安科瑞 陳聰

摘要：儲能技術在微電網(wǎng)中不僅僅是作為能源的緩沖裝置，還扮演著協(xié)調能源流動、優(yōu)化系統(tǒng)運行以及支持新型應用場景的多重角色。本文從儲能的全新應用方向展開探討，包括儲能在新型電網(wǎng)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(chuàng)新支持。

關鍵詞：儲能技術；光儲系統(tǒng)；微電網(wǎng)

0.引言

隨著全球能源格局的加速轉型，低碳經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展的理念正深刻改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的運行模式。在“雙碳"戰(zhàn)略的推動下，構建以清潔能源為主體的新型電力系統(tǒng)成為當前能源行業(yè)的重要方向。相比傳統(tǒng)以化石能源為主的集中式電力系統(tǒng)，新型電力系統(tǒng)強調分布式能源、靈活負荷和儲能的深度融合，通過數(shù)字化和智能化技術的賦能，提升能源系統(tǒng)的運行效率和清潔化水平。在這一背景下，微電網(wǎng)作為新型電力系統(tǒng)的重要組成部分，以其“源網(wǎng)荷儲"一體化的技術優(yōu)勢，成為實現(xiàn)能源轉型和系統(tǒng)優(yōu)化的關鍵解決方案。

1.微電網(wǎng)關鍵技術中的儲能應用

1. 
   

1. 分布式儲能

由于大部分分布式發(fā)電具有間歇性與波動型，因此分布式儲能是微電網(wǎng)中不能或缺的部分。分布式儲能是微電網(wǎng)系統(tǒng)的“調節(jié)器"，能夠穩(wěn)定電力供應、*制振蕩、平衡負荷，提升微電網(wǎng)的可靠性與運行效率，為黑啟動提供支撐，可分為能量型儲能與功率型儲能。能量型儲能在微電網(wǎng)中可以平衡供需，保證長期穩(wěn)定供電；功率型儲能可為微電網(wǎng)提供快速的功率支持，穩(wěn)定頻率與電壓。

能量型儲能主要為鋰離子電池、鉛酸電池、液流電池等電化學儲能。能量型儲能的能量密度*高可達300~350Wh/kg，可實現(xiàn)數(shù)千到數(shù)萬次的充放電循環(huán)，充放電效率通常在90%以上，自放電率低，有利于長期儲能，適合長時間供電，支撐能量優(yōu)化調節(jié)，提升系統(tǒng)運行的可靠性與經(jīng)濟性；功率型儲能主要為超*電容器儲能、飛輪儲能等，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(huán)次數(shù)可達105~106數(shù)量*，由于沒有化學反應過程，具有毫米*響應速度，可以快速*制頻率和電壓的波動。為保證微電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行，具備更好的慣量響應速度與反應能力，持續(xù)降低成本、滿足多樣化的調節(jié)需求，新型分布式儲能的應用和混合儲能系統(tǒng)的構建是未來的發(fā)展趨勢。此外，未來的儲能設計應充分考慮安全性與可靠性，進一步降低微電網(wǎng)的運行風險。

1.2靈活負荷管理中的儲能應用

考慮到微電網(wǎng)的運行特性、分布式資源特點及儲能充放電能力等，微電網(wǎng)應根據(jù)負荷特性對其進行分*分類。根據(jù)重要性程度和可控性，優(yōu)先確保重要負荷的持續(xù)穩(wěn)定供電，而柔性負荷與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(wǎng)負荷進行分*分類控制，提升需求側資源調節(jié)能力，有效降低系統(tǒng)建設冗余度，增強微電網(wǎng)的運行韌性，也利于更好地參與電力市場。在區(qū)域（?。?場景，作為電力市場交易的基礎聚合商，微電網(wǎng)與虛擬電廠、區(qū)塊鏈等技術的結合，配合電網(wǎng)統(tǒng)一調度，充分發(fā)揮電力電量的調節(jié)作用，增強各市場主體的積*性與競爭力，推動建立源網(wǎng)荷儲靈活*效互動的電力運行與市場交易體系，充分發(fā)揮電力市場對能源清潔低碳轉型的支撐作用，支撐電力系統(tǒng)的綠色轉型和可持續(xù)發(fā)展。

