安科(kē)瑞(ruì) 劉邁

　　摘要：電化(huà)學儲(chǔ)能電站(zhàn)對電能的時(shí)空遷移屬性使其(qí)成(chéng)為提高電(diàn)網(wǎng)電能質量的(dí)有效(xiào)調節手(shǒu)段，而如(rú)何(hé)提(tí)高其(qí)調峰效率與調節能力(lì)是提(tí)升儲(chǔ)能(néng)電站(zhàn)利(lì)用率(shuài)的關(guān)鍵。基(jī)於能(néng)量(liáng)管(guǎn)理係統分配算(suàn)法，設計了(liǎo)能提(tí)高目(mù)標值分(fēn)配(pèi)效率(shuài)，減少調節(jié)次數(shù)的(dí)高效(xiào)優化分配策略，並(bìng)在(zài)現場進(jìn)行了工程(chéng)實(shí)施。首先，介(jiè)紹(shào)了(liǎo)典(diǎn)型電網側(cè)儲能(néng)電站的基(jī)本組(zǔ)成(chéng)結構(gòu)及(jí)現場(cháng)配置(zhì)；其次(cì)，介紹(shào)了傳(chuán)統的(dí)平均(jūn)分配(pèi)策(cè)略邏輯，並在(zài)此基礎(chǔ)上(shàng)提出了基(jī)於高效調節的逐(zhú)台(tái)優化分(fēn)配(pèi)策(cè)略；*後，通(tōng)過現場(cháng)工程應(yīng)用，驗證了(liǎo)優化(huà)後的(dí)分配算(suàn)法具備(bèi)穩(wěn)定(dìng)調節，減少(shǎo)調節次數(shù)的(dí)能力(lì)

　　關(guān)鍵(jiàn)詞：儲能電(diàn)站(zhàn)；能量管理係統；策(cè)略優化；工(gōng)程(chéng)應用(yòng)

　　0引(yǐn)言

　　儲能係統(tǒng)能(néng)夠(gòu)存儲並釋(shì)放電能的特性是(shì)解(jiě)決風光發電(diàn)等(děng)新能(néng)源功率(shuài)輸出(chū)分時(shí)波(bō)動等問題(tí)的重要(yào)手(shǒu)段(duàn)。電化學儲能具有(yǒu)能(néng)量密度大，安全(quán)性高，占地麵(miàn)積小(xiǎo)，調峰(fēng)能力強等優點(diǎn)。與(yǔ)飛輪(lún)儲(chǔ)能，壓(yā)縮空氣(qì)儲能等機(jī)械儲(chǔ)能及熔融鹽(yán)儲能(néng)等熱(rè)力(lì)儲能方(fāng)式(shì)相比(bǐ)，電(diàn)化(huà)學(xué)儲能(néng)在我(wǒ)國已(yǐ)進(jìn)入(rù)廣泛建設階(jiē)段，各地政(zhèng)府(fǔ)及企業都在(zài)積(jī)極布局(jú)和推動電網(wǎng)側電池儲能(néng)電站建設。

　　電化學(xué)儲(chǔ)能電站由能量(liáng)管理(lǐ)係(xì)統（EnergyManagementSystem，EMS）控製(zhì)，其(qí)控製策略(lüè)與分配邏(luó)輯決定了(liǎo)儲能電(diàn)站(zhàn)的(dí)全站響應能力(lì)，穩(wěn)定控製與運行(háng)壽命。穩定且高效的(dí)能(néng)管係統控製策(cè)略能夠幫助儲能(néng)電站(zhàn)實現良好的(dí)暫(zàn)態(tài)支撐(chēng)-穩(wěn)態控製(zhì)特性(xìng)，同時能(néng)夠延長(cháng)電(diàn)池(chí)組(zǔ)的使用壽命，提高了(liǎo)係統操作的運行(háng)安(ān)全(quán)性(xìng)及(jí)經濟效(xiào)益。眾多學者(zhě)針對儲(chǔ)能機組控(kòng)製策略(lüè)優(yōu)化展(zhǎn)開(kāi)了(liǎo)大量(liáng)研究。陳麗娟(juān)等根據AGC考(kǎo)核指標(biāo)與(yǔ)調(tiáo)峰經(jīng)濟性進(jìn)行約束，提(tí)出了(liǎo)優化(huà)的儲能充放(fàng)電策(cè)略(lüè)，經(jīng)過(guò)算(suàn)例(lì)分(fēn)析得(dé)到(dào)日(rì)均(jūn)效益(yì)提(tí)升3.16倍(bèi)的效果。彭(péng)昊(hào)等以多電(diàn)池簇健康(kāng)度優化為(wéi)目標，利(lì)用層次分析法(fǎ)對多台(tái)機(jī)組進行權重(zhòng)分配，借助(zhù)模(mó)擬分析(xī)實現了電(diàn)廠整體(tǐ)壽(shòu)命相較傳(chuán)統(tǒng)分配策(cè)略40.6%的(dí)延長。茆書睿等(děng)借助EMS係統(tǒng)實現儲(chǔ)能(néng)集群(qún)電站(zhàn)間SOC的(dí)平(píng)均分(fēn)配調(tiáo)節，使用基(jī)於電池狀態的雙(shuāng)層調度(dù)優(yōu)化模型(xíng)能夠在考慮電池(chí)組(zǔ)SOH的基(jī)礎(chǔ)上(shàng)，實現儲(chǔ)能(néng)廠站間的集(jí)群SOC調節(jié)。

