摘要：隨著我國(guó)電力行業(yè)的迅速發(fā)展和新能源技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，針對(duì)系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性的要求也逐漸提高。而要實(shí)現(xiàn)供電品質(zhì)穩(wěn)定，避免停電現(xiàn)象的發(fā)生，較好的辦法就是通過(guò)建立基站，對(duì)電能進(jìn)行儲(chǔ)存。因此，為使儲(chǔ)能系統(tǒng)得到科學(xué)、合理的應(yīng)用，本文在對(duì)太陽(yáng)能光伏項(xiàng)目的調(diào)查基礎(chǔ)上，根據(jù)當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)，制定了一種適合于市場(chǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)和能量管理體系，以確保市場(chǎng)運(yùn)行的安全、穩(wěn)定、可靠。

關(guān)鍵詞：光伏電站；儲(chǔ)能系統(tǒng)；配置研究

1、前言

在新能源發(fā)展中，太陽(yáng)能、風(fēng)能之間存在間歇性、波動(dòng)性、隨機(jī)性等特性，要通過(guò)建立相應(yīng)的能量存儲(chǔ)體系來(lái)解決棄光棄風(fēng)問(wèn)題，同時(shí)還要考慮太陽(yáng)能、風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量，并在風(fēng)電場(chǎng)建成之前規(guī)劃好如何并網(wǎng)、如何消納。此外，由于在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱、棄光棄風(fēng)嚴(yán)重的區(qū)域，太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)電場(chǎng)等行業(yè)仍舊存在著較大的發(fā)展空間。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量做出合理的評(píng)價(jià)，并對(duì)風(fēng)電機(jī)組的充放電能力進(jìn)行多方面的分析和研究，以便制訂出合理的發(fā)展規(guī)劃，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2、光伏電站儲(chǔ)能系統(tǒng)作用

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)簡(jiǎn)單而言就是將太陽(yáng)能光伏和太陽(yáng)能電池系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，其主要功能包括“調(diào)節(jié)負(fù)荷、存儲(chǔ)電量、新能源接入、補(bǔ)償線損、功率補(bǔ)償、提高電能質(zhì)量、孤網(wǎng)運(yùn)行、削峰填谷”等功能。簡(jiǎn)單的說(shuō)，就像是一座水庫(kù)，它可以在峰頂?shù)臅r(shí)候，將多余的水都儲(chǔ)存起來(lái)，然后在峰頂使用，從而降低了能源的浪費(fèi)；另外，蓄能電站還可以降低線路損耗，延長(zhǎng)線路及設(shè)備的使用壽命。在微型網(wǎng)絡(luò)中，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的功能包括：

2.1保證系統(tǒng)穩(wěn)定

由于光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率和負(fù)載曲線具有很大的差別，而且均有不可預(yù)料的波動(dòng)特性，因此在不同的情況下應(yīng)采用不同的濾波方法。通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量存儲(chǔ)和緩沖，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的快速控制，改善電網(wǎng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，從而保證電力系統(tǒng)在負(fù)荷劇烈變動(dòng)的情況下仍然能夠維持穩(wěn)定的電力輸出。

2.2能量備用

當(dāng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電不能正常工作時(shí)，能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)可以作為后備和過(guò)渡性的功能，比如在晚上或陰雨天氣中，當(dāng)電池處于飽和狀態(tài)時(shí)，可以限制太陽(yáng)能的發(fā)電，實(shí)現(xiàn)電力供需的均衡，提高系統(tǒng)的能量利用率，并防止蓄電池過(guò)充電，延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命。

2.3提高電力品質(zhì)與可靠性

能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)也可以避免由于電壓尖峰、電壓下降以及其它外部干擾而導(dǎo)致的電網(wǎng)波動(dòng)，從而有效地改善了電力系統(tǒng)的功率因數(shù)和電壓穩(wěn)定，并且能夠有效地抑制系統(tǒng)的振動(dòng)。充分利用能量存儲(chǔ)，可以確保輸出功率的質(zhì)量和可靠性。

