摘要：隨著全球能源需求的增長和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，光伏發(fā)電和儲(chǔ)能技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。然而，光伏發(fā)電的間歇性和傳統(tǒng)充電樁能源管理效率低下的問題仍然存在?；诖?，針對智慧光伏儲(chǔ)能充電樁系統(tǒng)展開分析，設(shè)計(jì)了一套優(yōu)化的能源管理方法，以提高能源利用效率、降低成本并減少碳排放，推動(dòng)綠色能源的可持續(xù)發(fā)展。 

關(guān)鍵詞：智慧光伏、儲(chǔ)能、充電樁、能源管理、可持續(xù)發(fā)展 

1、引言 

全球能源需求的持續(xù)增長和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高推動(dòng)了新能源技術(shù)的發(fā)展，光伏發(fā)電作為一種清潔、可再生的能源形式，近年來得到了廣泛應(yīng)用。然而，光伏發(fā)電的間歇性和波動(dòng)性限制了其在電網(wǎng)中的直接應(yīng)用，儲(chǔ)能技術(shù)的引入有效地解決了這一問題，通過儲(chǔ)存過剩的光伏能量并在需求高峰期釋放，提高了能源利用效率。電動(dòng)汽車的普及推動(dòng)了充電樁的廣泛部署，然而傳統(tǒng)充電樁在能源管理方面存在效率低下和能源浪費(fèi)的問題。智慧光伏儲(chǔ)能充電樁的出現(xiàn)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)光伏發(fā)電、儲(chǔ)能和充電的有機(jī)結(jié)合，還能夠通過先進(jìn)的能源管理方法優(yōu)化能源的使用效率，降低能源成本。文章旨在探討智慧光伏儲(chǔ)能充電樁的系統(tǒng)構(gòu)架及其能源管理方法，提出基于模型預(yù)測控制和機(jī)器學(xué)習(xí)的優(yōu)化算法，并通過仿真和實(shí)際應(yīng)用案例驗(yàn)證其有效性，以期為智慧能源管理提供科學(xué)依據(jù)和技支持。 

2、智慧光伏儲(chǔ)能充電樁系統(tǒng)構(gòu)架 

2.1系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì) 

智慧光伏儲(chǔ)能充電樁系統(tǒng)的整體架構(gòu)由光伏發(fā)電模塊、儲(chǔ)能系統(tǒng)模塊和充電樁模塊組成。光伏發(fā)電模塊負(fù)責(zé)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，并提供給儲(chǔ)能系統(tǒng)或直接供給充電樁。儲(chǔ)能系統(tǒng)模塊用于存儲(chǔ)多余的電能，并在光伏發(fā)電不足時(shí)進(jìn)行電能釋放，以平衡供需。充電樁模塊則為電動(dòng)汽車提供充電服務(wù)，同時(shí)能夠根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)調(diào)節(jié)充電功率。整個(gè)系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集與通信模塊實(shí)現(xiàn)各模塊間的數(shù)據(jù)交換與狀態(tài)監(jiān)控，確保系統(tǒng)運(yùn)行的智化與有效化。 

2.2各模塊功能及相互關(guān)系 

光伏發(fā)電模塊是系統(tǒng)的能源來源，其輸出直接影響儲(chǔ)能系統(tǒng)和充電樁的運(yùn)行。儲(chǔ)能系統(tǒng)在光伏發(fā)電過剩時(shí)進(jìn)行電能存儲(chǔ)，在需求高峰時(shí)釋放電能，以穩(wěn)定系統(tǒng)輸出。充電樁模塊則根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)和光伏發(fā)電模塊的實(shí)時(shí)狀態(tài)，智能調(diào)節(jié)充電過程，以實(shí)現(xiàn)較好的能源利用效率。數(shù)據(jù)采集與通信模塊負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)測各模塊的運(yùn)行狀態(tài)和能量流動(dòng)情況，并通過先進(jìn)的算法對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電、儲(chǔ)能和充電的無縫銜接與有效協(xié)同。 

3、能源管理方法設(shè)計(jì) 

3.1能源管理目標(biāo) 

能源管理目標(biāo)是設(shè)計(jì)能源管理方法的基礎(chǔ)和前提。智慧光伏儲(chǔ)能充電樁系統(tǒng)的主要管理目標(biāo)包括提高光伏發(fā)電的利用率、控制整體能源成本、優(yōu)化充電樁的使用效率以及保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。系統(tǒng)應(yīng)在光伏發(fā)電充足時(shí)優(yōu)先利用太陽能進(jìn)行充電和儲(chǔ)能，避免能源浪費(fèi)；在光伏發(fā)電不足時(shí)，通過儲(chǔ)能系統(tǒng)提供補(bǔ)充電力，以滿足充電需求；系統(tǒng)需考慮電力市場的價(jià)格波動(dòng)，通過合理的調(diào)度策略降低購電成本。 

