淺談充放儲(chǔ)一體化電站接入電網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用

任運(yùn)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(dòng)控制策略，利用SOC預(yù)測技術(shù)可以對充放儲(chǔ)一體化換電站的整體儲(chǔ)能電量進(jìn)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(chǔ)一體化電站與電網(wǎng)之間的互補(bǔ)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(dòng)汽車；充放儲(chǔ)一體化換電站；能量流動(dòng)控制策略

0引言

隨著電動(dòng)汽車和儲(chǔ)能技術(shù)的快速發(fā)展，具備電動(dòng)汽車換電站、充放電站、儲(chǔ)能站、梯次電池利用功能的充放儲(chǔ)一體化電站，也越來越受到關(guān)注。一體化站的運(yùn)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(yùn)行和不正常運(yùn)行狀態(tài)下充放儲(chǔ)一體化電站的能量流動(dòng)控制策略進(jìn)行探討。緊急事故狀態(tài)指電網(wǎng)發(fā)生嚴(yán)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(yùn)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(yùn)行影響不大時(shí)，本文將把他看作為電網(wǎng)處于不正常的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行探討。

1充放儲(chǔ)一體化電站簡介

電動(dòng)汽車充放儲(chǔ)一體化站要求具有充電、更換、儲(chǔ)能的功能，滿足電動(dòng)汽車能源供給，提高電池利用效率，并且能夠?qū)?chǔ)能電池以及功率、能量進(jìn)行優(yōu)化控制，與電網(wǎng)負(fù)荷進(jìn)行協(xié)調(diào)與互動(dòng)，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(shí)現(xiàn)多方共贏。為了實(shí)現(xiàn)一體化站多項(xiàng)功能，應(yīng)當(dāng)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(xiàng)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(yùn)行，完成對電動(dòng)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(hù)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(jì)劃對大量的儲(chǔ)備電池進(jìn)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(hù)區(qū)對更換下來的電池組進(jìn)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(chǔ)能站。

梯次電池利用系統(tǒng)是退役電池的再利用場所。電動(dòng)汽車用電池經(jīng)過一段時(shí)間的使用后性能會(huì)下降，當(dāng)蓄電池的動(dòng)力性能衰減到一定程度后就不適合電動(dòng)汽車?yán)^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(yùn)行服務(wù)，例如在電網(wǎng)負(fù)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(xiàn)。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(yùn)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(jì)可以進(jìn)一步發(fā)揮電池剩余價(jià)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(yùn)行時(shí)的能量流動(dòng)控制

2.1電網(wǎng)峰荷狀態(tài)

通過電池單體的SOC對整個(gè)電池系統(tǒng)的儲(chǔ)能水平進(jìn)行估算，電池系統(tǒng)的儲(chǔ)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(chǔ)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(yùn)行，一體化站的運(yùn)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(dòng)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(dòng)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(shí)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(diǎn)，每個(gè)狀態(tài)點(diǎn)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。

1. 充電站只從梯次站充電，梯次站只向充電站放電當(dāng)充電站內(nèi)儲(chǔ)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(shí)梯次站也只向充電站放電。當(dāng)充電站內(nèi)儲(chǔ)能和梯次站內(nèi)儲(chǔ)能都一般（20%～80%）時(shí)，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(fù)載的負(fù)擔(dān)。

2. 充電站只從梯次站充電，梯次站向充電站放電的同時(shí)向電網(wǎng)放電進(jìn)行一定的支持當(dāng)充電站內(nèi)儲(chǔ)能一般（20%～80%），而梯次站內(nèi)為滿容量（80%以上）時(shí)，充電站的充電需求較小，梯次站內(nèi)儲(chǔ)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。

3. 充電站同時(shí)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(dāng)充電站內(nèi)儲(chǔ)能已經(jīng)很少（低于20%），而梯次站內(nèi)儲(chǔ)能一般（20%～90%）時(shí)，單獨(dú)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(shí)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(fù)擔(dān)，在一定程度上緩解電網(wǎng)峰荷壓力。

4. 充電站不動(dòng)作，梯次站向電網(wǎng)放電當(dāng)充電站儲(chǔ)能非常高（超過80%）時(shí)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(chǔ)能非常高可以像電網(wǎng)輸出電能，即使梯次站儲(chǔ)能一般（20%～80%），也可以對電網(wǎng)進(jìn)行適度支持。