1.3能源交易市場中的創(chuàng)新支持

獨立型微電網(wǎng)能量管理主要目標是在保證微電網(wǎng)生存力的基礎上提高微電網(wǎng)的供電品質，*大限度滿足用戶需求；并網(wǎng)型微電網(wǎng)能量管理的目標是在保證供電可靠性的基礎上與配網(wǎng)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綠色能源交易等。

微電網(wǎng)技術立足于新型電力系統(tǒng)局部，其概念與功能進一步明確，實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲*效集成聚合，就地改善供電品質，就近實現(xiàn)功率互濟。微電網(wǎng)智能化、數(shù)字化發(fā)展，提升了其自主運行及與配電網(wǎng)靈活交互能力，配微協(xié)同，深度支撐與服務電力系統(tǒng)的運行優(yōu)化；微電網(wǎng)規(guī)?；⒓夯l(fā)展，深刻影響并推動配電網(wǎng)形態(tài)改變，配微融合，有效提升電力系統(tǒng)對新能源、電動汽車等分布式資源的承載能力，顯著提升系統(tǒng)自愈能力；配微一體化，*面提高電力系統(tǒng)全域能量管控水平，有力支撐與推動面向分布式資源的現(xiàn)代市場交易機制的創(chuàng)新發(fā)展，助力新型電力系統(tǒng)的構建。

微電網(wǎng)技術將引發(fā)能源電力系統(tǒng)生產(chǎn)要素的深度融合，微電網(wǎng)有利于整合和優(yōu)化利用分布式資源，激發(fā)綠色創(chuàng)新各方面優(yōu)勢，*效參與電力輔助服務、電力市場交易、碳交易等，催生了微電網(wǎng)技術與人工智能、區(qū)塊鏈等新興技術持續(xù)深度融合，向智能化、數(shù)字化方向深度演進，有力促進電力系統(tǒng)向源網(wǎng)荷儲一體化的深度轉型，在更多領域與場景中實現(xiàn)廣泛應用。

2.安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統(tǒng)解決方案

2.1概述

安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統(tǒng)具有完善的儲能監(jiān)控與管理功能，涵蓋了儲能系統(tǒng)設備(PCS、BMS、電表、消防、空調等)的詳細信息，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視監(jiān)控、報警管理、統(tǒng)計報表等功能。在高*應用上支持能量調度，具備計劃曲線、削峰填谷、需量控制、備用電源等控制功能。系統(tǒng)對電池組性能進行實時監(jiān)測及歷史數(shù)據(jù)分析、根據(jù)分析結果采用智

能化的分配策略對電池組進行充放電控制，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)庫采用SQLServer。本系統(tǒng)既可以用于儲能一體柜，也可以用于儲能集裝箱，是專門用于儲能設備管理的一套軟件系統(tǒng)平臺。

2.2適用場合

系統(tǒng)可應用于城市、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、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

2.2.1工商業(yè)儲能四大應用場景

1）工廠與商場：工廠與商場用電習慣明顯，安裝儲能以進行削峰填谷、需量管理，能夠降低用電成本，并充當后備電源應急；

2）光儲充電站：光伏自發(fā)自用、供給電動車充電站能源，儲能平抑大功率充電站對于電網(wǎng)的沖擊；

3）微電網(wǎng)：微電網(wǎng)具備可并網(wǎng)或離網(wǎng)運行的靈活性，以工業(yè)園區(qū)微網(wǎng)、海島微網(wǎng)、偏遠地區(qū)微網(wǎng)為主，儲能起到平衡發(fā)電供應與用電負荷的作用；

