安科瑞 陳聰

摘要：光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制及經(jīng)濟(jì)性是研究重點(diǎn)，首先分析了光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，其次對(duì)光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制進(jìn)行分層研究，其一為光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)裝置層控制設(shè)計(jì)；其二為光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)系統(tǒng)層控制設(shè)計(jì)，*后對(duì)光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行仿真驗(yàn)證，得到光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)成本低、運(yùn)行穩(wěn)定的結(jié)果。目的在于拓展光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)發(fā)展空間，扎實(shí)發(fā)展基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：光伏-混合儲(chǔ)能；鉛酸電池；鋰電池；仿真驗(yàn)證

0引言

光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制及經(jīng)濟(jì)性的研究，是應(yīng)對(duì)當(dāng)下全球不*再生能源持續(xù)枯竭，可再生能源需求迅猛增加發(fā)展趨勢(shì)的重要內(nèi)容。隨著可再生能源研究技術(shù)創(chuàng)新，可再生能源資源豐富并且低碳環(huán)保，已然成為全球關(guān)注與研究的焦點(diǎn)。光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)，主要以光伏+儲(chǔ)能+柴發(fā)等有效混合，隨著光伏+混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，加上光伏等清潔能源的加入，很大程度上拓展了光伏+混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用前景。目前光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)系統(tǒng)在馬爾代夫、毛里求斯、安哥拉以及我國(guó)海南等地區(qū)應(yīng)用需求巨大。目前我國(guó)在光伏、儲(chǔ)能、PCS等微電網(wǎng)系統(tǒng)方面技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，協(xié)調(diào)控制方案成熟，并且在國(guó)內(nèi)外有眾多成功實(shí)施案例，因此光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)系統(tǒng)在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面都具有明顯的可行性。

1光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)對(duì)《2020年全球微電網(wǎng)市場(chǎng)報(bào)告》統(tǒng)計(jì)資料整理發(fā)現(xiàn)，微電網(wǎng)項(xiàng)目數(shù)已突破5545個(gè)，項(xiàng)目地域跨度非常廣，如非洲地區(qū)、拉丁美洲地區(qū)、大多數(shù)島嶼*家越來(lái)越重視光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)發(fā)展。

2光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制優(yōu)勢(shì)分析

此次研究主要以孤島運(yùn)行為載體，針對(duì)光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)運(yùn)行展開協(xié)調(diào)控制。以改進(jìn)擾動(dòng)觀測(cè)法對(duì)光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行控制，觀察系統(tǒng)功率變化，對(duì)鉛酸儲(chǔ)能進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，及時(shí)補(bǔ)充光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)中鋰電儲(chǔ)能出力。根據(jù)PSCAD仿真模擬結(jié)果，對(duì)光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)協(xié)調(diào)性與控制優(yōu)勢(shì)進(jìn)行驗(yàn)證。

2.1光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)裝置層控制設(shè)計(jì)

2.1.1科學(xué)設(shè)計(jì)鉛酸電池-鋰電池混合儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)

鉛酸電池-鋰電池混合儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，其核心包括兩個(gè)系統(tǒng)，其一是鉛酸電池子儲(chǔ)能系統(tǒng)；其二是鋰電池子儲(chǔ)能系統(tǒng)。鉛酸電池、鋰電池、儲(chǔ)能電流器是主要組成，此外對(duì)兩種電池所對(duì)應(yīng)的換流器進(jìn)行并聯(lián)設(shè)計(jì)。功率控制同樣包括兩種，其一是定功率，即PQ控制；其二為電壓/頻率，即（V/F）控制。表1對(duì)定功率、電壓/頻率的具體控制過程進(jìn)行詳解，借此了解鉛酸電池-鋰電池混合儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)。

2.1.2光伏逆變器MPPT控制設(shè)計(jì)