　　為(wéi)實(shí)現(xiàn)儲能電站調節的(dí)快(kuài)速響(xiǎng)應與功率(shuài)分配(pèi)優化，本文依(yī)托(tuō)江(jiāng)蘇某儲(chǔ)能電(diàn)站工程調試經驗，提(tí)出了一種高(gāo)效分配且調(tiáo)節(jié)友(yǒu)好的儲(chǔ)能(néng)優化控(kòng)製策略。首先，介紹儲(chǔ)能電(diàn)站(zhàn)物(wù)理(lǐ)及通(tōng)信結構(gòu)；其(qí)次(cì)，建(jiàn)立以降(jiàng)低儲(chǔ)能調節(jié)次(cì)數及(jí)優(yōu)化功率調節(jié)的優化(huà)控製策(cè)略，同時考慮儲(chǔ)能充(chōng)放電(diàn)轉換調(tiáo)節；*後，通過(guò)在(zài)儲(chǔ)能電(diàn)站進(jìn)行(háng)實(shí)際工(gōng)程應(yīng)用，驗(yàn)證(zhèng)所(suǒ)提分(fēn)配(pèi)策(cè)略(lüè)的(dí)有效(xiào)性(xìng)。

　　1儲能(néng)控(kòng)製係(xì)統

　　儲能電站(zhàn)控製係統(tǒng)主要(yào)由能量管理係統(tǒng)，儲能變流器(qì)，電池管理係統構成。其中(zhōng)，BMS對應單(dān)個電池(chí)堆，PCS對(duì)應單台儲能機(jī)組(zǔ)，EMS對應全站［8］。EMS可借(jiè)助(zhù) IEC104等通信(xìn)規約(yuē)與(yǔ)下屬(shǔ)PCS通(tōng)信，獲(huò)取PCS上傳(chuán)的實時信息，並可(kě)遠(yuǎn)程(chéng)對PCS進行遙控遙(yáo)調等操作。同時(shí)，EMS可(kě)以與BMS通(tōng)信，實(shí)時獲取電(diàn)池單元(yuán)的溫度，電(diàn)壓(yā)以(yǐ)及告(gào)警等信(xìn)息。EMS可以對這(zhè)些(xiē)信息(xī)進行匯(huì)總計(jì)算，並(bìng)在PCS或BMS發送(sòng)告警信號時進行保護動(dòng)作，以(yǐ)保證(zhèng)整(zhěng)個(gè)儲(chǔ)能(néng)電站的(dí)運(yùn)行安(ān)全(quán)性。

　　1.1電池(chí)管理係(xì)統(tǒng)（BMS）

　　BMS用於監測及管理電池(chí)單體(tǐ)及(jí)電池組，是(shì)儲能電站(zhàn)中(zhōng)維(wéi)持電池(chí)安(ān)全運(yùn)行的重(zhòng)要(yào)一環。儲能電(diàn)站(zhàn)中的電池(chí)單(dān)體(tǐ)普(pǔ)遍采用(yòng)磷(lín)酸鐵(tiě)鋰電(diàn)池，當電池因短路等(děng)故障(zhàng)導致(zhì)溫度過(guò)高(gāo)時，有(yǒu)可(kě)能導致電池自燃(rán)，爆炸等(děng)事故。作(zuò)為BMS的(dí)組成單元，電(diàn)池管理(lǐ)單(dān)元(yuán)（BatteryManagementUnit，BMU）負責(zé)監(jiān)控單個(gè)電池包中每個(gè)電池單體(tǐ)的(dí)狀態，並將(jiāng)信息(xī)匯(huì)集(jí)至(zhì)BMS中(zhōng)。BMS提供(gōng)的電(diàn)池(chí)組SOC及(jí)電壓(yā)電流(liú)等電(diàn)池(chí)狀態(tài)是儲(chǔ)能(néng)電(diàn)站分配(pèi)策略的(dí)重要參數(shù)之(zhī)一(yī)。

