概述

Acrel-2000MG光儲(chǔ)直柔微電網(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(guó)內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，專(zhuān)門(mén)研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿(mǎn)足光伏系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及充電樁的接入，全天候進(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(hù)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(jí)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(xiàn)、屏蔽雙絞線(xiàn)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。

拓?fù)鋱D如下：

方案目標(biāo)

系統(tǒng)應(yīng)通過(guò)光儲(chǔ)直柔微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)供微電網(wǎng)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行監(jiān)視、運(yùn)行管理和優(yōu)化控制、事故記錄和分析、繼電保護(hù)等，完成企業(yè)微電網(wǎng)的安全、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理。系統(tǒng)應(yīng)由站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層構(gòu)成。

1) 數(shù)據(jù)采集及處理：通過(guò)光伏發(fā)電設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備、充電樁、負(fù)荷及輔助設(shè)備等實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)各種電參數(shù)、開(kāi)關(guān)量及溫度量、電能抄表值等；

2) 實(shí)時(shí)監(jiān)控：實(shí)時(shí)監(jiān)控微電網(wǎng)系統(tǒng)的綜合數(shù)據(jù)、系統(tǒng)性能、功率輻射曲線(xiàn)、上網(wǎng)電量與發(fā)電量、系統(tǒng)損耗等，及時(shí)掌握微電網(wǎng)系統(tǒng)的整體運(yùn)行水平，包括對(duì)光伏逆變器、儲(chǔ)能變流器、充電樁、主接線(xiàn)、通訊狀態(tài)等的實(shí)時(shí)監(jiān)控；

3) 畫(huà)面顯示：各子系統(tǒng)的發(fā)用電信息與狀態(tài)、各回路的合、分狀態(tài)、變位信息、保護(hù)設(shè)備動(dòng)作及復(fù)歸信息、交直流系統(tǒng)及所用變系統(tǒng)的信息、各測(cè)量值的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)拓?fù)?、各種告警、運(yùn)行曲線(xiàn)、環(huán)境數(shù)據(jù)等信息；

4) 智能控制策略：包括峰谷策略、最大需量策略、平滑出力、計(jì)劃曲線(xiàn)策略、防逆流策略、自定義控制策略等；

5) 記錄功能：具有電壓、電流、功率、電能以及事故、告警事件等各種歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能，以供查詢(xún)、分析、打??；

6) 報(bào)警處理：用戶(hù)可以根據(jù)自己的需要分類(lèi)篩選有關(guān)報(bào)警，并將報(bào)警歸納于不同的報(bào)警窗口。同時(shí)通過(guò)告警異常事件進(jìn)行管理，為設(shè)備性能的評(píng)估、準(zhǔn)確判斷故障、提供支持；通過(guò)事故追憶和事故重演，可分析事故發(fā)生原因，避免事故的再次發(fā)生，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行；

7) 應(yīng)具有完善的用戶(hù)權(quán)限管理功能，避免越權(quán)操作，同時(shí)支持對(duì)操作密碼進(jìn)行設(shè)置，為系統(tǒng)的遙控/遙調(diào)等操作安全性提供保障；

8) 曲線(xiàn)分析功能：可以曲線(xiàn)形式展示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中的模擬量、電度量數(shù)據(jù)，以便分析其當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)及有關(guān)歷史趨勢(shì)；

報(bào)表統(tǒng)計(jì)功能：通過(guò)報(bào)表，可以方便分析供電系統(tǒng)及各回路運(yùn)行參數(shù)，形成運(yùn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)、電能統(tǒng)計(jì)日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)。

設(shè)計(jì)范圍

根據(jù)客戶(hù)需求及項(xiàng)目實(shí)際情況，本項(xiàng)目智能化設(shè)計(jì)一套Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。