4）新型應用場景：工商業(yè)儲能積*探索融合發(fā)展新場景，已出現(xiàn)在數(shù)據(jù)*心、5G基站、換電重卡、港口岸電等眾多應用場景。

2.3系統(tǒng)結構

2.4系統(tǒng)功能

2.4.1實時監(jiān)測

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機界面友好，應能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關等合、分閘狀態(tài)及有關故障、告警等信號。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、總無功功率、總功率因數(shù)、頻率和正向有功電能累計值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開關狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進行發(fā)電管理，使管理人員實時掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲能單元運行功率設置等。

系統(tǒng)應可以對儲能系統(tǒng)進行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進行及時告警，并支持定期的電池維護。

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、風電、儲能、充電樁及總體負荷組成情況，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，儲能及光伏系統(tǒng)信息進行顯示。

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、風電信息、儲能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計列表等。

2.4.2光伏界面

圖3光伏系統(tǒng)界面

本界面用來展示對光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側、交流側運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、輻照度/風力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數(shù)據(jù)進行展示。

2.4.3儲能界面

圖4儲能系統(tǒng)界面

本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲能裝機容量、儲能當前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖5儲能系統(tǒng)PCS參數(shù)設置界面

本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進行設置，包括開關機、運行模式、功率設定以及電壓、電流的限值。

圖6儲能系統(tǒng)BMS參數(shù)設置界面

本界面用來展示對BMS的參數(shù)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儲能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS電網(wǎng)側數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。

圖8儲能系統(tǒng)PCS交流側數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS交流側數(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。同時針對交流側的異常信息進行告警。

圖9儲能系統(tǒng)PCS直流側數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS直流側數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側的異常信息進行告警。

圖10儲能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來展示對PCS狀態(tài)信息，主要包括通訊狀態(tài)、運行狀態(tài)、STS運行狀態(tài)及STS故障告警等。

圖11儲能電池狀態(tài)界面

本界面用來展示對BMS狀態(tài)信息，主要包括儲能電池的運行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等，同時展示當前儲能電池的SOC信息。

圖12儲能電池簇運行數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對電池簇信息，主要包括儲能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當前電芯的*大、*小電壓、溫度值及所對應的位置。

2.4.4風電界面

圖13風電系統(tǒng)界面

本界面用來展示對風電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機直流側、交流側運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、風速/風力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數(shù)據(jù)進行展示。

2.4.5充電樁界面

圖14充電樁界面

本界面用來展示對充電樁系統(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、電量費用，變化曲線、各個充電樁的運行數(shù)據(jù)等。

2.4.6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)所接入的視頻畫面，且通過不同的配置，實現(xiàn)預覽、回放、管理與控制等。

2.4..7發(fā)電預測

系統(tǒng)應可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實測數(shù)據(jù)、未來天氣預測數(shù)據(jù)，對分布式發(fā)電進行短期、超短期發(fā)電功率預測，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預測可進行人工輸入或者自動生成發(fā)電計劃，便于用戶對該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖16光伏預測界面

2.4.8策略配置

系統(tǒng)應可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲能系統(tǒng)容量、負荷需求及分時電價信息，進行系統(tǒng)運行模式的設置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計劃、需量控制、有序充電、動態(tài)擴容等。

圖17策略配置界面

2.4.9運行報表

應能查詢各子系統(tǒng)、回路或設備*定時間的運行參數(shù)，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(shù)、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，系統(tǒng)能夠對各子系統(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動和關閉等遙信變位，及設備內部的保護動作或事故跳閘時應能發(fā)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；并應能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關人員。

圖19實時告警

2.4.11歷史事件查詢

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(shù)、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和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯，查詢統(tǒng)計、事故分析。

圖20歷史事件查詢

2.4.12電能質量監(jiān)測

應可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進行持續(xù)監(jiān)測，使管理人員實時掌握供電系統(tǒng)電能質量情況，以便及時發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。