5. 充電站從電網(wǎng)充電，梯次站不動(dòng)作當(dāng)梯次站內(nèi)儲(chǔ)能非常少（20%以下），充電站為了滿足電動(dòng)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(huì)增加電網(wǎng)的負(fù)荷，如果充電站儲(chǔ)能非常少（20%以下）影響會(huì)大些；如果充電站儲(chǔ)能一般（20%～80%），電網(wǎng)只需對充電站適度充電，影響會(huì)小些。

6. 充電站和梯次站不動(dòng)作當(dāng)充電站儲(chǔ)能接近滿容量（高于80%）時(shí)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(yùn)行并處于谷荷狀態(tài)，或者電網(wǎng)已進(jìn)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(dāng)通過電網(wǎng)充電，只有當(dāng)充電站和梯次站的SOC很大時(shí)才需要對一體化站的能量流動(dòng)控制優(yōu)化，因此把儲(chǔ)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(shí)對充電站和梯次站充電充電站和梯次站的儲(chǔ)能未滿（低于80%），而電網(wǎng)處于谷荷或者輕載狀態(tài)時(shí)，電網(wǎng)對充電站和梯次站充電，用以提高負(fù)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(dòng)作當(dāng)充電站儲(chǔ)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(fù)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(dòng)作當(dāng)充電站和梯次站儲(chǔ)能為滿容量（超過80%）不需要充電，電網(wǎng)負(fù)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(dòng)作。

3城市公交充電站施工技術(shù)

當(dāng)電網(wǎng)進(jìn)入重載不正常運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，可以利用一體化站內(nèi)的所有儲(chǔ)能對電網(wǎng)進(jìn)行支持。如果充電站和梯次站的SOC很大，那么都應(yīng)當(dāng)向電網(wǎng)放電，只有當(dāng)充電站和梯次站的S0C很小時(shí)才需要對一體化站的能量流動(dòng)控制優(yōu)化。因此將電池系統(tǒng)的儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(gè)站均優(yōu)先對電網(wǎng)進(jìn)行電能支持，輔助電網(wǎng)改善重載程度，將電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)整到正常的狀態(tài)中。此時(shí)的放電策略在實(shí)際操作中應(yīng)根據(jù)兩個(gè)站的儲(chǔ)能水平以及變化過程，當(dāng)儲(chǔ)能接近滿容量的時(shí)候可全力放電，而儲(chǔ)能減少至接近不足狀態(tài)時(shí)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(dòng)作如果充電站容量尚未耗盡（超過20%），可根據(jù)自身的儲(chǔ)能水平對電網(wǎng)進(jìn)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(jìn)行支持。實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)避免這種情況出現(xiàn)。

3）充電站不動(dòng)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(jìn)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(chǔ)能水平對電網(wǎng)進(jìn)行放電支持。

4）充電站和梯次站不動(dòng)作充電站和梯次站儲(chǔ)能非常不足（低于20%），即使電網(wǎng)有需求也無法對電網(wǎng)進(jìn)行支持。實(shí)際運(yùn)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(tái)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(yàn)，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(chǔ)能系統(tǒng)以及充電站的接入，*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)、充電站運(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)，促進(jìn)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。

4.2平臺(tái)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(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充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案

5.1實(shí)時(shí)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(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)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(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。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(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、充電站及總體負(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(fēng)電信息、儲(chǔ)能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)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(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報(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、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對系統(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3儲(chǔ)能系統(tǒng)界面

本界面主要用來展示本系統(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4儲(chǔ)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(yùn)行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。

圖5儲(chǔ)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6儲(chǔ)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(chǔ)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(shí)針對交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖8儲(chǔ)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(shí)針對直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖9儲(chǔ)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(yùn)行狀態(tài)、STS運(yùn)行狀態(tài)及STS故障告警等。

圖10儲(chǔ)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(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11儲(chǔ)能電池簇運(yùn)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(chǔ)能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當(dāng)前電芯的電壓、溫度值及所對應(yīng)的位置。