本項(xiàng)目建議設(shè)置直流母線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)光伏、儲(chǔ)能、充電樁通過(guò)直流直接交互，因直流電源（新能源）本身具備不可靠的特性，因此需要通過(guò)AC/DC模塊并入交流母線(xiàn)，作為充電樁電源的重要補(bǔ)充，相關(guān)設(shè)計(jì)由相關(guān)廠(chǎng)家負(fù)責(zé)。

本方案重點(diǎn)解決光伏發(fā)電功率控制、充能充放策略以及充電樁有序充電控制等，因此對(duì)此處不再贅述。

控制策略

? 自發(fā)自用：過(guò)設(shè)置PCC點(diǎn)的功率值，系統(tǒng)控制PCC點(diǎn)功率穩(wěn)定在設(shè)置值。在這種狀態(tài)下，系統(tǒng)處于自發(fā)自用的狀態(tài)下，即：1）當(dāng)分布式電源輸出功率大于負(fù)載功率時(shí)，不能被負(fù)載消耗時(shí)，增加負(fù)載或儲(chǔ)能系統(tǒng)充電。2）當(dāng)分布式電源輸出功率小于負(fù)載功率時(shí)，不夠負(fù)載消耗時(shí)，減少負(fù)載（或者調(diào)節(jié)充電功率）或者儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)負(fù)載放電。

? 削峰填谷：1）根據(jù)用戶(hù)用電規(guī)律，設(shè)置峰值和谷值，當(dāng)電網(wǎng)功率大于峰值時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)放電，以此來(lái)降低負(fù)荷高峰；當(dāng)電網(wǎng)功率小于谷值時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)充電，以此來(lái)填補(bǔ)負(fù)荷低谷，使發(fā)電、用電趨于平衡。2)根據(jù)分布式電源發(fā)電規(guī)律，設(shè)置峰值和谷值，當(dāng)電網(wǎng)功率大于峰值時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)充電，以此來(lái)降低發(fā)電高峰；當(dāng)電網(wǎng)功率小于谷值時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)放電，以此來(lái)填補(bǔ)發(fā)電低谷，使發(fā)電、用電趨于平衡。

? 需量控制：在光伏系統(tǒng)出力的情況下，如果負(fù)荷功率仍然超過(guò)設(shè)置的需量功率，則控制儲(chǔ)能系統(tǒng)出力，平抑超出需量部分的功率，增加系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

? 有序充電：在變壓器容量范圍內(nèi)進(jìn)行充電，如果充電功率接近變壓容量限值，優(yōu)先控制光伏最大功率輸出或儲(chǔ)能進(jìn)行放電，如果光儲(chǔ)仍不滿(mǎn)足充電需求，則進(jìn)行降功率運(yùn)行，直至切除部分充電樁（改變充電行為），對(duì)于充電樁的切除按照后充先切，先來(lái)后切的方式進(jìn)行有序的充電。（有些是以充電時(shí)間與充電功率為控制變量，以充電費(fèi)用或者峰谷差最小為目標(biāo)）

? 平抑波動(dòng)：根據(jù)負(fù)荷的用電功率變化，進(jìn)行充放電的控制，如功率變化率大于某個(gè)設(shè)定值，進(jìn)行放電，主要用于降低電網(wǎng)沖擊

? 力調(diào)控制：跟蹤關(guān)口功率因數(shù)，控制儲(chǔ)能PCS連續(xù)調(diào)節(jié)無(wú)功功率輸出

? 電池維護(hù)策略：定期對(duì)電池進(jìn)行一次100%DOD深充深放循環(huán)；通過(guò)系統(tǒng)下發(fā)指令，更改BMS的充滿(mǎn)和放空保護(hù)限值，以滿(mǎn)足100%DOD充放，系統(tǒng)按照正常調(diào)度策略運(yùn)行

軟件功能

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(guān)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(kāi)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(kāi)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。

光伏界面

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

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(xiàn)以及電量變化曲線(xiàn)。

風(fēng)電界面

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

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(xiàn)、各個(gè)充電樁的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。