安科(kē)瑞 陳聰

摘要(yào)：本文根據(jù)光儲充(chōng)係(xì)統自(zì)發(fā)自用，並(bìng)網(wǎng)不(bù)上網原則設(shè)計(jì)了一(yī)種(zhǒng)能量(liáng)管(guǎn)理策略
。通過峰穀電價，白天光伏(fú)/儲(chǔ)能出力滿足負載需(xū)求，夜(yè)間從(cóng)電網購(gòu)電(diàn)滿(mǎn)足(zú)儲(chǔ)能(néng)充電(diàn)及負載(zǎi)供電需求，從而實現光伏*大(dà)消(xiāo)納(nà)，儲能(néng)削峰(fēng)填(tián)穀(gǔ)的(dí)目標
。該(gāi)策(cè)略通(tōng)過(guò)運行(háng)數據分(fēn)析，已滿(mǎn)足係統運(yùn)行(háng)要求
。

關(guān)鍵詞(cí)：光儲充係統；能量管理策(cè)略；光(guāng)伏消納；削(xiāo)峰(fēng)填穀

0.引(yǐn)言(yán)

隨著可(kě)再生(shēng)能源利(lì)用(yòng)技術的快速發(fā)展(zhǎn)，我國分布式(shì)能源發電(diàn)設(shè)備的裝機容量增長(cháng)飛速
。其(qí)中太陽能具有分布廣(guǎng)泛，受地理限製(zhì)小(xiǎo)，光伏(fú)發電(diàn)建(jiàn)設周(zhōu)期短(duǎn)且(qiě)汙(wū)染少，噪聲小(xiǎo)等特點而(ér)倍受重(zhòng)視(shì)
。針(zhēn)對(duì)光伏發電波(bō)動性(xìng)與(yǔ)間歇性等缺點，儲能(néng)技(jì)術(shù)與光(guāng)伏(fú)發電技(jì)術的結(jié)合，可有(yǒu)效(xiào)穩定(dìng)光伏出力(lì)，消納過剩光伏能源，提高(gāo)係統(tǒng)電(diàn)能質(zhì)量
。能(néng)量(liáng)管(guǎn)理係統介(jiè)入，可對(duì)電(diàn)網(wǎng)，光(guāng)伏發(fā)電(diàn)設備，儲能設(shè)備的能量流進(jìn)行管(guǎn)控，從(cóng)而(ér)提高(gāo)係(xì)統運行可靠(kào)性及經濟效(xiào)益(yì)
。本文設計了一(yī)種能(néng)量管理(lǐ)策(cè)略，當光(guāng)伏出力(lì)大(dà)於(yú)負(fù)載(zǎi)的(dí)需(xū)求(qiú)，儲能係(xì)統充電對光伏(fú)剩(shèng)餘(yú)出力進(jìn)行消納
。當(dāng)光伏出力不足(zú)無法滿(mǎn)足負載需求，儲(chǔ)能係統向負載放電(diàn)
。通過儲(chǔ)能(néng)係統削峰填(tián)穀，可(kě)提(tí)高(gāo)係統(tǒng)供電(diàn)穩(wěn)定性，實現光儲(chǔ)充係(xì)統(tǒng)可(kě)靠運行
。

1.光伏儲(chǔ)係統(tǒng)的(dí)組成(chéng)

本文(wén)光儲(chǔ)充係統構成以(yǐ)閔(mǐn)行工(gōng)業區智慧(huì)能(néng)源(yuán)示(shì)範(fàn)項目二(èr)號車棚(péng)為(wéi)例，光(guāng)儲(chǔ)充(chōng)係統主(zhǔ)要(yào)包(bāo)含能量管理係(xì)統，光伏係統，充電樁係(xì)統(tǒng)，儲能(néng)係統
。係(xì)統(tǒng)構成如圖(tú)所(suǒ)示
。

1.1 能量(liáng)管理(lǐ)係(xì)統

能量管理(lǐ)係統主要(yào)負責(zé)光(guāng)伏，儲能，充電樁，進綫電表(biǎo)設(shè)備數據采(cǎi)集(jí)，顯(xiǎn)示，存儲，同(tóng)時(shí)根據(jù)光儲(chǔ)充(chōng)係統(tǒng)需(xū)求 對(duì)能量(liáng)進(jìn)行協(xié)調管控(kòng)，從而(ér)提高係(xì)統可(kě)靠性與(yǔ)經濟(jì)性
。

