化學(xué)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在并網(wǎng)型新能源發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用研究分析

安科瑞 陳聰

0引言

隨著中國(guó)“雙碳”目標(biāo)的提出，以風(fēng)電、光伏發(fā)電為主的新能源發(fā)電裝機(jī)容量呈逐年上漲趨勢(shì)。同時(shí)，受局部氣候的影響，新能源發(fā)電的輸出功率易出現(xiàn)急劇爬升或陡降的情況，這給電力系統(tǒng)的調(diào)頻裕度帶來(lái)了挑戰(zhàn)。由于新能源發(fā)電的輸出功率特性和較為復(fù)雜的并網(wǎng)阻抗特性，在大規(guī)模集中式并網(wǎng)或分布式并網(wǎng)的情況下，電力系統(tǒng)易出現(xiàn)頻率振蕩的情況，引發(fā)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題，影響負(fù)荷的用電安全性。而結(jié)合儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)用電負(fù)荷的削峰填谷，緩解火電機(jī)組的調(diào)峰壓力；此外，以儲(chǔ)能系統(tǒng)作為一次調(diào)頻，能夠平衡電力系統(tǒng)的用電負(fù)荷波動(dòng)，使電力系統(tǒng)頻率在允許范圍內(nèi)波動(dòng)。

國(guó)內(nèi)外開展了許多關(guān)于儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究，比如：[1-3]介紹了儲(chǔ)能系統(tǒng)的前景和優(yōu)勢(shì)；[4-5]對(duì)發(fā)電側(cè)、用電側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行了成本和收益分析；[6-7]對(duì)儲(chǔ)能控制管理系統(tǒng)進(jìn)行了研究，提高了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性；[8-9]分別對(duì)光儲(chǔ)一體化項(xiàng)目和海上風(fēng)電項(xiàng)目的配套儲(chǔ)能系統(tǒng)方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究，緩解了電力系統(tǒng)調(diào)峰壓力，并提高了能源利用率；[10]對(duì)混合儲(chǔ)能方案的優(yōu)選及其優(yōu)化配置模型進(jìn)行了研究，探討了多種靈活性調(diào)節(jié)資源優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)下的獨(dú)立于新型電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的混合儲(chǔ)能優(yōu)化配置策略與多環(huán)節(jié)聯(lián)動(dòng)的混合儲(chǔ)能均衡配置策略。

為了更好地改善新能源發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，本文針對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在并網(wǎng)型新能源發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用及作用進(jìn)行分析；并以某光儲(chǔ)一體化微電網(wǎng)項(xiàng)目為例，對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行研究。

1儲(chǔ)能系統(tǒng)概述

儲(chǔ)能系統(tǒng)是指通過(guò)一種或多種技術(shù)手段，將電能、熱能、化學(xué)能、機(jī)械能等能量形式儲(chǔ)存起來(lái)，并在需要時(shí)將儲(chǔ)存的能量釋放出來(lái)，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景下能源需求的系統(tǒng)。它在能源領(lǐng)域中起著調(diào)節(jié)能源供需、提高能源利用效率、增強(qiáng)能源系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性等重要作用。

2儲(chǔ)能系統(tǒng)的組成

2.1儲(chǔ)能單元

是儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存和釋放，如電池、飛輪、壓縮空氣容器等。

2.2能量轉(zhuǎn)換單元

主要包括變流器等設(shè)備，其作用是實(shí)現(xiàn)電能與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)換，以及對(duì)電能的變換和控制，以滿足不同設(shè)備和負(fù)載的需求。

2.3管理系統(tǒng)

用于監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，包括電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)，以及對(duì)儲(chǔ)能單元進(jìn)行充放電控制、故障診斷、能量調(diào)度等，以確保儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4輔助設(shè)備

如冷卻系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、監(jiān)控設(shè)備等，為儲(chǔ)能系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供保障和支持。

3儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景

3.1電力系統(tǒng)

在發(fā)電側(cè)，可用于調(diào)節(jié)可再生能源發(fā)電的間歇性和波動(dòng)性，提高發(fā)電的穩(wěn)定性和可靠性；在電網(wǎng)側(cè)，可用于電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻、電壓支撐、緩解輸電擁堵等，提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率和靈活性；在用戶側(cè)，可作為分布式能源存儲(chǔ)裝置，實(shí)現(xiàn)用戶的能源自給自足，降低用電成本，同時(shí)也可用于應(yīng)急備用電源。

