分布式光儲能量管理係統及其控製策略的研究

hth下载地址 陳聰

摘要：分布式光儲(chu) 技術憑借其*特的靈活性，為(wei) 電力係統提供了更高的穩定性和效率，但其工程管理的雜性和挑戰性也顯著增加。傳(chuan) 統的工程管理方法已經難以滿足新型電力係統模式的要求，迫切需要探索新的管理方法來確保分布式光儲(chu) 項目的成功實施。工程管理不僅(jin) 需要考慮技術和經濟因素，還需要充分考慮項目的社會(hui) 和環境影響，確保其可持續性。針對新型電力係統模式，深入研究和完善分布式光儲(chu) 項目工程管理的方法，對於(yu) 推動電力係統和光伏產(chan) 業(ye) 的持續健康發展具有重要的理論和實踐意義(yi) 。

關(guan) 鍵詞：分布式光儲(chu) 項目；集控運行；智能控製 

引言 

近年來，在國家政策帶動下，光伏產(chan) 業(ye) 高速發展，國家對該產(chan) 業(ye) 給予了較大支持，光伏發電項目逐年遞增，這些項目每年為(wei) 國家創造了較大的效益。根據有關(guan) 數據，未來5年內(nei) 將有更多的分布式光儲(chu) 並網，為(wei) 提高分布式光儲(chu) 項目的運行可靠性，建立分布式光儲(chu) 集控中心，並進行集中化、智能化管理十分重要。每一分布式光儲(chu) 項目都有各自的特點，在集控運行管理中需從(cong) 實際情況出發，采用新技術、新理念，保持管理的先進性，提高項目綜合效益。

1分布式光儲(chu) 控製係統運轉原理 

1.1係統構成

在能源領域分布式光儲(chu) 項目廣受關(guan) 注，此類項目的控製係統內(nei) 包含光伏電源結構板、電流匯流設備、電源逆變器、蓄電池等，每部分都有各自的作用，在係統的統一管控下可保持各部分之間的相互配合，可促進電力生產(chan) 及利用。分布式光儲(chu) 控製係統中的單個(ge) 電池板很難直接生成可入網交流電滿足用戶需求，利用光伏電池結構板可解決(jue) 這一問題，通過構建串聯關(guan) 係，可由集中設備匯集光伏電池板的電力資源，促進電力資源在不同模塊之間的傳(chuan) 輸效率，將逆變後電能並入配網，使配網有更多的電力資源供應、分配給用戶。光伏發電過程中光照強度是影響發電效率、發電量的重要因素。但因為(wei) 光照強度具有不可控性，在季節、天氣因素影響下，不同地區、不同時段的光照強度大小不一，個(ge) 別地區經常性出現陰雨天氣，在該地區內(nei) 建設光伏發電站，在電站運行期間因為(wei) 光照強度不佳，發電量持續變化，無法保持在穩定狀態。如分布式光儲(chu) 過程中電站的發電總量不穩定，將會(hui) 幹擾並網狀態及效果。考慮上述問題，光伏發電站幾乎都設有儲(chu) 能裝置，儲(chu) 能裝置可將其中儲(chu) 存的電能接入電網，由電網的各節點再傳(chuan) 輸給需求端。如光伏電池的輸出功率較小，蓄電池自動進入電力傳(chuan) 輸及放電狀態，此過程下基本能保持負荷的穩定性，避免在某一時間段內(nei) 負荷頻繁變化。

1.2光伏逆變設備

在分布式光儲(chu) 係統中，光伏逆變設備*不可少，很多情況下，此設備被稱為(wei) 逆變電源，在電能傳(chuan) 輸中該設備可促進直流電向交流電的轉化。現階段，我國進入了信息時代，電子技術、微電子技術等高速發展，在電力領域為(wei) 保持各類設備的高速發展，逆變技術十分重要，此技術可促進直流電向交流電的轉換。逆變技術屬於(yu) 專(zhuan) 業(ye) 性技術，為(wei) 發揮此項技術的作用，有關(guan) 人員需立足實際需求，配備高可靠性的硬件設備、電子元件。多年來，光伏發電技術越發成熟，在許多光伏發電站中逆變技術較為(wei) 成熟，此技術的控製電路有較高要求，需配備單片機處理設備，實現智能化控製。 計算機技術發展到今天，市場上陸續出現了多種電力零部件、功率設備，逆變器呈現微型化趨勢，體(ti) 積雖小，但其運行效率較高，具備多種功能。依據光伏發電係統的工作過程，逆變器能準確控製半導體(ti) 功率開關(guan) 的工作狀態，方便直流電向交流電的轉換。