1.2 光伏係(xì)統(tǒng)

光伏係(xì)統(tǒng)主要由安裝在車(chē)棚(péng)屋頂光(guāng)伏電池板與4台(tái) 35kW組(zǔ)串(chuàn)式光(guāng)伏逆變(biàn)器構(gòu)成
。光伏(fú)係統接入(rù)站內400V母 綫(xiàn)，光(guāng)伏(fú)出力(lì)優先滿足(zú)站內(nèi)負荷(hé)，出力富餘則(zé)給(gěi)儲能係統供電
。

1.3 儲能係(xì)統(tǒng)

儲能係(xì)統主要(yào)2套(tào)退(tuì)役(yì)磷(lín)酸(suān)鐵鋰電(diàn)池(chí)組(zǔ)成，每(měi)套(tào)由(yóu) 35kW儲(chǔ)能雙(shuāng)向(xiàng)變(biàn)流(liú)器(qì)和(hé)153.6kW·h電(diàn)池簇(cù)構(gòu)成(chéng)
。儲(chǔ)能係統接(jiē)入(rù)站內(nèi)400V母綫，當光伏出(chū)力富餘(yú)，儲能係統對(duì)剩餘出力(lì)進行消(xiāo)納，光伏出(chū)力(lì)不足無法滿足(zú)負載(zǎi)出(chū)力(lì)時，儲能(néng)係(xì)統放電補(bǔ)足出(chū)力(lì)
。在(zài)夜間穀(gǔ)電價(jià)，儲能係統(tǒng)從(cóng)電(diàn)網購電，直至(zhì)充(chōng)滿(mǎn)
。

1.4 充電樁係統

充電樁係統(tǒng)主(zhǔ)要由(yóu)6台(tái)額(é)定(dìng)容量(liáng)為(wéi)7kW的(dí)交(jiāo)流單槍落(là)地(dì)式充電樁(zhuāng)構(gòu)成
。充(chōng)電樁係(xì)統(tǒng)可(kě)為(wéi)帶(dài)直流電機(jī)的小型電動汽(qì)車進行(háng)充電，也(yě)是(shì)站內(nèi)負荷(hé)組成的(dí)一部分
。充(chōng)電樁(zhuāng)係統(tǒng)主(zhǔ)要(yào)包含刷(shuā)卡管(guǎn)理，計(jì)費管(guǎn)理，充(chōng)電接口(kǒu)管理，安全保(bǎo)護等(děng)功能
。

2.光伏儲能係(xì)統的工作原理(lǐ)

光伏發電(diàn)：光伏(fú)電池在(zài)陽光照射下(xià)產生直流電
。這(zhè)一(yī)過(guò)程是係統的電力輸入(rù)
。

電能轉換：直流電(diàn)經過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換(huàn)為交(jiāo)流電，以便(biàn)在電網(wǎng)中使(shǐ)用或供給(gěi)交流設備
。

電能(néng)儲存(cún)：剩(shèng)餘的(dí)電(diàn)能(néng)可(kě)以(yǐ)儲存在(zài)電池(chí)或其他儲(chǔ)能設(shè)備中，以(yǐ)備將來使(shǐ)用
。這(zhè)是係統的能量(liáng)存(cún)儲(chǔ)部分
。

能量管理(lǐ)：係(xì)統的(dí)能量(liáng)管理(lǐ)控製器(qì)監(jiān)控能(néng)源(yuán)需求，電池狀態和其他參(cān)數，並根(gēn)據需要分(fēn)配電(diàn)能(néng)
。它確保在不(bù)可預測(cè)的(dí)太陽(yáng)能(néng)供(gōng)應(yīng)條(tiáo)件下，係統能(néng)夠(gòu)提(tí)供(gōng)連續可(kě)靠的電力(lì)供(gōng)應
。

電(diàn)網(wǎng)互連：如果係統(tǒng)與(yǔ)電(diàn)網互連，多(duō)餘的(dí)電(diàn)能可(kě)以(yǐ)賣(mài)給電網，從而實現雙(shuāng)向電流
。這有(yǒu)助(zhù)於提高(gāo)係統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可(kě)持續性
。

3.光儲充能量管理(lǐ)係統(tǒng)（EMS）結(jié)構(gòu)

