任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘 要：為了更好地協(xié)調(diào)和控制以家庭為單位的微電網(wǎng)能量利用，對(duì)基于微網(wǎng)的戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行研究。針對(duì)戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)中的工作模式、儲(chǔ)能電池組容量配置、電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)、能量管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，并通過(guò)掛網(wǎng)試運(yùn)行進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。測(cè)試驗(yàn)證結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)入戶功率具有有效可靠的調(diào)節(jié)能力，能有效的進(jìn)行能量控制。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)；戶用儲(chǔ)能；能量管理電池管理系統(tǒng)（BMS）；試驗(yàn)驗(yàn)證

?0 引言

近年來(lái)，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的戶用儲(chǔ)能市場(chǎng)開(kāi)始井噴，尤其是國(guó)外市場(chǎng)已經(jīng)非常火熱。戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)相當(dāng)于一個(gè)小型的儲(chǔ)能電站，在用電低峰時(shí)段，可對(duì)其中電池組進(jìn)行充電，用以在用電高峰時(shí)段或斷電情況下使用，從而達(dá)到削峰填谷的效果，同時(shí)可以用來(lái)均衡家用用電負(fù)荷，節(jié)省家庭電費(fèi)開(kāi)支。結(jié)合各城區(qū)及城市電網(wǎng)可形成微電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)離/并網(wǎng)的雙模式運(yùn)行，根據(jù)負(fù)荷、儲(chǔ)能能量、電網(wǎng)、和電價(jià)進(jìn)行運(yùn)行策略的調(diào)整，來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化和用戶收益較大化。因此，對(duì)戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究具有重大意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，也符合的“雙碳"政策和目標(biāo)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)均對(duì)戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)，開(kāi)展了相關(guān)研究，已有部分項(xiàng)目完成了成功試點(diǎn)。為了更好地協(xié)調(diào)和控制以家庭為單位的微電網(wǎng)能量利用，本文對(duì)基于微電網(wǎng)的戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。

1 戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)

戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)可劃分為離網(wǎng)、并網(wǎng)、并離網(wǎng)切換型三類。并離網(wǎng)切換型應(yīng)對(duì)不同工況和抗外部干擾能力強(qiáng)，供電可靠性高，并且具有靈活的管理系統(tǒng)。可根據(jù)電網(wǎng)、負(fù)荷、儲(chǔ)能及電價(jià)進(jìn)行運(yùn)行策略調(diào)整，用電低谷期自行充電，以備用電高峰或斷電時(shí)使用，提高了用戶的收益。

并離網(wǎng)切換型戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)主要構(gòu)成部件有雙向儲(chǔ)能變流器、儲(chǔ)能電池組、并網(wǎng)及計(jì)量設(shè)備、公共電網(wǎng)、負(fù)載設(shè)備、光伏組件。目前儲(chǔ)能系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方式可分為交流并網(wǎng)型和直流并網(wǎng)型兩類。圖1和圖2分別為兩種并網(wǎng)類型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)根據(jù)容量配置級(jí)別，通常采用直流耦合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并且方便接入光伏擴(kuò)展組件。

2 關(guān)鍵技術(shù)研究

針對(duì)戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究，本文從系統(tǒng)工作模式、儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置、電池管理系統(tǒng)（BMS）、能量管理系統(tǒng)（EMS）等方面開(kāi)展研究。

2.1 系統(tǒng)工作模式

戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)存在充電、放電以及待機(jī)三種工作模式，通過(guò)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)以及各用電負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)，進(jìn)行不同模式切換。在未接入光伏的運(yùn)行情況下，戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作模式主要依據(jù)家庭負(fù)載總功率以及電池SOC情況作為控制切換條件。

如圖3所示，設(shè)定家庭總負(fù)載功率PN，當(dāng)家庭所有負(fù)載的功率處于PN 范圍內(nèi)時(shí)，戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)投入供電模式一（充電模式），家庭所有負(fù)荷全部由市電供電，同時(shí)通過(guò)高電對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)組進(jìn)行充電，直至充滿或高于SOC上限值時(shí)，系統(tǒng)切換為待機(jī)工作模式。

如圖4所示，當(dāng)家庭所有的負(fù)載功率超過(guò)PN時(shí)，戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)投入供電模式二（放電模式），家庭所有負(fù)荷由儲(chǔ)能系統(tǒng)和市電同時(shí)供電，直至電池量較低或低于SOC下限值時(shí)，提示降低輸出功率至PN以下，系統(tǒng)切換為待機(jī)工作模式。