光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制中，MPPT控制即*大功率點(diǎn)跟蹤，鎖定光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)運(yùn)行工作點(diǎn)，主要集中于外界環(huán)境條件變化，其一為光照強(qiáng)度；其二為光伏陣列溫度的自動(dòng)調(diào)整，使光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)隨時(shí)保持輸出功率*優(yōu)化。MPPT算法在實(shí)際應(yīng)用中，擾動(dòng)觀測(cè)法（P&O）*為常見，該方法主要根據(jù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行期間的光伏工作電壓擾動(dòng)，去觀察光伏電壓狀態(tài)，并采集相關(guān)數(shù)值，根據(jù)擾動(dòng)前后的對(duì)比，對(duì)系統(tǒng)電壓進(jìn)行調(diào)整，從而保證光伏陣列盡可能接近于*大功率點(diǎn)。期間需注意，對(duì)*大功率點(diǎn)速率的跟蹤，會(huì)受到擾動(dòng)步長(zhǎng)的影響，因此*大功率會(huì)出現(xiàn)振蕩情況。面對(duì)這種情況，可以通過設(shè)置對(duì)應(yīng)門限值去改善，根據(jù)工作點(diǎn)與*大功率點(diǎn)的距離對(duì)步長(zhǎng)跟蹤靈活調(diào)整，若輸出變化參數(shù)并未超出門限值，則取消擾動(dòng)，為功率輸出營(yíng)造理想環(huán)境。

2.2光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)系統(tǒng)層控制設(shè)計(jì)

根據(jù)對(duì)光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)的研究發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)中鋰電池消耗成本占額大，增加了光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)系統(tǒng)的造價(jià)。加上儲(chǔ)能微電網(wǎng)系統(tǒng)中，鋰電池的功能均局限于黑啟動(dòng)電源，整體上出力并不理想，這種情況下增加了黑啟動(dòng)失敗風(fēng)險(xiǎn)。面對(duì)這種情況，結(jié)合鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)特點(diǎn)的整理，充分發(fā)揮出其循環(huán)壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，借助其能量密度高，對(duì)高功率波動(dòng)方面實(shí)時(shí)調(diào)整。與此同時(shí)，基于鉛酸電池性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)與循環(huán)壽命短的缺點(diǎn)，注重低頻功率的科學(xué)調(diào)整，以此合理控制充放電操作，提高光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)功率支撐力的同時(shí)，增加鋰電池容量。光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)系統(tǒng)層控制，依據(jù)*大功率點(diǎn)跟蹤原理，利用光伏逆變器，實(shí)時(shí)跟蹤系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)測(cè)光伏出力情況等。

利用低通濾波器及時(shí)對(duì)HESS充放電功率進(jìn)行濾波處理，這是鉛酸電池儲(chǔ)能處于低頻分量階段功率指令值獲得的重要措施。選擇一階低通濾波器，及時(shí)對(duì)HESS充放電功率進(jìn)行濾波，從而得到對(duì)應(yīng)功率指令值。

通過上述步驟了解了鉛酸電池處理控制流程變化，基于*大充放電功率條件，鉛酸電池功率超過限值條件的情況下，所顯示的狀態(tài)便是充放電功率*大限制值。

3光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)分析

3.1光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)HESS（混合儲(chǔ)能系統(tǒng)）成本

為客觀了解光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性，除對(duì)光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制之外，還需要對(duì)其HESS成本進(jìn)行分析。結(jié)合光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)HESS成本組成，如投資成本、回收殘值以及運(yùn)行成本等客觀分析其全壽命周期。著重研究其中投資與運(yùn)行方面的成本，從經(jīng)濟(jì)性角度去分析HESS功率、容量方面的配置，此次研究并未涉及光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)回收殘值。

根據(jù)光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)組成，得出結(jié)論：鉛酸電池與鋰電池混合儲(chǔ)能，不僅緩解了光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)的儲(chǔ)能壓力，并且鉛酸電池與鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)單位容量投資成本減少，為系統(tǒng)維護(hù)提供方便。尤其是其中的儲(chǔ)能變流器成本明顯減少。加上光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)系統(tǒng)，對(duì)用戶自發(fā)自用效率明顯提高，微電網(wǎng)的運(yùn)行成本減少，經(jīng)濟(jì)效益增加。加上光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)回收率提高，單位功率增加，電池充放電量及電量維護(hù)成本等均得到有效控制，如此光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)HESS成本降低，使用效益增加。