2.4日常能量?jī)?chǔ)存

當(dāng)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度高，負(fù)荷小時(shí)，可以把剩余的太陽(yáng)能進(jìn)行蓄積，充分吸收太陽(yáng)能的電能。太陽(yáng)板除了能為車輛提供電力外，還能在房屋需要電力時(shí)，將多余的電力進(jìn)行轉(zhuǎn)換為房屋所使用。由此可以得出，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的安全運(yùn)行是非常關(guān)鍵的。能量存儲(chǔ)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是既能確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠，又能解決電壓脈沖、涌流、電壓跌落、瞬間電源中斷等動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題。此外，儲(chǔ)能系統(tǒng)在電站整體投資中占有相當(dāng)大的比重，因此，如何合理地選取和管理，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益起著至關(guān)重要的作用，需要對(duì)其進(jìn)行多方位的分析和合理的決策。

3、項(xiàng)目技術(shù)方案

3.1項(xiàng)目總體技術(shù)概述

太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)是一種利用太陽(yáng)能電池的“光伏效應(yīng)”，將太陽(yáng)能輻射能量轉(zhuǎn)化成電能的發(fā)電裝置。當(dāng)太陽(yáng)光照射在太陽(yáng)能電池的表面，會(huì)發(fā)生一系列的繞射，形成一種特殊的光線，在這個(gè)時(shí)候，太陽(yáng)能電池就會(huì)吸收光能量，形成一對(duì)“電子-空穴對(duì)”。在內(nèi)建電場(chǎng)中，光生電子與空穴對(duì)被分開(kāi)，并在電池組中形成不同數(shù)量的電荷，從而形成“光生電壓”。同時(shí)，如果將電極引到內(nèi)建電場(chǎng)的兩邊，再連接到負(fù)荷，“光生電流”就會(huì)通過(guò)該負(fù)荷，從而產(chǎn)生功率。通過(guò)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成直流電能，從而達(dá)到控制、監(jiān)控、兼容和診斷電網(wǎng)的目的。當(dāng)前光伏發(fā)電的主要形式有三種：獨(dú)立的混合發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、微網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。

（1）獨(dú)立混合發(fā)電系統(tǒng)

獨(dú)立的混合動(dòng)力系統(tǒng)包含了電池方陣，蓄電池，電能轉(zhuǎn)換和控制，以及柴油發(fā)電機(jī)等。當(dāng)電量充足時(shí)，由充電控制器將蓄電池和其它發(fā)電站的能量存儲(chǔ)到蓄電池堆中；在電力不足的情況下，利用放電控制器將電池中的電量轉(zhuǎn)換為電力轉(zhuǎn)換設(shè)備，以滿足使用者的需求。柴油發(fā)電機(jī)用作應(yīng)急時(shí)的低溫后備電源。在邊遠(yuǎn)地區(qū)，獨(dú)立的電力系統(tǒng)是一種主要的電力供應(yīng)方式，它的技術(shù)發(fā)展十分成熟，從一臺(tái)數(shù)十瓦的路燈到一臺(tái)數(shù)百瓦的混合電力。同時(shí)，我國(guó)的逆變器和蓄電池的充放電控制技術(shù)也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，其功率級(jí)別從數(shù)十千瓦到數(shù)十千瓦不等。

（2）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)

并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的主要內(nèi)容有：低電壓并網(wǎng)的光伏發(fā)電和高壓并網(wǎng)發(fā)電，其中包含了一個(gè)電池陣列和一個(gè)并網(wǎng)的逆變器。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有成熟的低壓和高壓并網(wǎng)逆變器，其中，在低壓并網(wǎng)的情況下，*大單機(jī)功率為500kW，而在高壓并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，*大功率為1MW。并網(wǎng)逆變器是一種根據(jù)電網(wǎng)的頻率、電壓而改變的電流源，其功率因數(shù)為1或指令調(diào)整依賴于電網(wǎng)，不能獨(dú)立產(chǎn)生電力，在電力系統(tǒng)中，其容量有限，其輸出功率取決于光伏的輸入，在*大或*小的情況下，其輸出功率不能得到保障。