2分布式光儲(chu) 建設項目中的風險因素分析

2.1技術風險

隨著光伏技術的快速發展，新的技術不斷湧現，可能導致在項目建設期內(nei) 采用的技術逐漸過時。這主要表現在光伏組件的效能提升、逆變器技術的更新、智能監控係統的升級等方麵。若項目開始時采用的技術無法跟上行業(ye) 的發展步伐，可能導致發電效率低、維護成本高、係統穩定性差等問題。為(wei) 有效應對技術風險，項目團隊應保持對光伏技術領域的敏感性，及時了解新技術的進展和應用。

2.2政策風險

政策變動可能對項目產(chan) 生不利影響，其中尤為(wei) 顯著的就是補貼政策的調整。補貼政策的不確定性和變動性可能直接影響項目的回報率和盈利水平。有關(guan) 部門可能會(hui) 根據市場情況、財政狀況等因素對光伏發電項目的補貼標準和期限進行調整，這可能導致項目的投資回收周期延長、預期收益降低，甚至影響項目的經濟可行性。為(wei) 降低政策風險，項目團隊應當密切關(guan) 注相關(guan) 的政策動向，及時獲取和理解相關(guan) 政策信息。

3新型電力係統模式背景下分布式光儲(chu) 工程管理的優(you) 化方法 

3.1整合創新技術與(yu) 管理

麵對新型電力係統模式下的挑戰，分布式光儲(chu) 工程管理急需進行深度優(you) 化。首先，建議引入先進的物聯網技術來實現分布式光儲(chu) 係統的全程監控。通過部署高精度傳(chuan) 感器，可以實時采集光伏模塊的電壓、電流、溫度和光照等參數，並將這些數據上傳(chuan) 至雲(yun) 端分析平台。利用深度學習(xi) 算法，對數據進行實時分析，預測光伏輸出，並根據電網需求進行智能調度。其次，在工程管理中應充分應用數字孿生技術。通過創建分布式光儲(chu) 項目的數字模型，可以實現項目的虛擬仿真與(yu) 實際操作的同步反饋。這不僅(jin) 有助於(yu) 前期的設計驗證，還可以在項目運營中提供故障診斷、性能優(you) 化等智能建議。基於(yu) 邊緣計算的數據處理策略可以進一步減少數據傳(chuan) 輸延遲，為(wei) 實時控製提供技術保障。再次，采用區塊鏈技術優(you) 化供應鏈管理。在分布式光儲(chu) 項目中，從(cong) 原材料采購、組件生產(chan) 到項目部署和後期維護，每一環節都涉及多方參與(yu) 者。區塊鏈提供了一個(ge) 去中心化、透明且安全的數據交換平台，確保供應鏈中的每一筆交易都能被有效記錄與(yu) 追蹤，大大提高了整體(ti) 供應鏈的效率和透明度。將知識圖譜技術融入工程管理中。知識圖譜能夠將分散的數據與(yu) 知識進行結構化整合，為(wei) 工程管理者提供基於(yu) 事實的決(jue) 策支持。

3.2製定效率與(yu) 協同管理機製

分布式光儲(chu) 項目的建設是一個(ge) 複雜的係統工程，涉及多個(ge) 環節、多個(ge) 部門，因此需要製定顯著協同的管理機製。在製定管理機製時，應充分借鑒*內(nei) 外*進經驗，合理運用運籌學、供應鏈管理等現代管理方法，提高項目管理效率。如充分運用運籌學原理與(yu) 方法，如線性規劃、網絡優(you) 化、多目標決(jue) 策等，為(wei) 項目管理提供科學、定量的優(you) 化策略。利用這些先進方法，可以確保項目資源得到有效配置，各項任務按優(you) 化順序進行，大大提高整體(ti) 效率。引入現代供應鏈管理原理，構建總體(ti) 、細致的項目物流、信息流與(yu) 資金流管理體(ti) 係。借助先進的供應鏈管理軟件，如ERP、SCM和PLM，確保項目的每一個(ge) 環節都能得到實時、準確的信息反饋，從(cong) 而實現項目管理有效協同。

