淺談基于模型預(yù)測(cè)的微電網(wǎng)混合儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)

任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘 要:針對(duì)由蓄電池和氫儲(chǔ)能裝置的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，提出一種基于模型預(yù)測(cè)－動(dòng)態(tài)規(guī)劃的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理策略，協(xié)調(diào)能源并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊、降低系統(tǒng)能量損耗和儲(chǔ)能運(yùn)行成本建立混合儲(chǔ)能系統(tǒng)功率預(yù)測(cè)模型。構(gòu)建懲罰函數(shù)將三個(gè)評(píng)價(jià)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單一目標(biāo)求解，約束儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量、功率等指標(biāo)，并采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法優(yōu)化蓄電池充、放電控制，算例結(jié)果表明，該控制策略協(xié)調(diào)了混合儲(chǔ)能的功率分配，具有更好的并網(wǎng)平波抵制效果，降低能耗效果，使微網(wǎng)運(yùn)行具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞:混合儲(chǔ)能、模型預(yù)測(cè)、動(dòng)態(tài)規(guī)劃

0 引言

集成光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、蓄電池－氫儲(chǔ)能混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的交流微網(wǎng)既可以平抑新能源輸出的功率波動(dòng)，削減并網(wǎng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊影響。還可以克服單一蓄電池儲(chǔ)能功率受限的問(wèn)題，提高能源利用率。并網(wǎng)系統(tǒng)要求微網(wǎng)具有不間斷運(yùn)行的能力，如何平滑微網(wǎng)內(nèi)各儲(chǔ)能裝置的出力，使得能量輸出滿足并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)降低系統(tǒng)能量損耗是混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的重要研究?jī)?nèi)容。

本文以光/風(fēng)/蓄電池－氫儲(chǔ)能構(gòu)成的交流微網(wǎng)為對(duì)象，提出一種基于模型預(yù)測(cè)－動(dòng)態(tài)規(guī)劃的能量調(diào)度策略，實(shí)現(xiàn)面向混合儲(chǔ)能出力的有xian時(shí)域優(yōu)化控制。充分結(jié)合蓄電池和氫燃料電池的儲(chǔ)能特性，設(shè)計(jì)滿足并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、降低儲(chǔ)能充放電成本和降低系統(tǒng)能量損失的三個(gè)目標(biāo)函數(shù)，結(jié)合約束條件，采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法構(gòu)建控制方程得到混合儲(chǔ)能系統(tǒng)能量調(diào)度方案，實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

１ 交流微網(wǎng)混合儲(chǔ)能模型

交流微網(wǎng)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)包含光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電以及蓄電池－氫混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，微網(wǎng)通過(guò)交流母線與大電網(wǎng)連接，氫儲(chǔ)能裝置由電解水、燃料電池、儲(chǔ)氫裝置三個(gè)部分組成。電解水裝置消納光伏和風(fēng)電制氫，產(chǎn)生的氫氣存儲(chǔ)在儲(chǔ)氫裝置中作為燃料電池的反應(yīng)物，蓄電池－氫儲(chǔ)能混合儲(chǔ)能系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)速度快、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，交流微網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖１所示。

圖 １ 交流微網(wǎng)結(jié)構(gòu)

圖中PPV為光伏出力，單位為KWH。PW為風(fēng)電出力，單位為KW。PB為蓄電池功率，單位為KW。充電時(shí)，PB<0，放電時(shí)PB>0，PH為氫儲(chǔ)能裝置的充放電功率，單位為KW。燃料電池發(fā)出功率時(shí)，PH>0電解槽吸收功率時(shí)，PH<0，PL為負(fù)載消耗功率，單位為KW。

1. 蓄電池模型

式中:EB(t)為蓄電池剩余電量，EBmax為蓄電池額定容量，ηB為光伏/ 風(fēng)電能量經(jīng)蓄電池存儲(chǔ)及放電并網(wǎng)過(guò)程中的轉(zhuǎn)換效率，ηBC為蓄電池充電效率，ηBD為蓄電池放電效率，SOC(State Of Charge)為蓄電池荷電狀態(tài)，Δt為采樣時(shí)間。