　　1.2儲能(néng)變流(liú)器(qì)（PCS）

　　儲能變(biàn)流器(qì)能夠(gòu)實現(xiàn)電能(néng)的(dí)雙(shuāng)向(xiàng)轉換，是(shì)儲能電(diàn)站重(zhòng)要的(dí)組成(chéng)部(bù)分。PCS能夠將電(diàn)網中的(dí)交流(liú)電轉化為直流(liú)電用於電池充(chōng)電，也能將直(zhí)流電轉化為交流(liú)電(diàn)以供(gōng)電網負荷使(shǐ)用。根(gēn)據(jù)運(yùn)行方式(shì)，PCS可分為並網(wǎng)以及離(lí)網(wǎng)兩種模式(shì)。並網模(mó)式下(xià)，PCS在提(tí)供站(zhàn)內負(fù)荷(hé)電能(néng)的(dí)同(tóng)時(shí)，也能從電網(wǎng)接收(shōu)或供(gōng)給電能(néng)；離網(wǎng)模式下，PCS則(zé)直接為(wéi)站(zhàn)內負荷供電(diàn)。

　　1.3能量(liáng)管(guǎn)理係統（EMS）

　　作(zuò)為(wéi)控製儲能單元(yuán)分(fēn)配的(dí)重(zhòng)要(yào)組成部分(fēn)，儲能EMS的功能(néng)為接(jiē)收充(chōng)放(fàng)電指(zhǐ)令，並(bìng)按一(yī)定(dìng)分配(pèi)策(cè)略將(jiāng)機組功率目標(biāo)值(zhí)下發給每(měi)台儲能(néng)單元(yuán)PCS，實(shí)現(xiàn)電網與儲能機組(zǔ)間(jiān)的通(tōng)信。同時，EMS也會(huì)從BMS實時(shí)獲(huò)取儲能電(diàn)站(zhàn)電(diàn)池的運行狀(zhuàng)態，告(gào)警信息，電池組(zǔ)狀態等(děng)數(shù)據，並(bìng)將其(qí)進行(háng)處理得到當前(qián)電站的整體(tǐ)運行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調度，功率快速調(tiáo)節(jié)，使(shǐ)用基於(yú)電池狀態的(dí)雙層調度(dù)優(yōu)化模(mó)型能夠在考慮電池(chí)組(zǔ)SOH的(dí)基(jī)礎(chǔ)上(shàng)，實現(xiàn)儲能(néng)廠站(zhàn)間(jiān)的集群(qún)SOC調(tiáo)節(jié)。

　　為(wéi)實現儲(chǔ)能電站調(tiáo)節(jié)的(dí)快(kuài)速(sù)響(xiǎng)應(yīng)與功率(shuài)分配優(yōu)化(huà)，本(běn)文(wén)依(yī)托江(jiāng)蘇某儲能電(diàn)站工程調試(shì)經(jīng)驗，提(tí)出了一種高(gāo)效(xiào)分配且調節友好的儲能優化(huà)控製策略(lüè)。首先(xiān)，介(jiè)紹(shào)儲能電(diàn)站物(wù)理(lǐ)及通(tōng)信結構(gòu)；其次，建立以降(jiàng)低儲(chǔ)能調節次(cì)數及優化功(gōng)率調節(jié)的優化(huà)控製策(cè)略(lüè)，同(tóng)時考(kǎo)慮儲能(néng)充(chōng)放電轉換調節；*後，通過在(zài)儲(chǔ)能電站(zhàn)進(jìn)行實際(jì)工(gōng)程應用(yòng)，驗(yàn)證(zhèng)所(suǒ)提(tí)分配策(cè)略的有效性。

　　2儲(chǔ)能(néng)分配策略優(yōu)化(huà)

　　對於電網(wǎng)側(cè)儲能，現有的EMS普(pǔ)遍采(cǎi)用(yòng)對有功功(gōng)率(shuài)目(mù)標值(zhí)取平(píng)均的方式(shì)進行儲(chǔ)能(néng)分配，將目標值(zhí)均匀分(fēn)配(pèi)給全部可用(yòng)機(jī)組，其(qí)邏輯(jí)框圖如(rú)圖1所示。

圖(tú)1未(wèi)優(yōu)化的平均分配(pèi)算法邏輯框(kuàng)圖

　　假設(shè)共有n台機組，其中m台為可用機組(zǔ)（n≥m≥1），每(měi)台(tái)儲能機組的(dí)額(é)定充/放(fàng)電功率為Pn，下達的輸(shū)出(chū)目標值(zhí)為Pt（Pt<n×Pn），目標(biāo)值為正表(biǎo)示放(fàng)電(diàn)，目標值(zhí)為(wéi)負表示(shì)放(fàng)電。根(gēn)據平(píng)均分配策略，下達(dá)有功指(zhǐ)令後，每台(tái)可(kě)用機組收到(dào)的運行目標值Ps為(wéi)：Ps=