光儲充(chōng)係統(tǒng)分為(wéi)三個(gè)部(bù)分：光(guāng)伏發(fā)電(diàn)係(xì)統，儲能(néng)係統(tǒng)和充電樁係統
。三(sān)個係統通(tōng)過(guò)AC400V母綫49耦(ǒu)合(hé)，通過以(yǐ)太(tài)網(wǎng)與(yǔ)EMS進(jìn)行(háng)通(tōng)訊(xùn)，由EMS協調控(kòng)製(zhì)各係統的運行策(cè)略(lüè)
。EMS可以(yǐ)通(tōng)過(guò)網絡(luò)將(jiāng)監(jiān)控(kòng)數據傳(chuán)送給遠(yuǎn)方監控係統和監(jiān)視大屏顯示係統(tǒng)^[4]
。光儲充(chōng)係(xì)統(tǒng)的(dí)係統架構(gòu)如下圖所示(shì)
。

EMS是光儲充(chōng)係(xì)統(tǒng)的(dí)核(hé)心(xīn)組成(chéng)部分，負(fù)責整個係(xì)統(tǒng)的(dí)底(dǐ)層數(shù)據(jù)采(cǎi)集(jí)，係統(tǒng)網絡監控，能量管理(lǐ)調度(dù)和(hé)運(yùn)行(háng)數據分析
。為保證(zhèng)光(guāng)儲充(chōng)係統的穩定運行，EMS采(cǎi)用兩(liǎng)級(jí)分(fēn)級(jí)控製體分為本地EMS和集控EMS，其結(jié)構圖如(rú)下圖(tú)所示
。

本地EMS可實(shí)現對儲能變流器(qì)（PCS），電(diàn)池管理係統（BMS），光(guāng)伏(fú)逆(nì)變(biàn)器(qì)，充(chōng)電樁和(hé)電(diàn)網(wǎng)的數(shù)據采集(jí)，並根(gēn)據(jù)峰穀(gǔ)電(diàn)價(jià)，限(xiàn)電政策，應(yīng)急需求等不(bù)同(tóng)的使(shǐ)用場景(jǐng)，製(zhì)定(dìng)和運行(háng)不(bù)同(tóng)的能(néng)量管理(lǐ)策(cè)略(lüè)
。本(běn)地(dì)EMS通過(guò)向PCS發送有功，無功等控製(zhì)指令(líng)控(kòng)製PCS執行相(xiāng)應(yīng)的(dí)動作，同時(shí)可(kě)以將監測(cè)的(dí)光(guāng)儲(chǔ)充係(xì)統實時(shí)運行狀態，係統(tǒng)內(nèi)各種設(shè)備狀(zhuàng)態(tài)等(děng)信息上(shàng)傳(chuán)至集控(kòng)EMS
。

集(jí)控EMS由EMS工(gōng)作(zuò)站和EMS服務(wù)器構(gòu)成
。EMS工(gōng)作(zuò)站的主(zhǔ)要功(gōng)能(néng)是實時監控光儲(chǔ)充係統的運行(háng)狀態(tài)，同時負(fù)責製(zhì)定光(guāng)儲(chǔ)充(chōng)係統(tǒng)的運(yùn)行模(mó)式(shì)；而EMS服(fú)務器(qì)的主要(yào)功(gōng)能是儲(chǔ)存(cún)光儲充係(xì)統(tǒng)的(dí)運(yùn)行(háng)數(shù)據，可以提供歷(lì)史數(shù)據查(chá)詢，數據分(fēn)析(xī)等服務(wù)，是(shì)後(hòu)期根(gēn)據(jù)大數(shù)據分析(xī)製(zhì)定(dìng)運(yùn)行策(cè)略(lüè)的前提(tí)保障
。

4.Acrel-2000ES儲能(néng)櫃(guì)能量管(guǎn)理(lǐ)係(xì)統

4.1係統概(gài)述(shù)

安(ān)科瑞儲(chǔ)能能(néng)量管理(lǐ)係統(tǒng)Acrel-2000ES，專(zhuān)門針對工商業儲能櫃，儲能集裝箱研(yán)發(fā)的一(yī)款儲能EMS，具(jù)有*的儲能監(jiān)控(kòng)與管理功能(néng),涵蓋了儲(chǔ)能係(xì)統(tǒng)設(shè)備(PCS，BMS，電表，消(xiāo)防，空調(tiáo)等)的(dí)詳細信(xìn)息,實現了數據(jù)采(cǎi)集，數(shù)據處理，數(shù)據存(cún)儲，數據查詢(xún)與(yǔ)分(fēn)析，可(kě)視化監控，報警管(guǎn)理，統計報表(biǎo)等(děng)功能(néng)
。在(zài)應用上支(zhī)持能量(liáng)調度(dù),具(jù)備計(jì)劃(huá)曲綫，削峰填穀，需量(liáng)控(kòng)製，防逆(nì)流等控(kòng)製(zhì)功能(néng)
。