3.2交通運(yùn)輸

主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車、電動(dòng)公交車等電動(dòng)交通工具，為車輛提供動(dòng)力能源，實(shí)現(xiàn)車輛的*排放或低排放運(yùn)行。

3.3工業(yè)領(lǐng)域

可用于一些對(duì)能源供應(yīng)穩(wěn)定性要求較高的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，如鋼鐵、化工等行業(yè)，作為備用電源或用于調(diào)節(jié)生產(chǎn)過(guò)程中的能源需求，提高生產(chǎn)的連續(xù)性和效率。

3.4通信領(lǐng)域

作為通信基站的備用電源，確保在電網(wǎng)停電等情況下，通信設(shè)備能夠持續(xù)運(yùn)行，保障通信的暢通。

4電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在并網(wǎng)型新能源發(fā)電系統(tǒng)中的作用

本文以包括風(fēng)電和光伏發(fā)電的新能源發(fā)電系統(tǒng)為例，對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在此種并網(wǎng)型新能源發(fā)電系統(tǒng)中的作用進(jìn)行分析。本文以包括風(fēng)電和光伏發(fā)電的新能源發(fā)電系統(tǒng)為例，對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在此種并網(wǎng)型新能源發(fā)電系統(tǒng)中的作用進(jìn)行分析。

4.1削峰填谷

新能源發(fā)電在一天內(nèi)的長(zhǎng)時(shí)間波動(dòng)性及其與用電負(fù)荷的不匹配性，即反調(diào)峰特性，導(dǎo)致其并網(wǎng)后將增加電力系統(tǒng)在上調(diào)和下調(diào)時(shí)的備用容量需求。在夜晚用電高峰期(一般為19:00～22:00時(shí)段)，光伏發(fā)電無(wú)電力輸出；而風(fēng)力發(fā)電往往可能在全天負(fù)荷*低點(diǎn)(即24:00時(shí))出現(xiàn)滿功率發(fā)電的情況，導(dǎo)致1年中將會(huì)出現(xiàn)一定比例的因輸送通道能力不足而“棄光”和“棄風(fēng)”的現(xiàn)象。針對(duì)上述情況，儲(chǔ)能系統(tǒng)可將風(fēng)電在全天負(fù)荷*低點(diǎn)時(shí)所發(fā)電能進(jìn)行存儲(chǔ)，在夜晚用電高峰期再釋放出來(lái)，將電量在時(shí)間上進(jìn)行平移，以*大限度地利用傳輸線路匹配負(fù)荷用電趨勢(shì)，同時(shí)減少電力系統(tǒng)對(duì)火電機(jī)組上調(diào)和下調(diào)的容量需求，達(dá)到削峰填谷的目的。

新能源發(fā)電通過(guò)配置電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可有效限制等效用電負(fù)荷(即給定的日用電負(fù)荷和新能源發(fā)電輸出功率的總和)，使其處于新能源發(fā)電上網(wǎng)*大有效功率和*小有效功率范圍以內(nèi)，避免了新能源發(fā)電限發(fā)和甩用電負(fù)荷的行為，提高了電力系統(tǒng)對(duì)新能源發(fā)電的消納能力，同時(shí)也可降低電力系統(tǒng)對(duì)備用容量的需求，提高電力系統(tǒng)整體運(yùn)行效率。

4.2穩(wěn)定電力系統(tǒng)

新能源發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的短時(shí)變化率應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求。目前，電力系統(tǒng)對(duì)并網(wǎng)型新能源發(fā)電系統(tǒng)的有功功率變化限值的要求如表1所示。

表1電力系統(tǒng)對(duì)并網(wǎng)型新能源發(fā)電系統(tǒng)的有功功率變化限值

平滑新能源發(fā)電并網(wǎng)時(shí)的波動(dòng)性是指通過(guò)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)控制新能源電力的存儲(chǔ)和釋放，使電池儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出的有功功率PBES與新能源發(fā)電輸出的有功功率PNE的總和P的波動(dòng)變化量滿足表1中的限值要求。0電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的有功功率控制算法主要包括兩種，分別為逐點(diǎn)限值法和低通濾波法。0采用逐點(diǎn)限值法時(shí)，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)j時(shí)刻輸出的有功功率PBES(j)的取值范圍可表示為：