（1）

　　式中(zhōng)：m為(wéi)可(kě)調機組數(shù)；Pt為有功目(mù)標值。

　　采用(yòng)這種分配策略(lüè)的EMS將(jiāng)在(zài)每(měi)次(cì)收到目(mù)標值(zhí)後(hòu)對所有可用(yòng)機(jī)組下(xià)達指令進(jìn)行(háng)功率調節，與當(dāng)前(qián)的機組運行(háng)狀(zhuàng)態無關。

　　這(zhè)種分配(pèi)策略結構簡單(dān)，能(néng)夠縮短(duǎn)調(tiáo)節時(shí)間，但由(yóu)於其調節(jié)機(jī)組數量多，當(dāng)調節頻率較高時，單台(tái)機組(zǔ)調節(jié)出(chū)現(xiàn)調節(jié)精度(dù)偏差(chà)或響(xiǎng)應不(bù)及時等(děng)問(wèn)題會導致(zhì)全站輸出(chū)功(gōng)率出(chū)現(xiàn)波動，甚至出(chū)現超調或調節不達(dá)標(biāo)等(děng)問題。

　　為解決該問(wèn)題，優化後的算法將調(tiáo)節目標(biāo)值(zhí)Pt與單台(tái)機組額定功率Pn進行(háng)比(bǐ)較(jiào)，若(ruò)有(yǒu)功目標值(zhí)Pt低(dī)於(yú)單(dān)機額(é)定功率(shuài)Pn，則由單(dān)台機組(zǔ)負(fù)責調節(jié)；若(ruò)Pt大於(yú)Pn，則調節(jié)單(dān)台機組(zǔ)至(zhì)額(é)定功(gōng)率(shuài)滿發，並(bìng)將剩(shèng)餘目標(biāo)值繼(jì)續與下(xià)台(tái)可(kě)用(yòng)機(jī)組進(jìn)行比較分配(pèi)，直到(dào)剩(shèng)餘的目(mù)標(biāo)值小於(yú)額定功(gōng)率為止，具體(tǐ)邏輯(jí)圖(tú)如圖2所示。不同情(qíng)況下(xià)儲能機(jī)組的(dí)分配公式為(wéi)：

（2）

　　式(shì)中：n>m>1；mPn>Pt>（m-1）Pn。

圖2優化算法邏輯框圖(tú)

　　與平(píng)均(jūn)分配相比，這(zhè)種(zhǒng)優化(huà)分(fēn)配(pèi)策略(lüè)理論(lùn)上(shàng)需(xū)要更(gēng)多的運(yùn)算(suàn)時(shí)間，但(dàn)通過逐(zhú)台判斷(duàn)能避免儲(chǔ)能機(jī)組與PCS的頻(pín)繁啟(qǐ)停(tíng)，提高了(liǎo)分(fēn)配(pèi)效率，延(yán)長(cháng)了(liǎo)運行壽命(mìng)。針(zhēn)對需(xū)根據指令頻繁調節有功出力(lì)的(dí)儲能(néng)機(jī)組(zǔ)，這(zhè)種(zhǒng)分(fēn)配策略能有(yǒu)效減(jiǎn)少調(tiáo)節次(cì)數，降(jiàng)低機組動(dòng)作頻率(shuài)。

　　3分配(pèi)策略測(cè)試(shì)結(jié)果(guǒ)

　　3.1測試儲能(néng)電站簡(jiǎn)述(shù)

　　江蘇某10MW/20MW·h儲能電站(zhàn)共配(pèi)置單(dān)套容量為3.45MW/6.736MW·h的(dí)儲能(néng)集(jí)成係(xì)統3套，3套儲能單元接至10kV儲(chǔ)能(néng)開關站(zhàn)母(mǔ)綫(xiàn)，每套儲能(néng)單(dān)元均包(bāo)含(hán)2台1.725MW/3.368MW·h儲能電(diàn)池及(jí)2台(tái)PCS，每(měi)套儲能電(diàn)池接(jiē)入1台PCS。3個儲(chǔ)能(néng)單元(yuán)共計6套電(diàn)池(chí)艙(cāng)，每(měi)套(tào)電池(chí)艙(cāng)內含10組電池簇(cù)，60組(zǔ)電(diàn)池堆，其(qí)中(zhōng)，40組電(diàn)池(chí)堆內(nèi)每(měi)個堆包括(kuò)64個電池(chí)單體，其(qí)餘20組電池(chí)堆內包(bāo)括60個電池單體，全艙(cāng)總計(jì)3760個電池(chí)單體(tǐ)；全站(zhàn)共(gòng)計(jì)60組電池(chí)簇(cù)，360組電池(chí)堆，22560個(gè)電池(chí)單(dān)體(tǐ)。

