和間歇式特性。風光發(fā)電系統(tǒng)的功率波動是影響風力發(fā)電機組輸出電能質(zhì)量、電力資源利用率和電網(wǎng)經(jīng)濟運行以及社會效益等重要因素，其對風電機組的工作效率有著直接而明顯地影響。所以在大規(guī)模光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中應用儲能管理策略具有極其重大意義。建立風速、輻照度與負荷之間關(guān)系模型。通過計算得出風光電源出力下的有功功率曲線圖，結(jié)合實際情況選擇合適蓄電池容量來提高風力發(fā)電機組輸出電能質(zhì)量和電網(wǎng)經(jīng)濟運行效益。

2大規(guī)模風電系統(tǒng)中儲能管理存在的問題

2.1儲放容量有限

在實際情況下通常采用雙饋風力發(fā)電機組來進行供電；如果風電機組需要長期不間斷工作會導致系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率增大而影響電網(wǎng)運行安全。在電力系統(tǒng)中，風力發(fā)電的容量一般都比較小，而且，由于風能資源是非常有限的。因此當大規(guī)模風光電源出現(xiàn)時就會造成很大一部分電網(wǎng)斷網(wǎng)。因為風電機組沒有固定儲放點和蓄電池容量不高導致了其存儲能力不足；并且隨著時間推移風速不斷下降、頻率越來越大以及溫度也在逐漸升高等這些因素使得風力發(fā)電系統(tǒng)中的容量衰減速度加快，從而影響到整個電力系統(tǒng)運行安全問題。

2.2設備壽命短

在電力系統(tǒng)中，風力發(fā)電設備的壽命是指風機、發(fā)電機組以及其它輔助裝置等所耗電和維護用。其中機組成本主要包括葉片材料消耗及機械損耗(葉輪、發(fā)電機轉(zhuǎn)子)磨損。風能轉(zhuǎn)換效率低，風力渦輪發(fā)電機技術(shù)不成熟存在較大缺陷，調(diào)度管理水平不高且運行方式單一等因素都會影響到系統(tǒng)的發(fā)電能力與可靠性問題，因此在對風光電源進行設計時一定要考慮設備壽命和機組經(jīng)濟性之間的關(guān)系。所以風力發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅速。在大規(guī)模能源使用過程中對設備的壽命要求也越來越高。但是由于現(xiàn)在大部分風光互補發(fā)電站并沒有安裝兆瓦級功率轉(zhuǎn)換裝置和低電壓穿越能力強、體積大、重量輕等優(yōu)點來替代昂貴而又價格高昂設施建設費用以及環(huán)境污染問題嚴重制約了小型風電系統(tǒng)的快速推廣應用，因此我國目前還不能滿足大型電力系統(tǒng)對于風力發(fā)電技術(shù)更高標準更完善的需求。

2.3風能利用率低等缺點

我國大部分風光發(fā)電系統(tǒng)中都沒有對風力發(fā)電機組進行設計，在開發(fā)過程中會出現(xiàn)很多問題，例如:風機葉片材料選用不當。目前大多數(shù)小型風力發(fā)電機都是采用了硅鋼片材質(zhì)制成。但是由于其制造工藝不夠完善、加工工序復雜等原因?qū)е滤茈y得到大規(guī)模應用。由于風能資源和太陽能資源分布不協(xié)調(diào)，使得風力發(fā)電系統(tǒng)中所使用到的太陽能利用效率也比較低下。我國目前在開發(fā)和應用大規(guī)模風光能源時大多數(shù)都采用了分散模式。這種方式不僅僅能夠有效地提高光伏發(fā)電量、降低成本還可以減少對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成巨大破壞；而且它是一個較為復雜且技術(shù)相對缺乏的工程設計過程。

3.大規(guī)模風光發(fā)電系統(tǒng)的儲能管理策略

大規(guī)模風電并網(wǎng)運行是一個非常復雜的過程，由于風力發(fā)電和其他電力能源相互影響，因此需要大量的電源來保證其連續(xù)穩(wěn)定高效地工作。目前常用到的是分布式儲能系統(tǒng)。