4.2係統結(jié)構(gòu)

Acrel-2000ES，可通過(guò)直采或者通過通訊管理(lǐ)或(huò)串口(kǒu)服務(wù)器將(jiāng)儲(chǔ)能櫃或(huò)者儲(chǔ)能集裝箱內(nèi)部(bù)的(dí)設備接(jiē)入係(xì)統(tǒng)
。

4.3係(xì)統功能(néng)

4.3.1實時(shí)監(jiān)測(cè)

係(xì)統人(rén)機(jī)界(jiè)麵友(yǒu)好，能夠顯(xiǎn)示(shì)儲(chǔ)能櫃(guì)的(dí)運行狀態(tài)，實(shí)時監測(cè)PCS，BMS以及環境(jìng)參數信息(xī)，如電參量，溫(wēn)度(dù)，濕度(dù)等
。實(shí)時(shí)顯(xiǎn)示有關故(gù)障，告(gào)警，收益(yì)等信息
。

4.3.2設(shè)備(bèi)監控

係(xì)統能夠(gòu)實時監測PCS，BMS，電表(biǎo)，空(kōng)調(tiáo)，消防，除濕機等設備的(dí)運行(háng)狀(zhuàng)態及(jí)運(yùn)行(háng)模式
。

PCS監控(kòng)：滿足(zú)儲能變(biàn)流器的(dí)參數(shù)與(yǔ)限值(zhí)設置；運(yùn)行模式(shì)設(shè)置；實現儲(chǔ)能變流器交直流側電(diàn)壓(yā)，電流，功(gōng)率及(jí)充(chōng)放(fàng)電(diàn)量參(cān)數的(dí)采集(jí)與(yǔ)展示；實(shí)現PCS通訊狀(zhuàng)態(tài)，啟停狀態，開關(guān)狀(zhuàng)態，異(yì)常(cháng)告警等狀(zhuàng)態(tài)監(jiān)測
。

BMS監(jiān)控：滿足電(diàn)池管理係(xì)統的(dí)參數(shù)與限值(zhí)設置(zhì)；實現(xiàn)儲(chǔ)能電池的電芯，電池(chí)簇(cù)的溫(wēn)度(dù)，電壓(yā)，電(diàn)流的(dí)監測；實現電池充放電狀(zhuàng)態(tài)，電(diàn)壓，電流及溫(wēn)度(dù)異(yì)常狀態的(dí)告(gào)警
。

空調監控(kòng)：滿足(zú)環(huán)境溫度(dù)的監(jiān)測(cè)，可根據設置的(dí)閾(yù)值進行空調溫度的(dí)聯動調節，並實時監(jiān)測空調的運行狀(zhuàng)態(tài)及溫濕(shī)度(dù)數(shù)據(jù)，以(yǐ)曲(qū)綫(xiàn)形式(shì)進行展示
。

UPS監(jiān)控：滿足(zú)UPS的(dí)運行狀(zhuàng)態(tài)及(jí)相關(guān)電參量監(jiān)測
。

4.3.3曲綫(xiàn)報表(biǎo)

係統(tǒng)能(néng)夠(gòu)對PCS充放電功率曲綫，SOC變換(huàn)曲綫(xiàn)，及(jí)電壓，電(diàn)流(liú)，溫度等(děng)歷史曲綫的查(chá)詢(xún)與(yǔ)展(zhǎn)示(shì)
。

4.3.4策略配(pèi)置

滿足(zú)儲能係統設備參數(shù)的(dí)配(pèi)置，電(diàn)價參數與(yǔ)時段(duàn)的設置(zhì)，控製策略的選(xuǎn)擇
。目前支持的控製策略包(bāo)含(hán)計劃(huá)曲綫(xiàn)，削(xiāo)峰(fēng)填穀(gǔ)，需量控(kòng)製等
。

4.3.5實(shí)時報警

儲(chǔ)能(néng)能量管理(lǐ)係統具(jù)有實時告(gào)警(jǐng)功能，係統(tǒng)能夠(gòu)對(duì)儲能充放(fàng)電(diàn)越限(xiàn)，溫(wēn)度越限，設(shè)備故障或通(tōng)信故(gù)障等事(shì)件(jiàn)發(fā)出(chū)告警
。