（3）光伏微網(wǎng)系統(tǒng)

光伏微網(wǎng)可以與其他電力或電力網(wǎng)絡(luò)并行工作。本系統(tǒng)主要由電池方陣、常規(guī)并網(wǎng)逆變器、蓄能器、雙向變流器、柴油發(fā)電機(jī)等組成。柴油機(jī)與雙向逆變器（可調(diào)節(jié)的頻率和電壓）分別或聯(lián)合組網(wǎng)，傳統(tǒng)的并網(wǎng)式逆變器（每臺(tái)*多數(shù)十kW）可以通過(guò)通信線路并行操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)微網(wǎng)的能源管理。在太陽(yáng)能微網(wǎng)系統(tǒng)中，太陽(yáng)能光伏電站可以與水輪機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)并聯(lián)。采用微網(wǎng)能源管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電和水輪機(jī)的協(xié)同工作。西藏獅泉河地區(qū)的電力網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，能夠滿足電力市場(chǎng)的需要?？紤]到氣候變化，太陽(yáng)能發(fā)電站的*大輸出功率將達(dá)到35%，以下是10MWp的計(jì)算（因?yàn)樘?yáng)能發(fā)電站建成后，電力供應(yīng)不足，根據(jù)電池容量，只能處理一到兩次）。儲(chǔ)能系統(tǒng)是整個(gè)電廠的總投資，儲(chǔ)能系統(tǒng)的選型、選型、主要技術(shù)參數(shù)的確定、運(yùn)行管理等都關(guān)系到儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，因此需要對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行多方位的分析和合理的選擇。假設(shè)在全功率狀態(tài)下，因氣候原因而突然下降到35%，則需要柴油機(jī)或水電站承受10MWp的65%，也就是6.5MW，如果獅泉河水電站和系統(tǒng)的柴油機(jī)都是冷備用，不能提供旋轉(zhuǎn)備用容量。因此6.5MW的負(fù)載都要通過(guò)蓄能系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行，在不降低頻率的前提下，根據(jù)一定的余量，對(duì)7MW的負(fù)載進(jìn)行了計(jì)算。在水輪發(fā)電機(jī)的起動(dòng)過(guò)程中，儲(chǔ)能系統(tǒng)的電力輸出是由蓄能系統(tǒng)承擔(dān)的，該系統(tǒng)的功率下降到35%，直至達(dá)到7000kW的負(fù)載，因?yàn)閺耐C(jī)到滿載約需6min左右時(shí)間，因此蓄能系統(tǒng)能持續(xù)輸出7000kW的能量，并保持10min。在*惡劣的工況下，蓄能系統(tǒng)應(yīng)在無(wú)法充電的情況下進(jìn)行兩次連續(xù)放電，而且由于距離太遠(yuǎn)，不適合頻繁的維修和更換，因此對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量和使用壽命都有很大的影響。

3.2儲(chǔ)能系統(tǒng)方案策劃

目前全球電力儲(chǔ)能技術(shù)主要有物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能和電磁儲(chǔ)能三大類，不同類型的儲(chǔ)能具有各自的特點(diǎn)，為不同的大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用提供了多樣化的選擇。

（1）物理儲(chǔ)能

目前*成熟的物理儲(chǔ)能技術(shù)是利用抽水蓄能技術(shù)，它的能源轉(zhuǎn)化效率高達(dá)75%，主要應(yīng)用于電網(wǎng)的削峰填谷、調(diào)頻調(diào)等。抽水蓄能電站建設(shè)對(duì)當(dāng)?shù)氐匦?、水文條件有很高的要求，而獅泉河地區(qū)的建設(shè)周期、成本和難度都比較大，難以滿足短期內(nèi)與太陽(yáng)能發(fā)電的協(xié)調(diào)發(fā)展。另一種物理儲(chǔ)能是飛輪儲(chǔ)能，它的特點(diǎn)是壽命長(zhǎng)，無(wú)污染，但能量密度低，不宜單獨(dú)使用，而且能源消耗高，操作成本高。