圖3儲能(néng)電站(zhàn)結(jié)構(gòu)圖(tú)

　　3.2測試(shì)工況(kuàng)

　　本文根據(jù)圖4展示(shì)的標準(zhǔn)輸(shū)出功率階躍(yuè)工(gōng)況，測(cè)試(shì)優化前後(hòu)分(fēn)配策(cè)略的(dí)可靠性。標準階躍(yuè)工(gōng)況設定(dìng)為每(měi)次輸(shū)出功率(shuài)階躍為(wéi)1MW，自(zì)0開始(shǐ)增(zēng)加(jiā)到(dào)額定(dìng)充電(diàn)功率(shuài)後增(zēng)加到額定放(fàng)電功率(shuài)，並逐(zhú)漸降低至0，共計21次調節(jié)。實驗(yàn)開(kāi)始(shǐ)時的參(cān)數(shù)如下：儲(chǔ)能係統(tǒng)直流(liú)電(diàn)壓(yā)為(wéi)690V，電(diàn)網(wǎng)電壓(yā)為10000V，SOC1為50%，SOC2為50%，SOC3為(wéi)50%，SOH1為(wéi)99%，SOH2為99%，SOH3為99%。

圖4實(shí)驗(yàn)測(cè)試工況

　　3.3輸出(chū)功(gōng)率階(jiē)躍的(dí)影響(xiǎng)

　　3.3.1小(xiǎo)功率階(jiē)躍(yuè)的(dí)影響

　　首先進行了兩(liǎng)種算法(fǎ)在增加1MW輸(shū)出(chū)時的階躍響(xiǎng)應測試，3台(tái)機(jī)組的輸(shū)出功(gōng)率響應(yīng)曲綫如(rú)圖(tú)5（a）所示(shì)。由(yóu)圖5（a）可知，在(zài)不同分(fēn)配策略下，機(jī)組(zǔ)均(jūn)在(zài)下(xià)達指令(líng)後(hòu)1s開始動(dòng)作，並(bìng)在4s內調節完畢。由於有(yǒu)功階(jiē)躍為1MW，平(píng)均(jūn)分(fēn)配(pèi)策略下(xià)3台機組調節(jié)有功(gōng)分別為(wéi)0.34MW，0.34MW，0.36MW，其調(tiáo)節曲綫基(jī)本符(fú)合綫(xiàn)性(xìng)關係。使用(yòng)優化(huà)分(fēn)配策略(lüè)的機(jī)組(zǔ)將(jiāng)有功(gōng)全(quán)部分配給(gěi)1#機組，在(zài)調節(jié)至1.01MW後(hòu)實現穩(wěn)定(dìng)，其調(tiáo)節曲綫(xiàn)呈(chéng)先快(kuài)後慢的(dí)趨(qū)勢。圖5（b）展示了兩種(zhǒng)分配(pèi)策略(lüè)下全站(zhàn)的機組有(yǒu)功。不同分配策(cè)略(lüè)下的有(yǒu)功(gōng)調節曲(qū)綫(xiàn)與(yǔ)單(dān)台機組相(xiāng)似(sì)，未(wèi)優(yōu)化下的平(píng)均分配策略呈綫(xiàn)性關係，其在達到(dào)有(yǒu)功目(mù)標(biāo)值後出(chū)現(xiàn)了短(duǎn)暫的超調現象(xiàng)，在1.04MW下維(wéi)持(chí)1s的時(shí)間。優(yōu)化(huà)後(hòu)調節(jié)曲綫變(biàn)為先快後慢(màn)，且(qiě)未(wèi)出現超調(tiáo)情況。優化後的分配(pèi)策(cè)略能夠(gòu)在(zài)應對(duì)階躍(yuè)調節(jié)時(shí)保證調節(jié)響(xiǎng)應(yīng)速度一致，同時由(yóu)於(yú)其控(kòng)製(zhì)機(jī)組較平均分(fēn)配調(tiáo)節更少，因此(cǐ)也(yě)不(bù)易出(chū)現(xiàn)超調或調節(jié)速度不穩定的情況(kuàng)。實驗(yàn)數據1如表1所(suǒ)列(liè)。

表(biǎo)1實驗(yàn)數(shù)據(jù)1

圖5兩種(zhǒng)算法(fǎ)在增(zēng)加1MW輸出時的階(jiē)躍響應實(shí)驗

　　3.3.2大(dà)功(gōng)率(shuài)階(jiē)躍的(dí)影響(xiǎng)