3.1采用恒壓變流器

在大容量發(fā)電機出現(xiàn)故障或負載過大時可以提供足夠時間維持發(fā)電機組持續(xù)供電；當大容量機組停止運行后可通過控制逆止器將備用機組從電網(wǎng)獲得部分低峰電能向負荷提供給用戶，同時也不會影響其他電源的正常供應。在風光發(fā)電系統(tǒng)中，風能和太陽能光伏是主要的兩種能源。風力發(fā)電技術(shù)可以將其轉(zhuǎn)化為電能，而太陽電池則是直接轉(zhuǎn)換成化學電源。但是由于風光電網(wǎng)并網(wǎng)困難且容量有限、能量的不穩(wěn)定及風速變化比較大等原因使得風電機組輸出功率并不高而且波動大；所以目前世界上大部分都把開發(fā)大規(guī)模風光互補供電系統(tǒng)作為提高和改善電力市場運行質(zhì)量的重要手段之一來解決發(fā)電負荷高峰期間存在峰值電壓過低問題。

3.2降低風電裝機容量

風電是清潔能源，可以實現(xiàn)無污染，可再生能源的充分利用。而大規(guī)模風光發(fā)電并網(wǎng)運行時容易出現(xiàn)電網(wǎng)中斷問題。在風力發(fā)電機組發(fā)電量大于系統(tǒng)裝機容量時就需要進行調(diào)流器操作；當風速超過一定值時會自動關(guān)閉發(fā)電機繼續(xù)向負載供電或直接并入交變頻器等設備來滿足用電需求；同時也會導致電力輸送線路斷線、電壓波動和功率因數(shù)降低等一系列嚴重后果，因此風電場根據(jù)負荷變化及時調(diào)整其出力狀態(tài)以保證電網(wǎng)的安全運行。風力發(fā)電的隨機性和間歇性能，決定了風電在大規(guī)模地區(qū)運行時，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定。首先應合理規(guī)劃與設計風電場的容量。對風速小于或等于5m/s、大于25kW及以上大負荷和多余無備用機組進行調(diào)度安排；其次是要使系統(tǒng)具有良好經(jīng)濟效益并考慮到成本問題等因素來減少不必要的損失以及降低風力發(fā)電工程中風電比例所占比重，從而提高了電網(wǎng)安全運行水平，達到節(jié)能減排效果。

3.3提高風力發(fā)電技術(shù)水平

在開發(fā)和使用大型風機時，應該盡量選擇經(jīng)濟性較高、運行穩(wěn)定可靠的發(fā)電機組。風力發(fā)電技術(shù)的研發(fā)和應用是一項長期而艱巨且艱難地任務，需要、企業(yè)以及科研機構(gòu)等多方主體共同努力。首先，應加大對風電開發(fā)補貼力度。通過稅收政策來鼓勵風電場進行規(guī)模化建設；其次是企業(yè)要積極引進新能源與可再生能源并駕齊驅(qū)力發(fā)展新產(chǎn)業(yè)；后則應該加強對于風力發(fā)電機組的研究及研發(fā)工作和技術(shù)水平上的提高與進步從而使其性能得到進一步提升，為我國未來大規(guī)模風光發(fā)電項目的開展奠定基礎。風力發(fā)電是利用風能，在風速較高的地區(qū)，將其轉(zhuǎn)換為電能。由于風光電網(wǎng)技術(shù)不完善、設備落后等因素制約和限制了風力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展。目前我國使用多的是兆瓦級風電(MW)作為備用電源進行供電；而隨著對環(huán)境保護政策力度增大以及能源危機愈加嚴重、環(huán)境污染問題日益突出以及可再生能源開發(fā)利用率低，兆瓦級的風能已經(jīng)難以滿足需求了，因此需要增加新技術(shù)來提高其轉(zhuǎn)換效率及輸出功率大小。