式中：ΔP10(j)為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)j時(shí)刻輸出的有功功率與其過(guò)去10min內(nèi)輸出的有功功率之間的變化量；Py,10為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)10min內(nèi)*大允許波動(dòng)功率；ΔP1(j)為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)j時(shí)刻輸出的有功功率與其過(guò)去1min內(nèi)輸出的有功功率之間的變化量；Py,1為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)1min內(nèi)*大允許波動(dòng)功率。0低通濾波法通過(guò)低通濾波器對(duì)輸入信號(hào)的幅值進(jìn)行加減處理，使輸出的信號(hào)更為平滑。采用低通濾波法時(shí)，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)j時(shí)刻輸出的有功功率可表示為：

式中：τ為時(shí)間常數(shù)；t為控制周期；P(j)、P(j–1)分別為j、j–1時(shí)刻的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)與新能源發(fā)電系統(tǒng)輸出的有功功率的總和。0時(shí)間常數(shù)可表示為：

式中：fc為低通濾波器的截止頻率。

4.3一次調(diào)頻

一次調(diào)頻主要為應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)短期的用電負(fù)荷快速波動(dòng)，在電力系統(tǒng)頻率超限情況下，自主向電力系統(tǒng)進(jìn)行有功功率支持或有功功率吸納的行為。電力系統(tǒng)對(duì)不同類型能源的一次調(diào)頻要求不盡相同，比如：對(duì)火電的一次調(diào)頻控制死區(qū)要求為50±0.033Hz；對(duì)水電的要求為50±0.05Hz；對(duì)光伏發(fā)電的要求為50±0.06Hz；對(duì)風(fēng)電的要求為50±0.10Hz。

儲(chǔ)能系統(tǒng)的一次調(diào)頻是指其根據(jù)電力系統(tǒng)頻率的實(shí)時(shí)變化情況來(lái)調(diào)整自身輸出或吸收的有功功率，以便于迅速響應(yīng)電力系統(tǒng)用電負(fù)荷波動(dòng)，從而維持電力系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定性。該調(diào)頻方式具有響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)精度高的特點(diǎn)，是保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要方式。相較于火電機(jī)組，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以更快地響應(yīng)電力系統(tǒng)的頻率變化，且可以獨(dú)立或與新能源一起承擔(dān)一次調(diào)頻。根據(jù)相關(guān)的電力系統(tǒng)雙細(xì)則考核，新能源發(fā)電配套儲(chǔ)能系統(tǒng)后，能夠完成或改善其在調(diào)峰、一次調(diào)頻等方面的功能。對(duì)于300MW火電機(jī)組而言，其一次調(diào)頻的限幅為額定容量的8%，即24MW；火電機(jī)組一次調(diào)頻負(fù)荷調(diào)整量為每赫茲160MW，頻率偏差為0.033～0.183Hz，對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)功率為0～24MW，每次超限后火電機(jī)組的輸出功率都為±0.2%的額定功率，即±600kW。按照上述技術(shù)要求，假設(shè)一次調(diào)頻交由電池儲(chǔ)能系統(tǒng)獨(dú)立承擔(dān)，則電池儲(chǔ)能系統(tǒng)單次充放電工作時(shí)間僅為10s左右，且可認(rèn)為上下頻率超限的概率大致相當(dāng)，則配置600kW/0.5h的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)較為適宜。若再輔助合理的電荷狀態(tài)(SOC)管理策略，雖然每日電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電循環(huán)次數(shù)較多，但其儲(chǔ)能電池基本在50%SOC附近淺充淺放，充放電深度范圍較小，確保了儲(chǔ)能電池的使用壽命。

此外，為了進(jìn)一步減少電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量，同時(shí)使儲(chǔ)能電池運(yùn)行在合理的SOC范圍內(nèi)，可采用雙邊界改進(jìn)型平滑控制算法，通過(guò)頻繁動(dòng)作，優(yōu)化運(yùn)行中儲(chǔ)能電池的SOC，進(jìn)一步減少電力系統(tǒng)對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)容量的需求。

5應(yīng)用案例

5.1項(xiàng)目介紹及主要設(shè)備

以某光儲(chǔ)一體化微電網(wǎng)項(xiàng)目為例進(jìn)行分析。該項(xiàng)目由裝機(jī)容量為800kW的光伏發(fā)電系統(tǒng)、容量為250kW/500kWh的磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)及用戶用電負(fù)荷組成。磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的*高電壓等級(jí)為10kV；光伏電力在滿足自用有富余時(shí)，將電力存儲(chǔ)在磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中，然后在用電高峰期將電力供給電網(wǎng)。該項(xiàng)目的主要設(shè)備清單如表2所示。

