淺談微電網關鍵技術中的儲能應用

hth下载地址 陳聰

摘要：儲(chu) 能技術在微電網中不僅(jin) 僅(jin) 是作為(wei) 能源的緩衝(chong) 裝置，還扮演著協調能源流動、優(you) 化係統運行以及支持新型應用場景的多重角色。本文從(cong) 儲(chu) 能的全新應用方向展開探討，包括儲(chu) 能在新型電網結構支持中的作用、其在靈活負荷管理中的潛力，以及對能源交易市場的創新支持。

關(guan) 鍵詞：儲(chu) 能技術；光儲(chu) 係統；微電網

0.引言

隨著全球能源格局的加速轉型，低碳經濟和可持續發展的理念正深刻改變傳(chuan) 統電力係統的運行模式。在“雙碳"戰略的推動下，構建以清潔能源為(wei) 主體(ti) 的新型電力係統成為(wei) 當前能源行業(ye) 的重要方向。相比傳(chuan) 統以化石能源為(wei) 主的集中式電力係統，新型電力係統強調分布式能源、靈活負荷和儲(chu) 能的深度融合，通過數字化和智能化技術的賦能，提升能源係統的運行效率和清潔化水平。在這一背景下，微電網作為(wei) 新型電力係統的重要組成部分，以其“源網荷儲(chu) "一體(ti) 化的技術優(you) 勢，成為(wei) 實現能源轉型和係統優(you) 化的關(guan) 鍵解決(jue) 方案。

1.微電網關(guan) 鍵技術中的儲(chu) 能應用

1. 
   

1. 分布式儲(chu) 能

由於(yu) 大部分分布式發電具有間歇性與(yu) 波動型，因此分布式儲(chu) 能是微電網中不能或缺的部分。分布式儲(chu) 能是微電網係統的“調節器"，能夠穩定電力供應、*製振蕩、平衡負荷，提升微電網的可靠性與(yu) 運行效率，為(wei) 黑啟動提供支撐，可分為(wei) 能量型儲(chu) 能與(yu) 功率型儲(chu) 能。能量型儲(chu) 能在微電網中可以平衡供需，保證長期穩定供電；功率型儲(chu) 能可為(wei) 微電網提供快速的功率支持，穩定頻率與(yu) 電壓。

能量型儲(chu) 能主要為(wei) 鋰離子電池、鉛酸電池、液流電池等電化學儲(chu) 能。能量型儲(chu) 能的能量密度*高可達300~350Wh/kg，可實現數千到數萬(wan) 次的充放電循環，充放電效率通常在90%以上，自放電率低，有利於(yu) 長期儲(chu) 能，適合長時間供電，支撐能量優(you) 化調節，提升係統運行的可靠性與(yu) 經濟性；功率型儲(chu) 能主要為(wei) 超*電容器儲(chu) 能、飛輪儲(chu) 能等，具有*高功率密度，可達3000~50000W/kg，充放電效率可達85%以上，其充放電循環次數可達105~106數量*，由於(yu) 沒有化學反應過程，具有毫米*響應速度，可以快速*製頻率和電壓的波動。為(wei) 保證微電網係統穩定運行，具備更好的慣量響應速度與(yu) 反應能力，持續降低成本、滿足多樣化的調節需求，新型分布式儲(chu) 能的應用和混合儲(chu) 能係統的構建是未來的發展趨勢。此外，未來的儲(chu) 能設計應充分考慮安全性與(yu) 可靠性，進一步降低微電網的運行風險。

1.2靈活負荷管理中的儲(chu) 能應用

考慮到微電網的運行特性、分布式資源特點及儲(chu) 能充放電能力等，微電網應根據負荷特性對其進行分*分類。根據重要性程度和可控性，優(you) 先確保重要負荷的持續穩定供電，而柔性負荷與(yu) 可控負荷在用電高峰或緊急情況下，可以適當降低用電功率或短暫中斷供電。