1. 氫儲(chǔ)能模型

式中:ηH 為氫儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電效率，ηHC為電解槽的電－氫轉(zhuǎn)換效率，ηHD為燃料電池放電效率。

2 混合儲(chǔ)能預(yù)測(cè)模型

模型預(yù)測(cè)是結(jié)合采樣時(shí)刻測(cè)量值和前瞻預(yù)測(cè)值，將模型輸出反饋?zhàn)饔糜诒豢貙?duì)象，對(duì)目標(biāo)函數(shù)滾動(dòng)優(yōu)化，修正預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)模型輸出控制量施加于混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，根據(jù)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)中蓄電池和氫儲(chǔ)能裝置的剩余能量決定儲(chǔ)能裝置的出力，執(zhí)一個(gè)步長(zhǎng)后，更新?tīng)顟B(tài)變量值和光伏/風(fēng)電功率預(yù)行測(cè)值，滾動(dòng)優(yōu)化直至調(diào)度周期結(jié)束。

2.1 預(yù)測(cè)模型

采用灰色模型GM(1.N)與BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合預(yù)測(cè)方法,得到前瞻預(yù)測(cè)周期內(nèi)光伏和風(fēng)電功率預(yù)測(cè)值。預(yù)測(cè)周期 Ts內(nèi),預(yù)測(cè)模型接收光伏、風(fēng)電功率預(yù)測(cè)值,預(yù)測(cè)周期內(nèi)有N次滾動(dòng)優(yōu)化,t+ kΔt對(duì)應(yīng)k個(gè)采樣點(diǎn)。

通過(guò)對(duì)混合儲(chǔ)能出力控制,實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能設(shè)備在良好狀態(tài)下運(yùn)行。在采樣時(shí)刻k,取控制變量為:

2.2 目標(biāo)函數(shù)

對(duì)于混合儲(chǔ)能的交流微網(wǎng)，既要考慮輸出電能符合并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，還要考慮系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性成本，同時(shí)保障系統(tǒng)能量效率，減少損失。

(1)并網(wǎng)功率波動(dòng): 為體現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)平抑波動(dòng)的能力,以微網(wǎng)中光伏和風(fēng)電的并網(wǎng)功率波動(dòng)小為控制目標(biāo),并網(wǎng)波動(dòng)越限幅值ΔＰＧ、越限shi間占比 ΔＰＴ 表示為:

式中:PPVmax、PWmax分別為光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的日前預(yù)測(cè)值，Det為大電網(wǎng)允許功率波動(dòng)下限。

（2）儲(chǔ)能充放電成本， 為合理利用儲(chǔ)能系統(tǒng)，提高經(jīng)濟(jì)性，儲(chǔ)能充放電成本小為目標(biāo)。燃料電池充放電成本很低，忽略不計(jì)，因此只計(jì)及蓄電池充放電成本。

式中:γＢ 為蓄電池充放電成本系數(shù)，PBC、PBD分別為充放電功率。

（3）系統(tǒng)能量損耗，微網(wǎng)系統(tǒng)能量損耗包括受并網(wǎng)功率影響導(dǎo)致的能量損失、蓄電池－氫混合儲(chǔ)能系統(tǒng)在能量轉(zhuǎn)換損耗，微網(wǎng)系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換損耗為:

式中:ΔEPW(t)為并網(wǎng)能量損耗，ΔEB(t)為蓄電池能量轉(zhuǎn)換損耗，ΔEH(t)為氫儲(chǔ)能系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換損耗。

（4）懲罰函數(shù)

利用懲罰函數(shù)對(duì)以上三個(gè)評(píng)價(jià)目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單一目標(biāo)求解，在保證儲(chǔ)能運(yùn)行成本小、降低系統(tǒng)能量損耗前提下，將并網(wǎng)功率波動(dòng)約束在一定范圍內(nèi)。提高并網(wǎng)穩(wěn)定性，構(gòu)建懲罰函數(shù)如下：

3動(dòng)態(tài)規(guī)劃能量管理策略

對(duì)于多階段函數(shù)控制模型,采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法將預(yù)測(cè)模型中多時(shí)間階段多目標(biāo)求解轉(zhuǎn)化為多個(gè)單一時(shí)間階段求解,實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間段混合儲(chǔ)能功率分配優(yōu)化控制。