表2本項(xiàng)目的主要設(shè)備清單

5.2微電網(wǎng)的主要運(yùn)行功能

5.2.1儲(chǔ)能系統(tǒng)“黑啟動(dòng)”

該微電網(wǎng)會(huì)將光伏發(fā)電余電存儲(chǔ)在磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中，以備不時(shí)之需。當(dāng)市電網(wǎng)失電時(shí)，微電網(wǎng)與電網(wǎng)的公共連接點(diǎn)斷開，磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)“黑啟動(dòng)”，即由儲(chǔ)能系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)向負(fù)載供電，而無(wú)需使用市電網(wǎng)電力。

5.2.2電壓-電流雙閉環(huán)運(yùn)行模式

磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出采用兩段母線，當(dāng)一段母線下多組儲(chǔ)能電池運(yùn)行于電壓-電流雙閉環(huán)模式時(shí)，另一段母線則運(yùn)行于微電網(wǎng)并網(wǎng)控制策略下。在電壓-電流雙閉環(huán)運(yùn)行模式下，可實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能電池的充放電控制，確保儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和充放電效率，從而維持直流母線電壓的平衡。

5.2.3能量管理系統(tǒng)(EMS)

EMS用于保障微電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全、可靠運(yùn)行和光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化利用，其具有數(shù)據(jù)及狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備管理與系統(tǒng)故障保護(hù)、信息存儲(chǔ)與記錄、配網(wǎng)自動(dòng)化、智能計(jì)量、智能用電、視頻及環(huán)境監(jiān)控、綜合能量管理等功能。

5.3儲(chǔ)能系統(tǒng)的收益測(cè)算

本微電網(wǎng)中的磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)主要運(yùn)行在可實(shí)現(xiàn)削峰填谷的經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行模式下，即在用電低谷期，由電網(wǎng)向其充電；在白天用電高峰期，則釋放能量，為電網(wǎng)供電。0當(dāng)項(xiàng)目所在地的峰谷電價(jià)差為0.7元/kWh時(shí)，在磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電深度為90%的情況下，該儲(chǔ)能系統(tǒng)的年收益為0.7×500×90%×365≈11.5萬(wàn)元。另外，本項(xiàng)目配套儲(chǔ)能系統(tǒng)后，在節(jié)省電費(fèi)的同時(shí)，還可以降低所需箱變的功率，節(jié)省箱變的購(gòu)買費(fèi)用。

6安科瑞Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)解決方案

6.1概述

安科瑞Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具有完善的儲(chǔ)能監(jiān)控與管理功能，涵蓋了儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細(xì)信息，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。在應(yīng)用上支持能量調(diào)度，具備計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、備用電源等控制功能。系統(tǒng)對(duì)電池組性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及歷史數(shù)據(jù)分析、根據(jù)分析結(jié)果采用智能化的分配策略對(duì)電池組進(jìn)行充放電控制，優(yōu)化了電池性能，提高電池壽命。系統(tǒng)支持Windows操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQLServer。本系統(tǒng)既可以用于儲(chǔ)能一體柜，也可以用于儲(chǔ)能集裝箱，是專門用于儲(chǔ)能設(shè)備管理的一套軟件系統(tǒng)平臺(tái)。

6.2適用場(chǎng)合

(1)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(wú)電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

(2)工商業(yè)儲(chǔ)能四大應(yīng)用場(chǎng)景

1）工廠與商場(chǎng)：工廠與商場(chǎng)用電習(xí)慣明顯，安裝儲(chǔ)能以進(jìn)行削峰填谷、需量管理，能夠降低用電成本，并充當(dāng)后備電源應(yīng)急；

2）光儲(chǔ)充電站：光伏自發(fā)自用、供給電動(dòng)車充電站能源，儲(chǔ)能平抑大功率充電站對(duì)于電網(wǎng)的沖擊；

3）微電網(wǎng)：微電網(wǎng)具備可并網(wǎng)或離網(wǎng)運(yùn)行的靈活性，以工業(yè)園區(qū)微網(wǎng)、海島微網(wǎng)、偏遠(yuǎn)地區(qū)微網(wǎng)為主，儲(chǔ)能起到平衡發(fā)電供應(yīng)與用電負(fù)荷的作用；