通過對微電網負荷進行分*分類控製，提升需求側(ce) 資源調節能力，有效降低係統建設冗餘(yu) 度，增強微電網的運行韌性，也利於(yu) 更好地參與(yu) 電力市場。在區域（省）*場景，作為(wei) 電力市場交易的基礎聚合商，微電網與(yu) 虛擬電廠、區塊鏈等技術的結合，配合電網統一調度，充分發揮電力電量的調節作用，增強各市場主體(ti) 的積*性與(yu) 競爭(zheng) 力，推動建立源網荷儲(chu) 靈活*效互動的電力運行與(yu) 市場交易體(ti) 係，充分發揮電力市場對能源清潔低碳轉型的支撐作用，支撐電力係統的綠色轉型和可持續發展。

1.3能源交易市場中的創新支持

獨立型微電網能量管理主要目標是在保證微電網生存力的基礎上提高微電網的供電品質，*大限度滿足用戶需求；並網型微電網能量管理的目標是在保證供電可靠性的基礎上與(yu) 配網靈活交互，高比例消納分布式清潔能源，還需要廣泛參加電力市場交易與(yu) 綠色能源交易等。

微電網技術立足於(yu) 新型電力係統局部，其概念與(yu) 功能進一步明確，實現源網荷儲(chu) *效集成聚合，就地改善供電品質，就近實現功率互濟。微電網智能化、數字化發展，提升了其自主運行及與(yu) 配電網靈活交互能力，配微協同，深度支撐與(yu) 服務電力係統的運行優(you) 化；微電網規模化、集群化發展，深刻影響並推動配電網形態改變，配微融合，有效提升電力係統對新能源、電動汽車等分布式資源的承載能力，顯著提升係統自愈能力；配微一體(ti) 化，*麵提高電力係統全域能量管控水平，有力支撐與(yu) 推動麵向分布式資源的現代市場交易機製的創新發展，助力新型電力係統的構建。

微電網技術將引發能源電力係統生產(chan) 要素的深度融合，微電網有利於(yu) 整合和優(you) 化利用分布式資源，激發綠色創新各方麵優(you) 勢，*效參與(yu) 電力輔助服務、電力市場交易、碳交易等，催生了微電網技術與(yu) 人工智能、區塊鏈等新興(xing) 技術持續深度融合，向智能化、數字化方向深度演進，有力促進電力係統向源網荷儲(chu) 一體(ti) 化的深度轉型，在更多領域與(yu) 場景中實現廣泛應用。

2.hth下载地址Acrel-2000ES儲(chu) 能能量管理係統解決(jue) 方案

2.1概述

hth下载地址Acrel-2000ES儲(chu) 能能量管理係統具有完善的儲(chu) 能監控與(yu) 管理功能，涵蓋了儲(chu) 能係統設備(PCS、BMS、電表、消防、空調等)的詳細信息，實現了數據采集、數據處理、數據存儲(chu) 、數據查詢與(yu) 分析、可視監控、報警管理、統計報表等功能。在高*應用上支持能量調度，具備計劃曲線、削峰填穀、需量控製、備用電源等控製功能。係統對電池組性能進行實時監測及曆史數據分析、根據分析結果采用智

能化的分配策略對電池組進行充放電控製，優(you) 化了電池性能，提高電池壽命。係統支持Windows操作係統，數據庫采用SQLServer。本係統既可以用於(yu) 儲(chu) 能一體(ti) 櫃，也可以用於(yu) 儲(chu) 能集裝箱，是專(zhuan) 門用於(yu) 儲(chu) 能設備管理的一套軟件係統平台。

2.2適用場合

係統可應用於(yu) 城市、高速公路、工業(ye) 園區、工商業(ye) 區、居民區、智能建築、海島、無電地區可再生能源係統監控和能量管理需求。

2.2.1工商業(ye) 儲(chu) 能四大應用場景

1）工廠與(yu) 商場：工廠與(yu) 商場用電習(xi) 慣明顯，安裝儲(chu) 能以進行削峰填穀、需量管理，能夠降低用電成本，並充當後備電源應急；

2）光儲(chu) 充電站：光伏自發自用、供給電動車充電站能源，儲(chu) 能平抑大功率充電站對於(yu) 電網的衝(chong) 擊；

3）微電網：微電網具備可並網或離網運行的靈活性，以工業(ye) 園區微網、海島微網、偏遠地區微網為(wei) 主，儲(chu) 能起到平衡發電供應與(yu) 用電負荷的作用；