與蓄電池相比,氫-電轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較低,氫儲(chǔ)能僅作為儲(chǔ)能的輔助手段,動(dòng)態(tài)規(guī)劃時(shí)不考慮氫儲(chǔ)能變化。為保證蓄電池平緩出力,將不同階段儲(chǔ)能能量管理優(yōu)化問(wèn)題看作蓄電池SOC的變化過(guò)程,采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法優(yōu)化多時(shí)間段蓄電池充放電過(guò)程的步驟:

步驟1 設(shè)定狀態(tài)變量

以儲(chǔ)能裝置當(dāng)前荷電狀態(tài)S0為初始規(guī)劃狀態(tài)，相鄰采樣時(shí)刻間荷電狀態(tài)值為 ΔS

步驟2 列些k時(shí)刻的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程

式中:l為 k-1 時(shí)刻的狀態(tài)值。

狀態(tài)轉(zhuǎn)移中需滿足功率約束和混合儲(chǔ)能的容量約束,每個(gè)采樣周期獲得目標(biāo)函數(shù)小的控制變量，繼續(xù)下一次滾動(dòng)優(yōu)化,直至k=Ts時(shí)結(jié)束。

4安科瑞Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)解決方案

4.1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(zhuān)門(mén)用于儲(chǔ)能設(shè)備管理的一套軟件系統(tǒng)平臺(tái)。

4.2適用場(chǎng)合

4.2.1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。

4.2.2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(chē)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。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

4.4.1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(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。

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。

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)前電芯的電壓、溫度值及所對(duì)應(yīng)的位置。

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。

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。

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。

4.4.2 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

4.4.3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

4.4.4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

4.4.5 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(chēng)、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

4.4.6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

4.4.7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、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(chēng)、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

4.4.8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

4.4.9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

4.4.10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

4.4.11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?/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。

4.4.12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(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

4.4.13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

4.4.14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(kāi)關(guān)量波形。

圖28故障錄波

4.4.15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(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

4.5系統(tǒng)硬件配置清單

5　結(jié)　論

針對(duì)光伏/風(fēng)電/蓄電池－氫混合儲(chǔ)能微網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行問(wèn)題,本文提出基于模型預(yù)測(cè)－動(dòng)態(tài)規(guī)劃的能量管理策略，該策略可以協(xié)調(diào)蓄電池和燃料電池的功率分配，具有并網(wǎng)平波抵制功能且具有良好的經(jīng)濟(jì)性，算例分析表明，優(yōu)化后的儲(chǔ)能系統(tǒng)可有效提升電源能量管理的經(jīng)濟(jì)性和可靠性水平，為新能源高滲透率下的電網(wǎng)靈活調(diào)控提供有力支撐。未來(lái)還需要進(jìn)一步開(kāi)展儲(chǔ)能健康管理、多時(shí)間尺度協(xié)調(diào)優(yōu)化等方面的深入研究，促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與電源能量管理的深度融合。

參考文獻(xiàn)

[1]朱永強(qiáng),王甜婧,許闊,等. 基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃－遺傳算法的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)調(diào)度和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[Ｊ]. 太陽(yáng)能學(xué)報(bào),2019，40（4）:1059-1066.

[2]杜祥偉,沈艷霞,李靜. 基于模型預(yù)測(cè)控制的直流微網(wǎng)混合儲(chǔ)能能量管理策略[Ｊ]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2020,48（16）:69-75.

[3]孫近文.大中型風(fēng)電場(chǎng)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化配置及控制策略研究[Ｄ].武漢:華中科技大學(xué),2017.

[4]祖其武,牛玉剛,陳蓓. 基于改進(jìn)粒子群算法的微網(wǎng)多目標(biāo)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行策略研究[Ｊ]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2017，45（14）:57-63.

[5]王承民,孫偉卿,衣濤,等. 智能電網(wǎng)中儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用規(guī)劃及其效益評(píng)估方法綜述[Ｊ]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2013,33（7）:33-41,21.

[6]劉曉艷.基于模型預(yù)測(cè)-動(dòng)態(tài)規(guī)劃的微網(wǎng)混合儲(chǔ)能能量管理.

[7]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022年05版.

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。