（2）化學(xué)儲(chǔ)能

化學(xué)蓄積技術(shù)是一種比較成熟的技術(shù)，但是由于其不易控制，很難得到廣泛的推廣。目前，化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)主要包括：鈉硫電池儲(chǔ)能、液流電池儲(chǔ)能、磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能、鉛酸電池儲(chǔ)能、*級(jí)電容儲(chǔ)能等。

①鈉硫電池儲(chǔ)能

鈉硫電池是一種新的化學(xué)能源，它的出現(xiàn)使化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)迅速發(fā)展。鈉硫電池因其體積小、容量大、壽命長(zhǎng)、效率高而被廣泛用于電網(wǎng)的儲(chǔ)能領(lǐng)域，如削峰填谷、應(yīng)急電源、風(fēng)力發(fā)電等。此外，由于鈉硫電池工作溫度高，存在安全隱患，且制造過(guò)程繁瑣，目前多數(shù)為日本企業(yè)所擁有，且價(jià)格昂貴，因此很難實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)進(jìn)口。

②液流礬電池儲(chǔ)能

釩液流電池是一種以釩為主要活性材料的循環(huán)流式電解槽。將釩電池的電能儲(chǔ)存在不同價(jià)態(tài)釩離子的硫酸溶液中，然后利用外部泵將其注入到蓄電池中。而液流礬電池的優(yōu)勢(shì)就在于它的高能量密度和的放電深度，但由于正極和負(fù)極之間存在著相互污染和嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，所以在大規(guī)模應(yīng)用之前，需要先解決這些問(wèn)題，然后才能充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

③*級(jí)電容儲(chǔ)能

*級(jí)電容蓄能設(shè)備主要包括*級(jí)電容器組、雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器和相應(yīng)的控制電路。其技術(shù)難點(diǎn)在于電容器的電壓平衡與控制策略，以及逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與控制方式。此外，電容儲(chǔ)能設(shè)備通常是一種快速反應(yīng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，具有較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，且具有較低的時(shí)間消耗。但它的能量密度較小，單位成本較高，因此不宜將其作為大規(guī)模的儲(chǔ)能系統(tǒng)，尤其是在不合理使用的情況下。

（3）電磁儲(chǔ)能

電磁儲(chǔ)能目前發(fā)展較受成本制約，如超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能等，成本高且技術(shù)不夠成熟，不具備大規(guī)模推廣的價(jià)值。根據(jù)該項(xiàng)目的需求，當(dāng)太陽(yáng)能發(fā)電量降低時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)能夠提供充足的電力，以支持系統(tǒng)的電壓，確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。而目前，用于儲(chǔ)能系統(tǒng)的逆變器都是采用電流源的雙向逆變器，這種逆變器只能根據(jù)系統(tǒng)的電壓變化來(lái)模擬其電壓，從而使其輸出電流，而不能支持系統(tǒng)的電壓。所以針對(duì)此類情況，電磁儲(chǔ)能主要可分為鉛酸蓄電池儲(chǔ)能與磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能兩種類型。

①鉛酸蓄電池儲(chǔ)能

鉛酸電池技術(shù)成熟，成本低廉，是目前*成熟的一種儲(chǔ)能技術(shù)。但由于其操作溫度高、能量密度小、放電深度低（一般放電深度不宜大于30%，特殊使用時(shí)不宜超過(guò)50%)，因此，在大規(guī)模的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)中，尤其是在氣候條件惡劣、交通不便的情況下，將會(huì)受到技術(shù)條件的限制。例如，鉛酸蓄電池制造時(shí)所產(chǎn)生的酸霧，也會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染，不符合環(huán)保要求。