　　進行了兩(liǎng)種算(suàn)法(fǎ)在(zài)由放電(diàn)10MW輸出調節(jié)至充(chōng)電(diàn)10MW輸(shū)出時的階(jiē)躍(yuè)響應測試，3台(tái)機組的(dí)輸(shū)出(chū)功率響應曲綫(xiàn)如圖6（a）所示。可以看(kàn)到機組(zǔ)均(jūn)在下(xià)達(dá)指令後1s開(kāi)始(shǐ)動(dòng)作，並(bìng)在4s內(nèi)調(tiáo)節完(wán)畢(bì)，優化(huà)後的機組(zǔ)相較優(yōu)化前(qián)可(kě)將(jiāng)調節時(shí)間(jiān)縮短至(zhì)3s。有(yǒu)功(gōng)階(jiē)躍為20MW，平均分配(pèi)策略(lüè)下(xià)3台(tái)機組調(tiáo)節有(yǒu)功(gōng)分別(bié)由10MW調(tiáo)節(jié)至(zhì)-3.346MW，-3.366MW，-3.284MW，其調節(jié)曲(qū)綫(xiàn)基(jī)本符(fú)合綫性(xìng)關係。使(shǐ)用(yòng)優化分(fēn)配策(cè)略(lüè)的機組將(jiāng)有功分配給(gěi)3台(tái)機組，其中(zhōng)，1#機組與(yǔ)2#機組功率(shuài)較大(dà)，為3.459MW，3.462MW，3#機組(zǔ)分(fēn)配功(gōng)率較(jiào)小(xiǎo)，為3.041MW，其調(tiáo)節曲(qū)綫(xiàn)呈先快(kuài)後(hòu)慢(màn)的(dí)趨勢。整體比較調節誤差，兩種分(fēn)配策略調節精度均(jūn)在99%以(yǐ)上，誤(wù)差(chà)較小(xiǎo)。實驗數據2如表(biǎo)2所列(liè)。

表2實(shí)驗數(shù)據2

圖6兩種算(suàn)法在由放電10MW輸出(chū)調(tiáo)節至充電(diàn)10MW輸出時(shí)的階躍響(xiǎng)應實驗

　　3.4調(tiáo)節次(cì)數的影(yǐng)響(xiǎng)

　　測(cè)試工況共有(yǒu)21次調(tiáo)節指令下達。輸出功(gōng)率(shuài)出現調節階躍後(hòu)，采(cǎi)用未(wèi)優化(huà)的(dí)平(píng)均分(fēn)配策(cè)略控製下的儲(chǔ)能(néng)電(diàn)站(zhàn)，每次母綫有(yǒu)功目標(biāo)值的(dí)改變(biàn)都(dū)會(huì)影響(xiǎng)單台(tái)機(jī)組(zǔ)目標(biāo)值的變化(huà)，因此每台機組都會進行調節(jié)，3台機(jī)組(zǔ)各(gè)動作(zuò)21次。使用優化算法後，機(jī)組在麵(miàn)對小功(gōng)率(shuài)階(jiē)躍(yuè)時能夠(gòu)減少機組的(dí)啟停及調(tiáo)節次(cì)數，降(jiàng)低了(liǎo)電池(chí)組的電(diàn)壓擾(rǎo)動。

　　由(yóu)圖7可知，使(shǐ)用(yòng)優(yōu)化(huà)後(hòu)的儲(chǔ)能分配(pèi)策略(lüè)能在儲(chǔ)能電站麵(miàn)對(duì)較(jiào)小階(jiē)躍(yuè)目標時(shí)保持單台調節，減(jiǎn)少了多台(tái)機組動作(zuò)次(cì)數。3台機組(zǔ)平均調(tiáo)節次數(shù)為(wéi)9次(cì)，相較平均(jūn)分配策略減(jiǎn)少了60%的(dí)調節(jié)次(cì)數，證明優(yōu)化(huà)的(dí)分(fēn)配(pèi)策略能(néng)顯著減少分(fēn)配次數(shù)，降低機組調節(jié)頻率，有(yǒu)助(zhù)於延長(cháng)機(jī)組使用(yòng)壽命。

圖(tú)7全(quán)工(gōng)況下儲(chǔ)能機組動(dòng)作次數(shù)