1）在供電系統(tǒng)主界面上應能實時顯示各電能質量監(jiān)測點的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)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：系統(tǒng)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）電壓波動與閃變：系統(tǒng)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頻率偏差；

4）功率與電能計量：系統(tǒng)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(tài)監(jiān)測：在電能質量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時中斷發(fā)生時，系統(tǒng)應能產(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人員；系統(tǒng)應能查看相應暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

6）電能質量數(shù)據(jù)統(tǒng)計：系統(tǒng)應能顯示1min統(tǒng)計整2h存儲的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，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(tài)（動作或返回）、波形號、越限值、故障持續(xù)時間、事件發(fā)生的時間。

圖21微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質量界面

2.4.13遙控功能

應可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內的設備進行遠程遙控操作。系統(tǒng)維護人員可以通過管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時執(zhí)行調度系統(tǒng)或站內相應的操作命令。

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

2.4.15統(tǒng)計報表

具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內各配電節(jié)點的用電情況，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。對微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進行統(tǒng)計分析；對系統(tǒng)運行的節(jié)能、收益等分析；具備對微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時間、年停電次數(shù)等分析；具備對并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點進行電能質量分析。

圖24統(tǒng)計報表

2.4.16網(wǎng)絡拓撲圖

系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結構；可在線診斷設備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。

圖25微電網(wǎng)系統(tǒng)拓撲界面

本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓撲，包括系統(tǒng)的組成內容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計等信息。

2.4.17通信管理

可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內的設備通信情況進行管理、控制、數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。系統(tǒng)維護人員可以通過管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開通信管理程序，然后選擇通信控制啟動所有端口或某個端口，快速查看某設備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應支持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

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(jīng)授權的操作（如遙控操作，運行參數(shù)修改等）。可以定義不同*別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統(tǒng)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

應可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動準確地記錄故障前、后過程的各相關電氣量的變化情況，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、提高電力系統(tǒng)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(fā)6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個周波、故障后4個周波波形，總錄波時間共計46s。每個采樣點錄波至少包含12個模擬量、10個開關量波形。

圖28故障錄波

2.4.20事故追憶

可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時掃描數(shù)據(jù)，包括開關位置、保護動作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎。

用戶可自定義事故追憶的啟動事件，當每個事件發(fā)生時，存儲事故前*個掃描周期及事故后10個掃描周期的有關點數(shù)據(jù)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點可由用戶*定和隨意修改。

圖29事故追憶

3.系統(tǒng)硬件配置清單

4.結語

在全球范圍內，微電網(wǎng)已經(jīng)在城市工業(yè)園區(qū)、農村偏遠地區(qū)以及災后恢復等場景中得到了廣泛的示范應用。例如，在我國山東長島的智能微電網(wǎng)群試點項目中，儲能技術的合理應用顯著提高了分布式能源的利用率和系統(tǒng)的供電可靠性；而在非洲的偏遠地區(qū)，微電網(wǎng)和儲能技術的結合有效解決了無電地區(qū)的基本用電問題，為當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展提供了重要支持。這些成功案例不僅驗證了微電網(wǎng)和儲能技術的實際效益，也為未來的技術推廣和規(guī)模化應用提供了寶貴經(jīng)驗。

未來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和區(qū)塊鏈等前沿技術的引入，儲能技術與微電網(wǎng)的深度融合將進一步推動能源系統(tǒng)的智能化和數(shù)字化轉型。儲能技術的多樣化發(fā)展，例如混合儲能系統(tǒng)和多能互補技術的創(chuàng)新應用，也將為微電網(wǎng)在更復雜的能源環(huán)境中發(fā)揮作用奠定基礎。本文將從微電網(wǎng)的關鍵技術需求出發(fā)，圍繞儲能系統(tǒng)的規(guī)劃設計、運行調度和技術發(fā)展展開深入探討，旨在為微電網(wǎng)技術的持續(xù)優(yōu)化和應用場景的拓展提供理論支持和實踐參考。

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