②磷酸鐵鋰電池

磷酸鐵鋰是近年來(lái)發(fā)展比較快的一種新型電池，它以其高能量密度、長(zhǎng)周期、大放電深度和高放電電流而受到廣泛關(guān)注。現(xiàn)在，像比亞迪這樣的企業(yè)，已經(jīng)把它應(yīng)用到了電動(dòng)車的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)中，并且在大規(guī)模的電力系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。磷酸鐵鋰電池在正常工作狀態(tài)下的放電深度超過(guò)80%，在成組后可以進(jìn)行1500次以上的充電和放電，對(duì)于經(jīng)常充電和放電的場(chǎng)合是十分適用的。然而，由于其對(duì)充放電系統(tǒng)的控制要求比較高，從而限制了它的發(fā)展。結(jié)合項(xiàng)目的具體情況，如果選用LRA電池，以40%的放電深度進(jìn)行分析，并在合理的裕度下，應(yīng)配備7000千伏的電池。如果用磷酸鐵鋰電池做能量存儲(chǔ)單元，以80%的放電深度計(jì)算，則需要3500kVAh的磷酸鐵鋰電池。但是，考慮到1~2次的深度放電需求，以及維修和更換電池的成本，磷酸鐵鋰電池的*性就更加突出了。建議在該項(xiàng)目中使用磷酸鐵鋰作為能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。

（4）光熱儲(chǔ)能

光熱蓄能器又稱為聚焦式太陽(yáng)能熱儲(chǔ)存，利用各種物理方法將直接的陽(yáng)光集中在一起，形成高溫、高壓的水蒸氣，由蒸汽機(jī)帶動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電。根據(jù)不同的集熱器形式，又可分為太陽(yáng)能槽式熱儲(chǔ)能、太陽(yáng)能塔式熱儲(chǔ)能和太陽(yáng)能碟式熱儲(chǔ)能三種。

①太陽(yáng)能槽式熱儲(chǔ)能

槽式太陽(yáng)熱發(fā)電系統(tǒng)全稱為槽式拋物面式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)，它是利用多個(gè)槽形拋物面聚光集熱器，以串聯(lián)、并聯(lián)的形式對(duì)工質(zhì)進(jìn)行加熱，產(chǎn)生高溫蒸汽來(lái)進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電。另外，槽型光熱循環(huán)系統(tǒng)還可以利用多能互補(bǔ)的方式，充分發(fā)揮其儲(chǔ)存的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)縮短發(fā)電量的時(shí)間，來(lái)降低初期的資金投入與發(fā)電成本。

②太陽(yáng)能塔式熱儲(chǔ)能

塔式光熱發(fā)電技術(shù)是利用大型定日鏡對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤，并將太陽(yáng)能集中于塔頂?shù)臒嵛赵O(shè)備，以高溫熔鹽進(jìn)行蓄熱，然后利用熱和熱形成高溫高壓蒸汽，由蒸汽渦輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)光、熱、機(jī)械、電能的轉(zhuǎn)換。采用不同的熔鹽進(jìn)行共晶化處理，達(dá)到容量大、安全可靠、低成本、高品位的能量?jī)?chǔ)存，以改進(jìn)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

③太陽(yáng)能碟式熱儲(chǔ)能

太陽(yáng)能碟式熱儲(chǔ)能作為世界上*早出現(xiàn)的太陽(yáng)能動(dòng)力系統(tǒng)，其主要是以拋物面為的反射鏡，將其內(nèi)部的熱量加熱至750攝氏度，從而帶動(dòng)引擎產(chǎn)生電能。此外，與光電技術(shù)相比，碟式太陽(yáng)能熱發(fā)電具有較低的空氣阻力、較低的發(fā)射質(zhì)量和較低的運(yùn)行費(fèi)用。