5.1.3風(fēng)電界面

圖12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(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報(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、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對系統(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(fèi)用，變化曲線、各個(gè)充電站的運(yùn)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(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

5.1.6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(shí)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(dòng)生成發(fā)電計(jì)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(yù)測界面

5.1.7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、防逆流、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。

具體策略根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況（如儲(chǔ)能柜數(shù)量、負(fù)載功率、光伏系統(tǒng)能力等）進(jìn)行接口適配和策略調(diào)整，同時(shí)支持定制化需求。

圖16策略配置界面

5.1.8運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備*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、總無功功率、正向有功電能、尖峰平谷時(shí)段電量等。

圖17運(yùn)行報(bào)表

5.1.9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18實(shí)時(shí)告警

5.1.10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19歷史事件查詢

5.1.11電能質(zhì)量監(jiān)測

應(yīng)可以對整個(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，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)測點(diǎn)的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點(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(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、*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(dòng)作或返回）、波形號、越限值、故障持續(xù)時(shí)間、事件發(fā)生的時(shí)間。

圖20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

5.1.12遙控功能

應(yīng)可以對整個(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21遙控功能

5.1.13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。

圖22曲線查詢

5.1.14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)行以來任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的發(fā)電、用電、充放電情況，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；對系統(tǒng)運(yùn)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(shí)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(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析。

圖23統(tǒng)計(jì)報(bào)表

5.1.15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24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)?，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。

5.1.16通信管理

可以對整個(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。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，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25通信管理

5.1.17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26用戶權(quán)限

5.1.18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(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27故障錄波

5.1.19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)可由用戶隨意修改。

5.2硬件及其配套產(chǎn)品

6結(jié)束語

采用充放儲(chǔ)一體化站接入電網(wǎng)下的能量單元流動(dòng)控制策略，根據(jù)S0C預(yù)測技術(shù)得到的充放儲(chǔ)一體化換電站儲(chǔ)能電量的估計(jì)，結(jié)合電網(wǎng)的各種運(yùn)行狀態(tài)，通過合理的控制策略，可以實(shí)現(xiàn)充放儲(chǔ)一體化電站與電網(wǎng)之間的互補(bǔ)支持，有利于電網(wǎng)減少負(fù)荷峰谷差的壓力，提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)然，在制定控制策略時(shí)，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(dòng)力性能較差，故當(dāng)電網(wǎng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，充電站只充不放；僅當(dāng)電網(wǎng)處于重載不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，才由充電站放電對電網(wǎng)進(jìn)行支持。

此外，一體化站和電網(wǎng)的互動(dòng)還可以改善電網(wǎng)供電的電能質(zhì)量，特別是當(dāng)區(qū)域內(nèi)有多個(gè)一體化站時(shí)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(dá)標(biāo)時(shí)，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(bǔ)償電流進(jìn)行治理，包括負(fù)荷電壓波動(dòng)補(bǔ)償、諧波治理以及無功補(bǔ)償。

我國的儲(chǔ)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(chǔ)能技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)力量，引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)進(jìn)行有序研發(fā)，帶領(lǐng)儲(chǔ)能行業(yè)健康良性發(fā)展，為儲(chǔ)能技術(shù)的大規(guī)模推廣奠定良好的基礎(chǔ)。為了加快儲(chǔ)能行業(yè)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，應(yīng)盡快完善和落實(shí)各種支持措施，包括制定產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、財(cái)稅政策、電價(jià)政策、儲(chǔ)能電價(jià)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(jī)構(gòu)，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)和制定配套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，提高示范工程推廣力度。企業(yè)應(yīng)該進(jìn)一步推進(jìn)研發(fā)示范，通過示范項(xiàng)目積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，企業(yè)還要加快儲(chǔ)能設(shè)備產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，努力創(chuàng)新提高設(shè)備國產(chǎn)化率，提高儲(chǔ)能設(shè)備的質(zhì)量降低儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資成本，提高電網(wǎng)儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

【1】張文亮,丘明,來小康．儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng) 用[J].電網(wǎng)技術(shù),2008，32(7)：1 9．

【2】賀興,艾芋.電動(dòng)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(chǔ)一體化電站接入電網(wǎng)的能量流動(dòng)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(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版.

作者簡介

任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。