4.3.6事(shì)件查詢統計

儲(chǔ)能(néng)能量(liáng)管(guǎn)理係(xì)統(tǒng)能夠對遙信變位(wèi)，溫濕度(dù)，電壓越限等(děng)事件(jiàn)記錄進行(háng)存儲和管(guǎn)理，方(fāng)便(biàn)用戶對係統事(shì)件(jiàn)和報警進(jìn)行歷(lì)史追溯(sù)，查(chá)詢(xún)統計，事(shì)故分析
。

4.3.7遙(yáo)控操作(zuò)

可(kě)以通過(guò)每個設備(bèi)下麵的(dí)紅色按鈕對PCS，風(fēng)機，除(chú)濕機(jī)，空(kōng)調控製器，照明(míng)等設備進(jìn)行相應的控(kòng)製(zhì)，但是當設(shè)備(bèi)未(wèi)通信上(shàng)時，控(kòng)製按(àn)鈕會(huì)顯示(shì)無效狀(zhuàng)態(tài)
。

4.3.8用戶權(quán)限管理

儲(chǔ)能能量管理係統(tǒng)為保(bǎo)障係(xì)統安(ān)全(quán)穩定(dìng)運行，設置(zhì)了用戶權(quán)限管(guǎn)理功能
。通(tōng)過(guò)用(yòng)戶權(quán)限(xiàn)管理能(néng)夠防止未經(jīng)授(shòu)權的操(cāo)作(zuò)（如(rú)遙控的操作，數(shù)據庫修(xiū)改等）
。可以(yǐ)定義不同級別(bié)用戶的(dí)登錄名，密碼及操(cāo)作權(quán)限，為係(xì)統(tǒng)運(yùn)行，維護，管理提供(gōng)可靠(kào)的(dí)安全(quán)保障
。

5.相(xiāng)關平台(tái)部(bù)署(shǔ)硬件(jiàn)選(xuǎn)型清單

6.結束(shù)語

本文(wén)根據(jù)閔(mǐn)行(háng)工業(yè)區(qū)智慧能源示範項目二號車(chē)棚(péng)光(guāng)儲充係統自發(fā)自用，並網不上網的(dí)原(yuán)則，設計一(yī)種能量(liáng)管理(lǐ)策略(lüè)，即白(bái)天(tiān)消納(nà)光伏出力，當光伏出力小於負(fù)荷(hé)時(shí)，儲能補(bǔ)足光伏出力，當光伏(fú)出力(lì)大於負(fù)荷時，儲能消(xiāo)納(nà)光(guāng)伏(fú)剩餘(yú)出(chū)力
。在(zài)夜間(jiān)平(píng)電(diàn)價(jià)，儲能持續(xù)給負載供(gōng)電，若(ruò)電(diàn)量不足，則(zé)從電網購(gòu)電
。在夜(yè)間(jiān)穀(gǔ)電價，儲(chǔ)能(néng)係統從電(diàn)網購(gòu)電，直(zhí)至充滿
。此策略經(jīng)過長(cháng)時(shí)間運(yùn)行(háng)，通過運行(háng)數據(jù)分析(xī)，已(yǐ)完*滿足光(guāng)儲(chǔ)充係統(tǒng)運(yùn)行需求
。

參(cān)考(kǎo)文獻

[1] 傅(fù)金(jīn)洲.光(guāng)儲(chǔ)一(yī)體發電(diàn)係統(tǒng)的儲能配置(zhì)和(hé)能(néng)量管(guǎn)理策(cè)略(lüè)研(yán)究(jiū)[D].合(hé)肥工業大學,2018.

[2] 吳盛(shèng)軍.微(wēi)電(diàn)網(wǎng)中(zhōng)電動汽車(chē)儲能優化控製(zhì)及(jí)儲能(néng)梯級(jí)利用研(yán)究[D].東(dōng)南大學(xué),2017.

[3] 陳法(fǎ)章.智能微電網(wǎng)能(néng)量(liáng)管理係統設計與(yǔ)實現[D].雲南大學(xué),2014.

[4] 安科(kē)瑞(ruì)企(qǐ)業微電(diàn)網設計與(yǔ)應用手冊(cè).2022.05版(bǎn).

[5] 楊(yáng)傑(jié).一種光(guāng)儲充(chōng)能(néng)量管(guǎn)理策(cè)略(lüè)的設計(jì)與應用(yòng)