④線性菲尼爾光熱儲(chǔ)能

線性菲涅爾式聚光系統(tǒng)主要包括三個(gè)部件：主反射鏡陣列(聚光鏡場(chǎng))、跟蹤控制裝置和接收器。其主要原理就是沿南北方向或東西方向?qū)ΨQ排列，主反射鏡在跟蹤裝置的控制下軸線上自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)，將太陽(yáng)光聚集到接收裝置上，而另一部分通過(guò)復(fù)合拋物面二次聚光器反射并投影到一個(gè)真空集熱器上.集熱管在吸收了太陽(yáng)輻射之后，通過(guò)管道中的熱傳遞工質(zhì)（水、導(dǎo)熱油、熔鹽）進(jìn)行加熱儲(chǔ)能。此外，.CPC線性菲涅爾式聚光集熱系統(tǒng).菲涅爾式光熱電站的導(dǎo)熱主要是在高溫介質(zhì)上，而高溫介質(zhì)可以大量地進(jìn)行低成本的存儲(chǔ)，這就使太陽(yáng)能光熱與大規(guī)模的儲(chǔ)能技術(shù)息息相關(guān)。

3.3儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行方式確定

根據(jù)該項(xiàng)目的需求，當(dāng)太陽(yáng)能發(fā)電量降低時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)能夠提供充足的電力，以支持系統(tǒng)的電壓。目前，用于儲(chǔ)能系統(tǒng)的逆變器都是采用電流源的雙向逆變器，這種逆變器只能根據(jù)系統(tǒng)的電壓變化來(lái)模擬其電壓，從而使其輸出電流，而不能支持系統(tǒng)的電壓。

但目前，電源型雙向逆變器的單體容量太少，不能并聯(lián)，只能用于小型電廠，不能用于譬如阿里地區(qū)的大規(guī)模微型電網(wǎng)建設(shè)。鑒于項(xiàng)目工期的緊迫性，大容量并聯(lián)電壓源雙向逆變器的技術(shù)瓶頸還沒(méi)有被解決，因此，在發(fā)電能力降低的情況下，電站將其作為電力供應(yīng)。在大容量可并聯(lián)電壓源雙向逆變器技術(shù)成熟后，為確保獅泉河電網(wǎng)安全可靠地進(jìn)行技術(shù)改造，并對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的改造，以適應(yīng)多種供電方式同時(shí)調(diào)度的需要。

4、Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)概述

4.1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，全天候進(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)，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(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。

4.2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獨(dú)立型微電網(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)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

4.3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。

4.4型號(hào)說(shuō)明

4.5系統(tǒng)配置

4.5.1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

4.6系統(tǒng)功能

4.6.1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。

4.6.1.1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。

4.6.1.2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。

5、結(jié)語(yǔ)

總之，新能源發(fā)展迅速，風(fēng)電、光電等新能源在電網(wǎng)中占有較大比例，但新能源的發(fā)電量具有不確定性和不可調(diào)度性，給電網(wǎng)的穩(wěn)定性造成了潛在威脅。同時(shí)由于我國(guó)具有良好的風(fēng)、光資源，又處于電力網(wǎng)絡(luò)相對(duì)薄弱的區(qū)域，這使得國(guó)內(nèi)部分地區(qū)的新能源開(kāi)發(fā)面臨著技術(shù)瓶頸，經(jīng)過(guò)儲(chǔ)能技術(shù)的不斷研究，為保證電力的運(yùn)輸，制定了新能源發(fā)電的政策，要求新能源的發(fā)電量不得超過(guò)10%~15%，并在滿足新能源發(fā)展的條件下，滿足新能源的發(fā)展需求。

參考文獻(xiàn)

[1]殷仁豪,孫培峰,盧海勇.光伏電站和風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能容量配置的技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究[J].上海節(jié)能.

[2]孫慶,何一.光伏電站儲(chǔ)能系統(tǒng)配置研究.十三屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)15分會(huì)場(chǎng)-大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用研討會(huì)論文集.

[3]張德隆,蔣思宇,王龍澤,劉金鑫,陳永聰,李美成.基于概率潮流的光伏電站中儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化配置方法[J].儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù).

[4]姜鵬，光伏電站儲(chǔ)能系統(tǒng)配置研究

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用設(shè)計(jì).

作者簡(jiǎn)介

翟雪玲，女，現(xiàn)任職安科瑞電氣股份有限公司。