　　4 Acrel-2000ES儲能(néng)櫃(guì)能量管理係(xì)統

　　4.1係統概述

　　安(ān)科(kē)瑞(ruì)儲能能量(liáng)管(guǎn)理(lǐ)係(xì)統(tǒng)Acrel-2000ES，專(zhuān)門針對工商(shāng)業儲(chǔ)能(néng)櫃，儲(chǔ)能集(jí)裝(zhuāng)箱(xiāng)研發(fā)的一(yī)款儲(chǔ)能EMS，具(jù)有*的(dí)儲(chǔ)能監控與(yǔ)管(guǎn)理(lǐ)功能(néng),涵蓋(gài)了(liǎo)儲(chǔ)能係(xì)統設(shè)備(bèi)(PCS，BMS，電(diàn)表，消(xiāo)防(fáng)，空(kōng)調等)的詳細(xì)信(xìn)息(xī),實現了數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處(chǔ)理，數(shù)據存(cún)儲(chǔ)，數(shù)據查詢與分析(xī)，可(kě)視化(huà)監控，報(bào)警管(guǎn)理，統計(jì)報(bào)表等(děng)功(gōng)能。在高級應用上支持(chí)能量(liáng)調度(dù),具備計(jì)劃(huá)曲綫(xiàn)，削峰填(tián)穀(gǔ)，需(xū)量(liáng)控製(zhì)，防(fáng)逆流等控製(zhì)功能。

　　4.2係統(tǒng)結構

　　Acrel-2000ES，可(kě)通過直采或者(zhě)通(tōng)過通訊管理或串口服(fú)務(wù)器(qì)將儲能(néng)櫃或者(zhě)儲能集裝箱內(nèi)部(bù)的設備接入(rù)係(xì)統(tǒng)。係統(tǒng)結構(gòu)如(rú)下(xià)：

4.3係統功能

　　4.3.1實時(shí)監(jiān)測

　　係統(tǒng)人(rén)機界(jiè)麵(miàn)友好，能夠顯(xiǎn)示儲能(néng)櫃的運行(háng)狀(zhuàng)態，實時(shí)監(jiān)測PCS，BMS以及(jí)環(huán)境參(cān)數信息，如(rú)電(diàn)參量，溫度，濕度等。實(shí)時顯示有關故障(zhàng)，告警(jǐng)，收益(yì)等(děng)信(xìn)息。

4.3.2設備監控

　　係統能(néng)夠(gòu)實時(shí)監(jiān)測(cè)PCS，BMS，電(diàn)表，空(kōng)調，消(xiāo)防(fáng)，除濕機(jī)等設備的運行(háng)狀態及運行模式(shì)。

　　PCS監(jiān)控(kòng)：滿足儲能變流(liú)器的參數與(yǔ)限值設(shè)置；運行模式設置；實(shí)現(xiàn)儲能(néng)變流(liú)器交(jiāo)直流(liú)側電壓，電流(liú)，功率(shuài)及(jí)充放電(diàn)量參(cān)數的(dí)采(cǎi)集與(yǔ)展示(shì)；實(shí)現(xiàn)PCS通訊狀態，啟停(tíng)狀態(tài)，開關(guān)狀(zhuàng)態(tài)，異(yì)常告警等(děng)狀態監測。

　　BMS監控(kòng)：滿足電(diàn)池(chí)管理(lǐ)係統的參(cān)數(shù)與(yǔ)限(xiàn)值設置；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能(néng)電池(chí)的電芯，電(diàn)池簇的溫度(dù)，電(diàn)壓(yā)，電流的監(jiān)測(cè)；實現電池(chí)充(chōng)放電狀態(tài)，電(diàn)壓(yā)，電流(liú)及溫度異常狀(zhuàng)態(tài)的告(gào)警(jǐng)。

　　空(kōng)調監控：滿(mǎn)足(zú)環(huán)境(jìng)溫(wēn)度(dù)的監測，可根(gēn)據設置的閾值(zhí)進行(háng)空調溫度(dù)的(dí)聯(lián)動調節(jié)，並實時(shí)監測(cè)空調(tiáo)的運(yùn)行(háng)狀(zhuàng)態(tài)及溫濕(shī)度數(shù)據(jù)，以曲綫形(xíng)式(shì)進行展示(shì)。

　　UPS監(jiān)控：滿足(zú)UPS的運行(háng)狀(zhuàng)態及(jí)相(xiāng)關電參量(liáng)監測。

　　4.3.3曲綫報(bào)表(biǎo)

　　係統能(néng)夠(gòu)對PCS充放電功率(shuài)曲(qū)綫，SOC變換曲(qū)綫(xiàn)，及電壓，電(diàn)流，溫度(dù)等(děng)歷史(shǐ)曲綫(xiàn)的(dí)查(chá)詢與展(zhǎn)示(shì)。

4.3.4策略配置(zhì)

　　滿(mǎn)足(zú)儲(chǔ)能係統設(shè)備(bèi)參數(shù)的(dí)配置，電(diàn)價(jià)參數(shù)與(yǔ)時段的(dí)設置，控製策略的(dí)選(xuǎn)擇。目前(qián)支持的(dí)控(kòng)製(zhì)策(cè)略包含計劃(huá)曲綫(xiàn)，削(xiāo)峰填穀，需量(liáng)控(kòng)製等(děng)。