4）新型應(yīng)用場(chǎng)景：工商業(yè)儲(chǔ)能積極探索融合發(fā)展新場(chǎng)景，已出現(xiàn)在5G基站、換電重卡、港口岸電等眾多應(yīng)用場(chǎng)景。

6.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

6.4系統(tǒng)功能

6.4.1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(wú)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。

6.4.1.1光伏界面

圖3光伏系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)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。

6.4.1.2儲(chǔ)能界面

圖4儲(chǔ)能系統(tǒng)界面

本界面主要用來(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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(lái)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)前電芯的電壓、溫度值及所對(duì)應(yīng)的位置。

6.4.1.3風(fēng)電界面

圖13風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)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。

6.4.1.4充電樁界面

圖14充電樁界面

本界面用來(lái)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。

6.4.1.5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(guò)不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

6.4.2發(fā)電預(yù)測(cè)

系統(tǒng)應(yīng)可以通過(guò)歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、未來(lái)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

6.4.3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

6.4.4運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路的運(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(wú)功功率、正向有功電能等。

圖18運(yùn)行報(bào)表

6.4.5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

6.4.6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

6.4.7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）在供電系統(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、正序/負(fù)序/零序電壓值、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(wú)功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無(wú)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(cè)：在電能質(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、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

6.4.8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(guò)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

6.4.9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(wú)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

6.4.10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(lái)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

6.4.11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)；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)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)?，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。

6.4.12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(guò)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

6.4.13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(guò)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

6.4.14故障錄波

應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過(guò)程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過(guò)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

6.4.15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*10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)可隨意修改。

圖29事故追憶

6.5系統(tǒng)硬件配置清單

7結(jié)論

本文針對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在并網(wǎng)型新能源發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用及作用進(jìn)行了分析，并以某光儲(chǔ)一體化微電網(wǎng)項(xiàng)目為例，對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了研究。分析結(jié)果顯示：在并網(wǎng)型新能源發(fā)電系統(tǒng)中，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)主要具有削峰填谷、穩(wěn)定電力系統(tǒng)和一次調(diào)頻的作用?；谒龉鈨?chǔ)一體化微電網(wǎng)項(xiàng)目所在地的峰谷電價(jià)差，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行在削峰填谷經(jīng)濟(jì)性模式下時(shí)可實(shí)現(xiàn)約11.5萬(wàn)元的年收益；并且在節(jié)省電費(fèi)的同時(shí)，還可以節(jié)省箱變的購(gòu)買費(fèi)用。由此可知，儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用不僅可提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性，還能達(dá)到一定的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]郭志剛.儲(chǔ)能系統(tǒng)分析及其在新能源項(xiàng)目中的應(yīng)用前景[J].電力設(shè)備管理，2022(4):108-111.

[2]王瑞.儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景初探[J].電力設(shè)備管理，2022(12):85-87.194.

[3]譚博.電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)頻的優(yōu)勢(shì)研究[J].神州，2017(25):282.

[4]周志天.全生命周期視角下儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性研究[D].上海:上海財(cái)經(jīng)大學(xué)，2022.

[5]彭莎.電力市場(chǎng)環(huán)境下用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)及效益研究[D].北京:華北電力大學(xué)，2022.

[6]張汀，雷勇，王小昔.考慮S0C均衡的直流微網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略研究[J].電源技術(shù)，2023.47(8):1099-1104.

[7]馬幼捷，張超，周雪松.基于自抗擾的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略[J].電源技術(shù)，2023,47(1):122-126.

[8]樂源，張賀.光儲(chǔ)一體化項(xiàng)目電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)研究[J].電力設(shè)備管理，2023(5):111-113.

[9]楊源，陳永淑，陳亮.海上風(fēng)電配套儲(chǔ)能系統(tǒng)方案研究[J].中國(guó)勘察設(shè)計(jì)，2022(增刊2):59-61.

[10]張婷.新型電力系統(tǒng)混合儲(chǔ)能方案優(yōu)選及優(yōu)化配置模型研究[D].北京:華北電力大學(xué)，2022.

[11]楊建林,王偉,楊思賢.電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在并網(wǎng)型新能源發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].太陽(yáng)能,2024,(12):79-83.DOI:10.19911/j.1003-0417.tyn20240104.03.

[12]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版