4hth下载地址產(chan) 品介紹

Acrel-2000MG微電網能量管理係統，是我司根據新型電力係統下微電網監控係統與(yu) 微電網能量管理係統的要求，總結國內(nei) 外的研究和生產(chan) 的經驗，專(zhuan) 門研製出的企業(ye) 微電網能量管理係統。本係統滿足光伏係統、風力發電、儲(chu) 能係統以及充電樁的接入，整天進行數據采集分析，直接監視光伏、風能、儲(chu) 能係統、充電樁運行狀態及健康狀況，是一個(ge) 集監控係統、能量管理為(wei) 一體(ti) 的管理係統。該係統在安全穩定的基礎上以經濟優(you) 化運行為(wei) 目標，促進可再生能源應用，提高電網運行穩定性、補償(chang) 負荷波動；有效實現用戶側(ce) 的需求管理、消除晝夜峰穀差、平滑負荷，提高電力設備運行效率、降低供電成本。為(wei) 企業(ye) 微電網能量管理提供安全、可靠、經濟運行提供了全新的解決(jue) 方案。

微電網能量管理係統應采用分層分布式結構，整個(ge) 能量管理係統在物理上分為(wei) 三個(ge) 層：設備層、網絡通信層和站控層。站級通信網絡采用標準以太網及TCP/IP通信協議，物理媒介可以為(wei) 光纖、網線、屏蔽雙絞線等。係統支持Modbus RTU、Modbus TCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT 等通信規約。

4.1 應用場所

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。

4.2係統架構

本平台采用分層分布式結構進行設計，即站控層、網絡層和設備層，詳細拓撲結構如下：

圖1 典型微電網能量管理係統組網方式

4.3 係統功能

4.3.1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，實時監測光伏、風電、儲(chu) 能、充電樁等各回路電壓、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：相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數、頻率、有功/無功電度、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。

4.3.2 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。

4.3.3 儲(chu) 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。

4.3.4 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。

4.3.5 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。

4.3.6 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。

4.3.7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

4.3.8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、防逆流、有序充電、動態擴容等。

具體(ti) 策略根據項目實際情況（如儲(chu) 能櫃數量、負載功率、光伏係統能力等）進行接口適配和策略調整，同時支持定製化需求。

圖 17 策略配置界麵

4.3.9運行報表

應能查詢各子係統、回路或設備規定時間的運行參數，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、尖峰平穀時段電量等。

圖 18 運行報表

4.3.10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

4.3.11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

4.3.12 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、三相電壓不平衡度和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度和正序/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

4.3.13 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

4.3.14 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

4.3.15 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) 各配電節點的發電、用電、充放電情況，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

4.3.16 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。

4.3.17 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Modbus RTU、Modbus TCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104 、MQTT等通信規約。

圖 26 通信管理

4.3.18 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) 不同級別用戶的登錄名、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

4.3.19 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

4.3.20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*10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規定和隨意修改。

圖 29 事故追憶

4.係統硬件配置

5結束語 

總體(ti) 而言，分布式光儲(chu) 項目的成功建設需要全過程的風險管理，這意味著在項目的規劃、設計、采購、施工、運營和維護各個(ge) 階段都要有係統性的風險識別、評估和控製。隻有在這個(ge) 過程中科學合理地應對各類風險，項目才能夠在技術、經濟和社會(hui) 等多方麵取得可持續的發展。本文通過對分布式光儲(chu) 項目中的關(guan) 鍵風險因素進行深入剖析，並提出相應的管理策略，有望為(wei) 未來類似項目的實施提供有力的支持。隨著全球對可再生能源需求的增加，科學有效的風險管理將成為(wei) 確保光伏發電項目長期成功運行的不能或缺的一環。

參考文獻

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