4.3.5實時(shí)報警

　　儲能能量管理係統具有實時告(gào)警功能(néng)，係(xì)統(tǒng)能(néng)夠(gòu)對(duì)儲能充放(fàng)電越限(xiàn)，溫度(dù)越限(xiàn)，設(shè)備(bèi)故障或(huò)通信(xìn)故障等事件發出告警。

　　4.3.6事件(jiàn)查詢統計(jì)

　　儲能能量管理係統能(néng)夠(gòu)對遙信變位(wèi)，溫(wēn)濕(shī)度，電壓(yā)越(yuè)限(xiàn)等事件(jiàn)記(jì)錄(lù)進行存儲和(hé)管(guǎn)理，方(fāng)便(biàn)用(yòng)戶對(duì)係(xì)統(tǒng)事件和(hé)報(bào)警進(jìn)行歷史追(zhuī)溯，查詢(xún)統計，事故分(fēn)析(xī)。

4.3.7遙控操(cāo)作(zuò)

　　可以通過每(měi)個設(shè)備下麵(miàn)的紅色(sè)按鈕(niǔ)對(duì)PCS，風機，除(chú)濕機(jī)，空調控製器(qì)，照明等設備(bèi)進(jìn)行(háng)相應的(dí)控製(zhì)，但(dàn)是當設(shè)備未(wèi)通信上(shàng)時(shí)，控製(zhì)按(àn)鈕會顯(xiǎn)示無效狀態。

4.3.8用戶權限管理

　　儲能(néng)能量管理係統(tǒng)為保障係(xì)統安全(quán)穩定運(yùn)行，設置(zhì)了用戶(hù)權限管理功能(néng)。通(tōng)過用(yòng)戶(hù)權(quán)限管理(lǐ)能(néng)夠(gòu)防止(zhǐ)未(wèi)經(jīng)授權的操作（如遙(yáo)控(kòng)的操(cāo)作，數(shù)據庫修(xiū)改等(děng)）。可以(yǐ)定義(yì)不(bù)同(tóng)級別用(yòng)戶的(dí)登(dēng)錄名(míng)，密碼及操作權限(xiàn)，為(wéi)係(xì)統運(yùn)行，維護(hù)，管理提供(gōng)可靠的安全(quán)保障。

4.3.9安(ān)科瑞配套產品(pǐn)

　　5 結(jié)論(lùn)

　　本文針(zhēn)對主流(liú)電網側儲(chǔ)能電(diàn)站(zhàn)EMS采用的平均(jūn)分(fēn)配(pèi)算法導致機(jī)組調節次數(shù)多，頻繁(fán)啟(qǐ)停等(děng)問(wèn)題進行優(yōu)化，開發了(liǎo)逐(zhú)台(tái)分(fēn)配的優(yōu)化分(fēn)配策(cè)略(lüè)，並借助(zhù)儲能(néng)電站進(jìn)行實際測(cè)試(shì)，證(zhèng)實優(yōu)化後的(dí)儲(chǔ)能分配(pèi)策略具備(bèi)穩定出(chū)力(lì)，減少(shǎo)調節(jié)次(cì)數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，且(qiě)調節時(shí)間(jiān)與平(píng)均分(fēn)配相近，主(zhǔ)要結論如下。

　　（1）提(tí)出(chū)的(dí)優化算法(fǎ)能在保證(zhèng)與(yǔ)平(píng)均(jūn)算(suàn)法相(xiāng)同的調(tiáo)節(jié)速(sù)率(shuài)下(xià)，在小(xiǎo)功(gōng)率階躍(yuè)下在維(wéi)持調(tiáo)節(jié)的(dí)穩定性(xìng)同時提(tí)升2.9%的調(tiáo)節精度，同(tóng)時能避(bì)免超調(tiáo)發生(shēng)；在大(dà)功率(shuài)階躍下調(tiáo)節穩(wěn)定(dìng)性與(yǔ)平均(jūn)算法相同，且能(néng)保證(zhèng)更(gēng)短(duǎn)的調節時(shí)間(jiān)。

　　（2）采(cǎi)用優化(huà)後的(dí)分(fēn)配(pèi)策(cè)略在(zài)應對小(xiǎo)功(gōng)率(shuài)調節(jié)時能夠有(yǒu)效減少機組(zǔ)動(dòng)作次(cì)數，在(zài)應(yīng)對(duì)20次小功率調節(jié)下(xià)，單台(tái)機(jī)組調節次(cì)數(shù)能(néng)夠(gòu)減少(shǎo)60%，應(yīng)對(duì)充(chōng)放(fàng)電反向(xiàng)等(děng)大(dà)功(gōng)率(shuài)調節(jié)狀(zhuàng)態則不(bù)受(shòu)影響。

　　參考文獻

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