3.2光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)模擬分析

為對(duì)光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行驗(yàn)證，此次研究針對(duì)某園區(qū)當(dāng)前正在運(yùn)行的微電網(wǎng)，利用PSCAD軟件對(duì)其運(yùn)行進(jìn)行仿真系統(tǒng)搭建。系統(tǒng)中的分布式光伏，其運(yùn)行裝機(jī)容量參數(shù)是260kW，變流器為DC/AC，公共連接點(diǎn)設(shè)置為PCC，測(cè)試系統(tǒng)拓?fù)湓斠妶D1。

以對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方式，將混合儲(chǔ)能運(yùn)行系統(tǒng)對(duì)比單一儲(chǔ)能運(yùn)行系統(tǒng)，由此凸顯混合儲(chǔ)能運(yùn)行系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)勢(shì)。其一是單一鋰電池儲(chǔ)能模式下的運(yùn)行，其二是混合儲(chǔ)能模式，即鉛酸電池-鋰電池儲(chǔ)能，其余參數(shù)均相同。仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，運(yùn)行周期根據(jù)實(shí)際微電網(wǎng)系統(tǒng)情況與仿真對(duì)比分析需求，設(shè)定30s。此外環(huán)境溫度保持25℃恒定狀態(tài)，系統(tǒng)頻率參數(shù)設(shè)定50Hz。選擇MPPT對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行控制，并及時(shí)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)出力、負(fù)荷變化。

3.3光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)可行性驗(yàn)證

單一鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行期間，功率平衡的支撐為鋰電池儲(chǔ)能，觀察系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷變化可以發(fā)現(xiàn)，隨著系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的增加，功率平衡性下降，系統(tǒng)運(yùn)行無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間維持穩(wěn)定狀態(tài)。光伏-混合儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行期間，系統(tǒng)功率支撐分別包括鉛酸電池、鋰電池，系統(tǒng)功率波動(dòng)情況下鋰電池會(huì)針對(duì)性對(duì)波動(dòng)進(jìn)行控制，同時(shí)鉛酸電池隨后相應(yīng)，如此一來(lái)不僅鋰電池功率狀態(tài)穩(wěn)定，鉛酸電池保證儲(chǔ)能后備，維護(hù)系統(tǒng)整體的安全與穩(wěn)定。經(jīng)過二者系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)應(yīng)用，不僅做到了對(duì)微電網(wǎng)功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，并且鋰電池出力壓力明顯減小。對(duì)兩種微電網(wǎng)儲(chǔ)能仿真模擬配置成本進(jìn)行整理，可以發(fā)現(xiàn)，單一鋰電池儲(chǔ)能模式下，雖然鋰電池儲(chǔ)能容量大，但是運(yùn)行穩(wěn)定性得不到保障，并且鋰電池消耗成本比較高詳見圖2。光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)模式下，雖然鋰電池容量不如單一鋰電池儲(chǔ)能模式，但是因?yàn)殂U酸電池的加入，鋰電池容量需求做出調(diào)整，并且鋰電池使用壽命延長(zhǎng)，消耗成本減少詳見圖3。

光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)的大力推廣主要在于其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)突出。特別是全壽命周期成本方面，對(duì)比單一鋰電池微電網(wǎng)成本，光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)的成本投入更低，并且成本消耗可控性理想，全壽命周期結(jié)束后光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)具有高回收率。光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，儲(chǔ)能變流器運(yùn)行更穩(wěn)定，單位功率投入成本低。系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，能夠在復(fù)雜環(huán)境中安全運(yùn)行，既可以緩解地區(qū)電能壓力，又可以提高低碳發(fā)展水平。光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)運(yùn)行期間，單位電量消耗以及運(yùn)行維護(hù)成本更低，減輕經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)在供電方面的經(jīng)濟(jì)壓力。由此可以看出，光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)明顯。