3.4建立合理有效地儲存裝置

對大容量機組采用集中存儲方式進行控制，大規(guī)模風光發(fā)電系統(tǒng)的儲能方式有多種，而其存儲裝置也是多種多樣。在實際中，可以選擇適當?shù)膬Υ娣椒ā＠?風電、光伏和潮汐能等可再生能源作為主要能源進行供電；太陽能、風機或生物電池等作為輔助能源加以使用以及風力發(fā)電和光電產(chǎn)業(yè)所具有巨大潛力發(fā)展前景；小型水庫及蓄電站建設中需要大量資金投入用于發(fā)電設備設施維護與管理上等等這些都有廣泛地應用空間。在大規(guī)模風光發(fā)電系統(tǒng)中，風力發(fā)電機組是一個關(guān)鍵的組成部分，它主要承擔著風電機組自身所需功率輸出、輸送和分配任務。如果想提高其發(fā)電量及效率要將其儲能裝置進行合理有效地規(guī)劃。建立合理高效并且具有針對性的儲存設備對于大型規(guī)模小型風電站來說十分重要；而小規(guī)模光伏發(fā)電站由于技術(shù)限制難以大規(guī)模投入使用所以應該在設計時就考慮到如何能夠大程度上滿足電網(wǎng)負荷需求。

3.5加強調(diào)度管理與優(yōu)化設計

在風力發(fā)電系統(tǒng)中，風速與功率之間存在著相互影響的關(guān)系，因此需要對風電場進行加減速調(diào)節(jié)。當電網(wǎng)電壓波動時功率輸出也會隨之變化；反之則會發(fā)生變化。由于風光電源具有較強的隨機性特點和間歇特性以及大容量負載需求特點等特征使得其能夠保證一定頻率下大負荷不超過大值、同時要具備較高風速裕度并在短時間內(nèi)保持系統(tǒng)穩(wěn)定運行狀態(tài)，從而確保大規(guī)模發(fā)電對能源供應的充足率。優(yōu)化設計首先要考慮風光調(diào)度時風速大小、頻率高低以及負載能力等方面來確定優(yōu)配置方案；其次要通過建立模型得到大輸出功率點下所需有功出力與低發(fā)電成本之間函數(shù)關(guān)系式曲線圖；后根據(jù)計算得出佳風電機組的控制策略和佳運行方式。

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(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(cè)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(jié)構(gòu)，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(shù)標準

本方案遵循的標準有：

本技術(shù)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(shù)網(wǎng)絡基礎安全技術(shù)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(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)工程設計標準

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)需求響應技術(shù)要求

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

Acrel-2000

Acrel-2000系列監(jiān)控系統(tǒng)

MG

MG—微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。

4.5系統(tǒng)配置

4.5.1系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進行設計，即站控層、網(wǎng)絡層和設備層，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

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(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(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。

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(guān)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(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，并展示當前電芯的最小電壓、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(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。

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(guān)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(guān)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分*和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度百分*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(guān)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、最小值、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。

圖23曲線查詢

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(jié)構(gòu)；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。

圖26通信管理

4.6.13用戶權(quán)限管理

應具備設置用戶權(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）。可以定義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27用戶權(quán)限

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(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28故障錄波

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(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。

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*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*定和隨意修改。

圖29事故追憶

5.結(jié)束語

污水處隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的飛速發(fā)展和人民生活水平不斷提高，對能源需求量越來越大，傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電已經(jīng)不能滿足社會生產(chǎn)及經(jīng)濟建設需要。而風能、太陽能以及潮汐能等可再生能源成為新時代下炙手不可代的話題。這些清潔型能源被認為是未來世界上具有活力的資源之一；風力發(fā)電機組在電力系統(tǒng)中扮演著重要角色并為人們提供了巨大貢獻力和動力來源，而且它也可以作為電網(wǎng)的補充設備來進行電能輸出與轉(zhuǎn)換工作。

參考文獻：

[1] 竇曉波,徐忞慧,董建達,等.微電網(wǎng)改進多時間尺度能量管理模型[J].電力系統(tǒng)自動化,2016(9):45-46.

[2] 肖浩,裴瑋,孔力.基于模型預測控制的微電網(wǎng)多時間尺度協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度[J].電力系統(tǒng)自動化,2016 (18):10.75.

[3] 李德鑫,董添,常學飛,等.基于變權(quán)值自適應濾波的風光儲協(xié)調(diào)優(yōu)化控制[J].電力建設,2015(4):10,39.

1. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.5版.

2. 吳見喜.大規(guī)模風光發(fā)電系統(tǒng)中儲能管理策略研究.廣州市市政工程設計研究院,2021.