2.2 儲(chǔ)能電池組容量配置

在儲(chǔ)能電池組的容量配置上，主要考慮兩個(gè)因素：

1. 根據(jù)用戶用電的整體需求，對(duì)儲(chǔ)能電池組的容量配置進(jìn)行分析與確定。戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)容量主要根據(jù)戶用總負(fù)荷大小決定，需保證特殊情況下必要用電設(shè)備的正常運(yùn)行，所以在配置容量時(shí)，需考慮系統(tǒng)的自給時(shí)間，即離網(wǎng)戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)在沒(méi)有任何外界能量來(lái)源時(shí)，僅由儲(chǔ)能電池組進(jìn)行電能輸送，仍可保證所有設(shè)備正常運(yùn)行的時(shí)長(zhǎng)。

（2）儲(chǔ)能電池通過(guò)串并聯(lián)組合實(shí)現(xiàn)所需的電壓等級(jí)和儲(chǔ)能容量，串并聯(lián)方式需要依據(jù)實(shí)際需求合理設(shè)置。具體計(jì)算公式如下：

Q ? P /V (1)

N串 ?V /V0 (2)

N并 ? Q / Q0 (3)

式中，P為儲(chǔ)能系統(tǒng)配置的總能量（kWh），Q為系統(tǒng)中儲(chǔ)能電池組的額定容量（Ah），Q0為電池單體的額定容量，V為電池組的額定工作電壓，V0為電池的單體額定工作電壓，N串和N并分別為儲(chǔ)能電池組的串、并聯(lián)數(shù)量。

2.3 電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)（BMS系統(tǒng)）

BMS系統(tǒng)由電池組的管理終端BMU和電池單體管理終端BCU組成兩級(jí)構(gòu)架，如圖5所示。

BCU作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的基礎(chǔ)管理功能單元，主要負(fù)責(zé)電池單體中電量、溫度、電流、電壓等信息進(jìn)行采集，并通過(guò)通訊將采集的數(shù)據(jù)上傳給BMU。BMU通過(guò)對(duì)BCU上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，下發(fā)控制指令，實(shí)現(xiàn)電池單體之間SOC均衡，并適配合理的溫控策略，對(duì)出現(xiàn)異常的電池組發(fā)出報(bào)警進(jìn)行保護(hù)。

BMS系統(tǒng)對(duì)電池組的控制功能主要有：對(duì)電池單體的溫度、電流和電壓進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)與儲(chǔ)能變流器以及上位機(jī)進(jìn)行通信，可對(duì)電池組提供過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流、過(guò)溫、適中保護(hù)及告警等功能。

2.4 能量管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)中EMS的設(shè)計(jì)一般采用戶用能量管理系統(tǒng)（HEMS）模式，這種模式在結(jié)構(gòu)上對(duì)分散型用戶具有較好的適配性，每戶儲(chǔ)能系統(tǒng)獨(dú)立構(gòu)成，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖6所示。采集模塊輸送實(shí)時(shí)能量信息至EMS控制核心，并儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)庫(kù)，控制器通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)分析處理，選取優(yōu)化控制策略，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行管理。用戶可通過(guò)人機(jī)交互界面、移動(dòng)終端查詢系統(tǒng)相關(guān)信息，并可以對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行操作。EMS可以與電網(wǎng)進(jìn)行雙向的信息交互，上傳本地的用電信息，下載實(shí)時(shí)電價(jià)。

3 Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)概述

3.1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(mén)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，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)在安全穩(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)在物理上分為三個(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。

3.2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(shū)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)范的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(wèn)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)的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

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

3.4型號(hào)說(shuō)明

4系統(tǒng)配置

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

5系統(tǒng)功能

5.1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(kāi)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(kāi)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。

5.1.1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。

5.1.2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(kāi)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)前電芯的大、小電壓、溫度值及所對(duì)應(yīng)的位置。

5.1.3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。

5.1.4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。

5.1.5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(huà)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。

5.2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

5.3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

5.4運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備規(guī)定時(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(wú)功功率、正向有功電能等。

圖18運(yùn)行報(bào)表

5.5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

5.6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

5.7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、三相電壓不平衡度和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度和正序/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(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

5.8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

5.9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

5.10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

5.11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?/p>

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(jì)等信息。

5.12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(kāi)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

5.13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）。可以定義不同級(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

5.14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(kāi)關(guān)量波形。

圖28故障錄波

5.15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(kāi)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)可由用戶規(guī)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)束語(yǔ)

本文對(duì)基于微電網(wǎng)的戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行研究，分別從系統(tǒng)工作模式、儲(chǔ)能電池組容量配置、電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)、能量管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)微電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、發(fā)用電預(yù)測(cè)、儲(chǔ)能調(diào)度優(yōu)化和信息綜合管理。本系統(tǒng)已在電力研究院和多個(gè)能源電力公司推廣運(yùn)行,達(dá)到其微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行,具有推廣應(yīng)用價(jià)值,有助于綠色、節(jié)能微電網(wǎng)的推廣。

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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。