4安科瑞Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)解決方案

4.1概述

安科瑞Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具有完善的儲(chǔ)能監(jiān)控與管理功能，涵蓋了儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細(xì)信息，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。在應(yīng)用上支持能量調(diào)度，具備計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、備用電源等控制功能。系統(tǒng)對(duì)電池組性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及歷史數(shù)據(jù)分析、根據(jù)分析結(jié)果采用智能化的分配策略對(duì)電池組進(jìn)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(kù)采用SQLServer。本系統(tǒng)既可以用于儲(chǔ)能一體柜，也可以用于儲(chǔ)能集裝箱，是專門用于儲(chǔ)能設(shè)備管理的一套軟件系統(tǒng)平臺(tái)。

4.2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。

工商業(yè)儲(chǔ)能四大應(yīng)用場(chǎng)景

1）工廠與商場(chǎng)：工廠與商場(chǎng)用電習(xí)慣明顯，安裝儲(chǔ)能以進(jìn)行削峰填谷、需量管理，能夠降低用電成本，并充當(dāng)后備電源應(yīng)急；

2）光儲(chǔ)充電站：光伏自發(fā)自用、供給電動(dòng)車充電站能源，儲(chǔ)能平抑大功率充電站對(duì)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(yùn)行的靈活性，以工業(yè)園區(qū)微網(wǎng)、海島微網(wǎng)、偏遠(yuǎn)地區(qū)微網(wǎng)為主，儲(chǔ)能起到平衡發(fā)電供應(yīng)與用電負(fù)荷的作用；

4）新型應(yīng)用場(chǎng)景：工商業(yè)儲(chǔ)能探索融合發(fā)展新場(chǎng)景，已出現(xiàn)在5G基站、換電重卡、港口岸電等眾多應(yīng)用場(chǎng)景。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

4.4.1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。

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。

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。

圖5儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

本界面主要用來(lái)展示對(duì)PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開關(guān)機(jī)、運(yùn)行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。

圖6儲(chǔ)能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來(lái)展示對(duì)BMS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要包括電芯電壓、溫度保護(hù)限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖7儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS電網(wǎng)側(cè)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(chǔ)能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS交流側(cè)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(shí)針對(duì)交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖9儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時(shí)針對(duì)直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖10儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

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

圖11儲(chǔ)能電池狀態(tài)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)BMS狀態(tài)信息，主要包括儲(chǔ)能電池的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等，同時(shí)展示當(dāng)前儲(chǔ)能電池的SOC信息。

圖12儲(chǔ)能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)電池簇信息，主要包括儲(chǔ)能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當(dāng)前電芯的電壓、溫度值及所對(duì)應(yīng)的位置。

風(fēng)電界面

圖13風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機(jī)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、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)、風(fēng)速/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。

充電樁界面

圖14充電樁界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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(fèi)用，變化曲線、各個(gè)充電樁的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

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(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

4.4.2發(fā)電預(yù)測(cè)

系統(tǒng)應(yīng)可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、未來(lái)天氣預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測(cè)，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測(cè)可進(jìn)行人工輸入或者自動(dòng)生成發(fā)電計(jì)劃，便于用戶對(duì)該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖16光伏預(yù)測(cè)界面

4.4.3策略配置

系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時(shí)電價(jià)信息，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計(jì)劃、需量控制、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。

圖17策略配置界面

4.4.4運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備規(guī)定時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)，報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無(wú)功功率、正向有功電能等。

圖18運(yùn)行報(bào)表

4.4.5實(shí)時(shí)報(bào)警

應(yīng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能，系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動(dòng)和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動(dòng)作或事故跳閘時(shí)應(yīng)能發(fā)出告警，應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示告警事件或跳閘事件，包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動(dòng)作時(shí)刻；并應(yīng)能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。

圖19實(shí)時(shí)告警

4.4.6歷史事件查詢

應(yīng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)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(fēng)速、氣壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