4）新型應用場景：工商業(ye) 儲(chu) 能積*探索融合發展新場景，已出現在數據*心、5G基站、換電重卡、港口岸電等眾(zhong) 多應用場景。

2.3係統結構

2.4係統功能

2.4.1實時監測

微電網能量管理係統人機界麵友好，應能夠以係統一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各回路斷路器、隔離開關(guan) 等合、分閘狀態及有關(guan) 故障、告警等信號。其中，各子係統回路電參量主要有：三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數、頻率和正向有功電能累計值；狀態參數主要有：開關(guan) 狀態、斷路器故障脫扣告警等。

係統應可以對分布式電源、儲(chu) 能係統進行發電管理，使管理人員實時掌握發電單元的出力信息、收益信息、儲(chu) 能荷電狀態及發電單元與(yu) 儲(chu) 能單元運行功率設置等。

係統應可以對儲(chu) 能係統進行狀態管理，能夠根據儲(chu) 能係統的荷電狀態進行及時告警，並支持定期的電池維護。

微電網能量管理係統的監控係統界麵包括係統主界麵，包含微電網光伏、風電、儲(chu) 能、充電樁及總體(ti) 負荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據不同的需求，也可將充電，儲(chu) 能及光伏係統信息進行顯示。

圖2係統主界麵

子界麵主要包括係統主接線圖、光伏信息、風電信息、儲(chu) 能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統計列表等。

2.4.2光伏界麵

圖3光伏係統界麵

本界麵用來展示對光伏係統信息，主要包括逆變器直流側(ce) 、交流側(ce) 運行狀態監測及報警、逆變器及電站發電量統計及分析、並網櫃電力監測及發電量統計、電站發電量年有效利用小時數統計、發電收益統計、碳減排統計、輻照度/風力/環境溫濕度監測、發電功率模擬及效率分析；同時對係統的總功率、電壓電流及各個(ge) 逆變器的運行數據進行展示。

2.4.3儲能界麵

圖4儲(chu) 能係統界麵

本界麵主要用來展示本係統的儲(chu) 能裝機容量、儲(chu) 能當前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖5儲(chu) 能係統PCS參數設置界麵

本界麵主要用來展示對PCS的參數進行設置，包括開關(guan) 機、運行模式、功率設定以及電壓、電流的限值。

圖6儲(chu) 能係統BMS參數設置界麵

本界麵用來展示對BMS的參數進行設置，主要包括電芯電壓、溫度保護限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖7儲(chu) 能係統PCS電網側(ce) 數據界麵

本界麵用來展示對PCS電網側(ce) 數據，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數等。

圖8儲(chu) 能係統PCS交流側(ce) 數據界麵

本界麵用來展示對PCS交流側(ce) 數據，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數、溫度值等。同時針對交流側(ce) 的異常信息進行告警。

圖9儲(chu) 能係統PCS直流側(ce) 數據界麵

本界麵用來展示對PCS直流側(ce) 數據，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側(ce) 的異常信息進行告警。

圖10儲(chu) 能係統PCS狀態界麵

本界麵用來展示對PCS狀態信息，主要包括通訊狀態、運行狀態、STS運行狀態及STS故障告警等。

圖11儲(chu) 能電池狀態界麵

本界麵用來展示對BMS狀態信息，主要包括儲(chu) 能電池的運行狀態、係統信息、數據信息以及告警信息等，同時展示當前儲(chu) 能電池的SOC信息。

圖12儲(chu) 能電池簇運行數據界麵

本界麵用來展示對電池簇信息，主要包括儲(chu) 能各模組的電芯電壓與(yu) 溫度，並展示當前電芯的*大、*小電壓、溫度值及所對應的位置。

2.4.4風電界麵

圖13風電係統界麵

本界麵用來展示對風電係統信息，主要包括逆變控製一體(ti) 機直流側(ce) 、交流側(ce) 運行狀態監測及報警、逆變器及電站發電量統計及分析、電站發電量年有效利用小時數統計、發電收益統計、碳減排統計、風速/風力/環境溫濕度監測、發電功率模擬及效率分析；同時對係統的總功率、電壓電流及各個(ge) 逆變器的運行數據進行展示。