3.2能源管理算法 

為了實(shí)現(xiàn)這些管理目標(biāo)，需要設(shè)計(jì)科學(xué)、有效的能源管理算法?；谀Ｐ皖A(yù)測控制（MPC）的能源管理算法可用于預(yù)測未來一段時(shí)間內(nèi)的光伏發(fā)電量、儲(chǔ)能狀態(tài)和充電需求，并制定相應(yīng)的調(diào)度計(jì)劃?；跈C(jī)器學(xué)習(xí)的預(yù)測與優(yōu)化方法，通過對歷史數(shù)據(jù)的分析與學(xué)習(xí)，提高預(yù)測精度和調(diào)度策略的有效性。動(dòng)態(tài)調(diào)度與實(shí)時(shí)優(yōu)化策略能夠在實(shí)際運(yùn)行過程中，根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，確保系統(tǒng)始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。通過這些先進(jìn)算法的應(yīng)用，智慧光伏儲(chǔ)能充電樁系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)有效的能源管理，提升整體效能，促進(jìn)新能源的有效利用。 

4、算法實(shí)現(xiàn)與仿真 

4.1算法實(shí)現(xiàn)過程 

算法實(shí)現(xiàn)過程包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、模型構(gòu)建和參數(shù)設(shè)置。數(shù)據(jù)預(yù)處理需要對光伏發(fā)電數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能狀態(tài)數(shù)據(jù)和充電需求數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、歸一化和特征提取，以確保數(shù)據(jù)質(zhì)量和算法輸入的有效性。模型構(gòu)建依據(jù)能源管理算法，建立模型預(yù)測控制（MPC）和機(jī)器學(xué)習(xí)模型。對于MPC算法，需要定義系統(tǒng)狀態(tài)變量、控制變量和約束條件，并建立系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型。對于機(jī)器學(xué)習(xí)算法，需要選擇合適的模型類型，如時(shí)間序列預(yù)測模型或深度學(xué)習(xí)模型，并進(jìn)行訓(xùn)練和驗(yàn)證。參數(shù)設(shè)置需要根據(jù)系統(tǒng)特性和實(shí)際需求，設(shè)定優(yōu)化目標(biāo)、權(quán)重系數(shù)和約束參數(shù)，以確保算法在不同場景下的適用性和魯棒性。 

4.2仿真測試及結(jié)果分析 

仿真測試是評估算法性能的重要手段。設(shè)計(jì)多個(gè)仿真場景，包括光伏發(fā)電波動(dòng)、儲(chǔ)能狀態(tài)變化和充電需求波動(dòng)等條件，多面考察算法的適應(yīng)性和魯棒性。在仿真平臺(tái)上運(yùn)行算法，收集光伏發(fā)電利用率、儲(chǔ)能效率、充電樁使用效率和系統(tǒng)能源成本等性能數(shù)據(jù)。通過對比不同算法在相同仿真場景下的表現(xiàn)，分析其優(yōu)劣和適用條件。對仿真測試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和可視化展示，找出影響算法性能的關(guān)鍵因素，并提出改進(jìn)建議。 

5、系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用案例分析 

5.1具體應(yīng)用場景介紹 

在一個(gè)位于市中心的大型公共充電站，安裝了智慧光伏儲(chǔ)能充電樁系統(tǒng)。該充電站配備了100kW的光伏組件和50kWh的儲(chǔ)能系統(tǒng)，光伏組件在白天將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，為充電站提供能源，多余的電能被存儲(chǔ)在儲(chǔ)能系統(tǒng)中，夜間或陰天時(shí)用于補(bǔ)充供電。充電站每天為約200輛電動(dòng)汽車提供充電服務(wù)，需求高峰期集中在早晚上下班時(shí)間。與此同時(shí)，在一家大型制造企業(yè)內(nèi)部，部署了智慧光伏儲(chǔ)能充電樁系統(tǒng)。該企業(yè)的充電設(shè)施包括200kW的光伏組件和100kWh的儲(chǔ)能系統(tǒng)，覆蓋了企業(yè)內(nèi)部50輛電動(dòng)物流車的充電需求，光伏系統(tǒng)安裝在廠房屋頂，每天為車輛提供充電，儲(chǔ)能系統(tǒng)在光伏發(fā)電不足時(shí)補(bǔ)充電能，充電設(shè)施整天運(yùn)行，但充電需求高峰主要集中在白天工作時(shí)間。

5.2應(yīng)用效果評估 

通過對該城市公共充電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，系統(tǒng)的光伏發(fā)電利用率顯著提升。數(shù)據(jù)顯示，光伏發(fā)電利用率從傳統(tǒng)系統(tǒng)的65%提升至95%。儲(chǔ)能系統(tǒng)在高峰期釋放電能，有效平抑了電網(wǎng)負(fù)荷，節(jié)省電力成本約為20%，同時(shí)碳排放減少約15%。在企業(yè)內(nèi)部充電設(shè)施的應(yīng)用中，系統(tǒng)同樣表現(xiàn)出彩。數(shù)據(jù)顯示，光伏發(fā)電利用率從原來的70%提升至90%。儲(chǔ)能系統(tǒng)在電價(jià)高峰期充電，在電價(jià)低谷期放電，節(jié)約了大量電力成本，整體電力成本節(jié)省約25%，碳排放減少約20%。 