圖20歷史事件查詢

4.4.7電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

應(yīng)可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時(shí)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(yīng)能實(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度和正序/負(fù)序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)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(yīng)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(dòng)與閃變：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動(dòng)值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長(zhǎng)閃變值；應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動(dòng)曲線、短閃變曲線和長(zhǎng)閃變曲線；應(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計(jì)量：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無(wú)功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無(wú)功功率、總視在功率和總功率因素；應(yīng)能提供有功負(fù)荷曲線，包括日有功負(fù)荷曲線（折線型）和年有功負(fù)荷曲線（折線型）；

5）電壓暫態(tài)監(jiān)測(cè)：在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時(shí)中斷發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)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(guān)人員；系統(tǒng)應(yīng)能查看相應(yīng)暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

6）電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計(jì)整2h存儲(chǔ)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括均值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應(yīng)包含事件名稱、狀態(tài)（動(dòng)作或返回）、波形號(hào)、越限值、故障持續(xù)時(shí)間、事件發(fā)生的時(shí)間。

圖21微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

4.4.8遙控功能

應(yīng)可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)維護(hù)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(yù)置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時(shí)執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

圖22遙控功能

4.4.9曲線查詢

應(yīng)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(wú)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

4.4.10統(tǒng)計(jì)報(bào)表

具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。對(duì)微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析；具備對(duì)微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時(shí)間、年停電次數(shù)等分析；具備對(duì)并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析。

圖24統(tǒng)計(jì)報(bào)表

4.4.11網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

圖25微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?/span>

本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)?，包括系統(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計(jì)等信息。

4.4.12通信管理

可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)維護(hù)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(dòng)所有端口或某個(gè)端口，快速查看某設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應(yīng)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

4.4.13用戶權(quán)限管理

應(yīng)具備設(shè)置用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控操作，運(yùn)行參數(shù)修改等）。可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

圖27用戶權(quán)限

4.4.14故障錄波

應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過對(duì)這些電氣量的分析、比較，對(duì)分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)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(gè)周波、故障后4個(gè)周波波形，總錄波時(shí)間共計(jì)46s。每個(gè)采樣點(diǎn)錄波至少包含12個(gè)模擬量、10個(gè)開關(guān)量波形。

圖28故障錄波

4.4.15事故追憶

可以自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)，包括開關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測(cè)量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

用戶可自定義事故追憶的啟動(dòng)事件，當(dāng)每個(gè)事件發(fā)生時(shí)，存儲(chǔ)事故*10個(gè)掃描周期及事故后10個(gè)掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動(dòng)事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶規(guī)定和隨意修改。

圖29事故追憶

4.5系統(tǒng)硬件配置清單

5結(jié)論

綜上所述，通過對(duì)光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制的研究以及經(jīng)濟(jì)性分析，對(duì)光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)有更清楚地認(rèn)識(shí)。特別是對(duì)裝置層與系統(tǒng)層的深入研究，認(rèn)識(shí)到光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)勢(shì)。針對(duì)鉛酸電池-鋰電池混合儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行與協(xié)調(diào)控制提供參考。此外對(duì)光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)可行性優(yōu)勢(shì)進(jìn)行仿真驗(yàn)證，借助單一鋰電池微電網(wǎng)、鉛酸電池-鋰電池混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)運(yùn)行更穩(wěn)定，成本更低。

參考文獻(xiàn):

[1]崔俊昊.獨(dú)立運(yùn)行光/混合儲(chǔ)能直流微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制策略研究[D].內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué),2022.

[2]張文倩.光儲(chǔ)直流微電網(wǎng)混合儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制策略研究[D].陜西科技大學(xué),2022.

[3]王愛嶺,鄧?yán)?含混合儲(chǔ)能的光伏微電網(wǎng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制策略[J].中國(guó)設(shè)備工程,2021(4):182-183.

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022年05版.

[5]李飛.探究光伏-混合儲(chǔ)能微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制及經(jīng)濟(jì)性.