2.4.5充電樁界麵

圖14充電樁界麵

本界麵用來展示對充電樁係統信息，主要包括充電樁用電總功率、交直流充電樁的功率、電量、電量費用，變化曲線、各個(ge) 充電樁的運行數據等。

2.4.6視頻監控界麵

圖15微電網視頻監控界麵

本界麵主要展示係統所接入的視頻畫麵，且通過不同的配置，實現預覽、回放、管理與(yu) 控製等。

2.4..7發電預測

係統應可以通過曆史發電數據、實測數據、未來天氣預測數據，對分布式發電進行短期、超短期發電功率預測，並展示合格率及誤差分析。根據功率預測可進行人工輸入或者自動生成發電計劃，便於(yu) 用戶對該係統新能源發電的集中管控。

圖16光伏預測界麵

2.4.8策略配置

係統應可以根據發電數據、儲(chu) 能係統容量、負荷需求及分時電價(jia) 信息，進行係統運行模式的設置及不同控製策略配置。如削峰填穀、周期計劃、需量控製、有序充電、動態擴容等。

圖17策略配置界麵

2.4.9運行報表

應能查詢各子係統、回路或設備*定時間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。

圖18運行報表

2.4.10實時報警

應具有實時報警功能，係統能夠對各子係統中的逆變器、雙向變流器的啟動和關(guan) 閉等遙信變位，及設備內(nei) 部的保護動作或事故跳閘時應能發出告警，應能實時顯示告警事件或跳閘事件，包括保護事件名稱、保護動作時刻；並應能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guan) 人員。

圖19實時告警

2.4.11曆史事件查詢

應能夠對遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風速、氣壓越限等事件記錄進行存儲(chu) 和管理，方便用戶對係統事件和報警進行曆史追溯，查詢統計、事故分析。

圖20曆史事件查詢

2.4.12電能質量監測

應可以對整個(ge) 微電網係統的電能質量包括穩態狀態和暫態狀態進行持續監測，使管理人員實時掌握供電係統電能質量情況，以便及時發現和消除供電不穩定因素。

1）在供電係統主界麵上應能實時顯示各電能質量監測點的監測裝置通信狀態、各監測點的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度*分百和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度*分百和正序/負序/零序電流值；

2）諧波分析功能：係統應能實時顯示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）電壓波動與(yu) 閃變：係統應能顯示A/B/C三相電壓波動值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長閃變值；應能提供A/B/C三相電壓波動曲線、短閃變曲線和長閃變曲線；應能顯示電壓偏差與(yu) 頻率偏差；

4）功率與(yu) 電能計量：係統應能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率；應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；應能提供有功負荷曲線，包括日有功負荷曲線（折線型）和年有功負荷曲線（折線型）；

5）電壓暫態監測：在電能質量暫態事件如電壓暫升、電壓暫降、短時中斷發生時，係統應能產(chan) 生告警，事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關(guan) 人員；係統應能查看相應暫態事件發生前後的波形。

6）電能質量數據統計：係統應能顯示1min統計整2h存儲(chu) 的統計數據，包括均值、*大值、*小值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應包含事件名稱、狀態（動作或返回）、波形號、越限值、故障持續時間、事件發生的時間。

圖21微電網係統電能質量界麵

2.4.13遙控功能

應可以對整個(ge) 微電網係統範圍內(nei) 的設備進行遠程遙控操作。係統維護人員可以通過管理係統的主界麵完成遙控操作，並遵循遙控預置、遙控返校、遙控執行的操作順序，可以及時執行調度係統或站內(nei) 相應的操作命令。