表智慧光伏儲(chǔ)能充電樁系統(tǒng)在不同應(yīng)用場景中的效果評估

這些案例數(shù)據(jù)表明，智慧光伏儲(chǔ)能充電樁系統(tǒng)在不同應(yīng)用場景下均表現(xiàn)出顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。系統(tǒng)通過優(yōu)化能源利用，提高光伏發(fā)電利用率和儲(chǔ)能效率，降低整體能源成本，并減少碳排放，為新能源的有效利用和可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。應(yīng)用效果評估為系統(tǒng)的進(jìn)一步推廣和優(yōu)化提供了堅(jiān)實(shí)的依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 

6安科瑞產(chǎn)品介紹

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，整天進(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Modbus RTU、Modbus TCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT 等通信規(guī)約。

6.1 應(yīng)用場所

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

6.2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

6.3 系統(tǒng)功能

6.3.1實(shí)時(shí)監(jiān)測

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)測光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電樁等各回路電壓、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：相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無功電度、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。

6.3.2 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(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報(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、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對系統(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。

6.3.3 儲(chǔ)能界面

圖 4 儲(chǔ)能系統(tǒng)界面

本界面主要用來展示本系統(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

本界面主要用來展示對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

本界面用來展示對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

本界面用來展示對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

本界面用來展示對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

本界面用來展示對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

本界面用來展示對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

本界面用來展示對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

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

6.3.4 風(fēng)電界面

圖 13風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來展示對風(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、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對系統(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。

6.3.5 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(fèi)用，變化曲線、各個(gè)充電樁的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

6.3.6 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(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

6.3.7發(fā)電預(yù)測

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

圖 16 光伏預(yù)測界面

6.3.8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、防逆流、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。

具體策略根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況（如儲(chǔ)能柜數(shù)量、負(fù)載功率、光伏系統(tǒng)能力等）進(jìn)行接口適配和策略調(diào)整，同時(shí)支持定制化需求。

圖 17 策略配置界面

6.3.9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、總無功功率、正向有功電能、尖峰平谷時(shí)段電量等。

圖 18 運(yùn)行報(bào)表

6.3.10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

6.3.11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

6.3.12 電能質(zhì)量監(jiān)測

應(yīng)可以對整個(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，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)測點(diǎn)的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點(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、無功功率和視在功率；應(yīng)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(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：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、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(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

6.3.13 遙控功能

應(yīng)可以對整個(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

6.3.14 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

6.3.15 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)行以來任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的發(fā)電、用電、充放電情況，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；對系統(tǒng)運(yùn)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(shí)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(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析。

圖 24 統(tǒng)計(jì)報(bào)表

6.3.16 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。

6.3.17 通信管理

可以對整個(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。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Modbus RTU、Modbus TCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104 、MQTT等通信規(guī)約。

圖 26 通信管理

6.3.18 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）?？梢远x不同級別用戶的登錄名、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

6.3.19 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，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、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

6.3.20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

6.4 系統(tǒng)硬件配置

7、結(jié)論

智慧光伏儲(chǔ)能充電樁系統(tǒng)在提升能源利用效率、降低能源成本以及減少碳排放方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。系統(tǒng)架構(gòu)結(jié)合了光伏發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)和充電樁模塊，通過先進(jìn)的能源管理算法，實(shí)現(xiàn)了有效的能量調(diào)度和優(yōu)化。在具體應(yīng)用中，城市公共充電站和企業(yè)內(nèi)部充電設(shè)施的案例分析顯示，系統(tǒng)不僅提高了光伏發(fā)電的利用率，還顯著降低了電力成本和碳排放。隨著新能源技術(shù)和智能算法的進(jìn)一步發(fā)展，智慧光伏儲(chǔ)能充電樁系統(tǒng)有望在更多場景中得到廣泛應(yīng)用，推動(dòng)綠色能源的有效利用和可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，進(jìn)一步的研究和優(yōu)化將持續(xù)提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益，為全球能源轉(zhuǎn)型和環(huán)境保護(hù)貢獻(xiàn)更大的力量。 

參考文獻(xiàn)

[1]何國棟,方昌勇,洪凌,等.智慧光伏儲(chǔ)能充電樁能源管理策略[J].能源工程,2024,44(01):91-96.

[2]徐子力,馮慶燎,余飛鷗,等.基于數(shù)據(jù)規(guī)則技術(shù)的充電樁共享多能源平臺(tái)管理系統(tǒng)[J].制造業(yè)自動(dòng)化,2023,45(08):91-95+107.

[3]鄭根水.數(shù)字化轉(zhuǎn)型讓光伏行業(yè)更智慧[J].信息化建設(shè),2023,(01):61-62.

[4]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2022.05版.