圖22遙控功能

2.4.14曲線查詢

應可在曲線查詢界麵，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、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

圖23曲線查詢

2.4.15統計報表

具備定時抄表匯總統計功能，用戶可以自由查詢自係統正常運行以來任意時間段內(nei) 各配電節點的用電情況，即該節點進線用電量與(yu) 各分支回路消耗電量的統計分析報表。對微電網與(yu) 外部係統間電能量交換進行統計分析；對係統運行的節能、收益等分析；具備對微電網供電可靠性分析，包括年停電時間、年停電次數等分析；具備對並網型微電網的並網點進行電能質量分析。

圖24統計報表

2.4.16網絡拓撲圖

係統支持實時監視接入係統的各設備的通信狀態，能夠完整的顯示整個(ge) 係統網絡結構；可在線診斷設備通信狀態，發生網絡異常時能自動在界麵上顯示故障設備或元件及其故障部位。

圖25微電網係統拓撲界麵

本界麵主要展示微電網係統拓撲，包括係統的組成內(nei) 容、電網連接方式、斷路器、表計等信息。

2.4.17通信管理

可以對整個(ge) 微電網係統範圍內(nei) 的設備通信情況進行管理、控製、數據的實時監測。係統維護人員可以通過管理係統的主程序右鍵打開通信管理程序，然後選擇通信控製啟動所有端口或某個(ge) 端口，快速查看某設備的通信和數據情況。通信應支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規約。

圖26通信管理

2.4.18用戶權限管理

應具備設置用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如遙控操作，運行參數修改等）。可以定義(yi) 不同*別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為(wei) 係統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

圖27用戶權限

2.4.19故障錄波

應可以在係統發生故障時，自動準確地記錄故障前、後過程的各相關(guan) 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、判斷保護是否正確動作、提高電力係統安全運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6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個(ge) 周波、故障後4個(ge) 周波波形，總錄波時間共計46s。每個(ge) 采樣點錄波至少包含12個(ge) 模擬量、10個(ge) 開關(guan) 量波形。

圖28故障錄波

2.4.20事故追憶

可以自動記錄事故時刻前後一段時間的所有實時掃描數據，包括開關(guan) 位置、保護動作狀態、遙測量等，形成事故分析的數據基礎。

用戶可自定義(yi) 事故追憶的啟動事件，當每個(ge) 事件發生時，存儲(chu) 事故前*個(ge) 掃描周期及事故後10個(ge) 掃描周期的有關(guan) 點數據。啟動事件和監視的數據點可由用戶*定和隨意修改。

圖29事故追憶

3.係統硬件配置清單

4.結語

在全球範圍內(nei) ，微電網已經在城市工業(ye) 園區、農(nong) 村偏遠地區以及災後恢複等場景中得到了廣泛的示範應用。例如，在我國山東(dong) 長島的智能微電網群試點項目中，儲(chu) 能技術的合理應用顯著提高了分布式能源的利用率和係統的供電可靠性；而在非洲的偏遠地區，微電網和儲(chu) 能技術的結合有效解決(jue) 了無電地區的基本用電問題，為(wei) 當地經濟發展提供了重要支持。這些成功案例不僅(jin) 驗證了微電網和儲(chu) 能技術的實際效益，也為(wei) 未來的技術推廣和規模化應用提供了寶貴經驗。

未來，隨著物聯網、人工智能和區塊鏈等前沿技術的引入，儲(chu) 能技術與(yu) 微電網的深度融合將進一步推動能源係統的智能化和數字化轉型。儲(chu) 能技術的多樣化發展，例如混合儲(chu) 能係統和多能互補技術的創新應用，也將為(wei) 微電網在更複雜的能源環境中發揮作用奠定基礎。本文將從(cong) 微電網的關(guan) 鍵技術需求出發，圍繞儲(chu) 能係統的規劃設計、運行調度和技術發展展開深入探討，旨在為(wei) 微電網技術的持續優(you) 化和應用場景的拓展提供理論支持和實踐參考。

參考文獻

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