安科(kē)瑞 劉邁

　　摘(zhāi)要
：本文根據(jù)光儲(chǔ)充(chōng)係統自發(fā)自(zì)用，並網(wǎng)不上網原(yuán)則設計(jì)了一(yī)種(zhǒng)能量(liáng)管理策略。通過(guò)峰(fēng)穀電(diàn)價(jià)，白(bái)天(tiān)光伏/儲(chǔ)能出力(lì)滿足負載需(xū)求(qiú)，夜間從(cóng)電(diàn)網(wǎng)購電滿(mǎn)足(zú)儲(chǔ)能充(chōng)電及負載供電(diàn)需(xū)求，從(cóng)而(ér)實(shí)現(xiàn)光伏*大消納，儲能(néng)削(xiāo)峰填穀的(dí)目(mù)標(biāo)。該(gāi)策略通(tōng)過運行數據(jù)分析(xī)，已滿足係統運行(háng)要求(qiú)。

　　關鍵(jiàn)詞
：光儲充係統
；能量管理策(cè)略(lüè)
；光(guāng)伏消(xiāo)納(nà)
；削峰填穀(gǔ)

　　0.引(yǐn)言

　　隨(suí)著(zhuó)可再生能源(yuán)利(lì)用(yòng)技(jì)術的快速發展(zhǎn)，我國分布式能源發電(diàn)設(shè)備的裝機容量增(zēng)長飛速(sù)。其(qí)中太陽能具(jù)有(yǒu)分布(bù)廣泛
，受地(dì)理限(xiàn)製小(xiǎo)，光(guāng)伏發(fā)電建(jiàn)設(shè)周(zhōu)期(qī)短且汙染少
，噪聲小等(děng)特(tè)點而倍(bèi)受重視(shì)。針對光(guāng)伏發電波動性(xìng)與間歇性等缺點(diǎn)，儲(chǔ)能技(jì)術與(yǔ)光伏發電技(jì)術(shù)的(dí)結合(hé)，可有效穩定(dìng)光(guāng)伏(fú)出(chū)力，消(xiāo)納(nà)過剩(shèng)光(guāng)伏能(néng)源，提高係統(tǒng)電能質量。能量(liáng)管理係統介(jiè)入，可對(duì)電網(wǎng)
，光(guāng)伏(fú)發(fā)電設備，儲能設備的能量(liáng)流進行(háng)管(guǎn)控(kòng)，從而提高係(xì)統(tǒng)運行可靠性及經濟效(xiào)益。本(běn)文設(shè)計(jì)了一(yī)種能量(liáng)管理策(cè)略(lüè)，當光伏出力(lì)大於(yú)負載的需(xū)求(qiú)，儲能係統充電(diàn)對光伏剩餘(yú)出力進行(háng)消納。當光(guāng)伏出力(lì)不(bù)足無(wú)法滿足負載需(xū)求(qiú)，儲(chǔ)能係(xì)統向負(fù)載放電。通(tōng)過(guò)儲能(néng)係(xì)統(tǒng)削峰填穀，可提高(gāo)係(xì)統供(gōng)電穩(wěn)定性，實現(xiàn)光儲(chǔ)充(chōng)係統可靠(kào)運(yùn)行(háng)。

　　1.光(guāng)伏儲(chǔ)係統(tǒng)的(dí)組(zǔ)成(chéng)

　　本(běn)文光儲充(chōng)係統(tǒng)構成(chéng)以(yǐ)閔(mǐn)行工(gōng)業(yè)區智慧能(néng)源(yuán)示範項(xiàng)目二號車棚(péng)為例，光儲充(chōng)係統(tǒng)主要包(bāo)含(hán)能量管理係統
，光(guāng)伏(fú)係統
，充電(diàn)樁係統
，儲能係統。係統(tǒng)構(gòu)成如圖(tú)所示。

1.1 能(néng)量(liáng)管理係統

　　能(néng)量管理係統(tǒng)主(zhǔ)要負責(zé)光(guāng)伏
，儲能(néng)
，充電(diàn)樁(zhuāng)
，進(jìn)綫(xiàn)電表設備(bèi)數(shù)據(jù)采(cǎi)集
，顯示(shì)
，存儲，同時(shí)根(gēn)據(jù)光儲(chǔ)充(chōng)係(xì)統(tǒng)需求 對(duì)能量(liáng)進(jìn)行(háng)協調(tiáo)管控，從(cóng)而(ér)提(tí)高係統(tǒng)可靠(kào)性與經濟(jì)性(xìng)。

　　1.2 光伏係統

　　光伏係(xì)統(tǒng)主要由(yóu)安裝在(zài)車(chē)棚(péng)屋(wū)頂(dǐng)光伏(fú)電池板與4台(tái) 35kW組(zǔ)串式(shì)光(guāng)伏逆(nì)變(biàn)器(qì)構成。光伏係(xì)統接(jiē)入站內400V母 綫(xiàn)，光伏(fú)出力優先(xiān)滿足站(zhàn)內負荷(hé)，出力(lì)富(fù)餘(yú)則給儲能係統供(gōng)電(diàn)。

　　1.3 儲(chǔ)能(néng)係(xì)統(tǒng)

　　儲能係統主要(yào)2套退役(yì)磷酸鐵(tiě)鋰(lǐ)電池組(zǔ)成，每套(tào)由 35kW儲(chǔ)能雙(shuāng)向(xiàng)變(biàn)流器和153.6kW·h電(diàn)池(chí)簇構成。儲能係(xì)統(tǒng)接入站(zhàn)內400V母綫(xiàn)，當光伏(fú)出力富(fù)餘(yú)，儲(chǔ)能係(xì)統(tǒng)對(duì)剩餘(yú)出(chū)力進行消納(nà)，光(guāng)伏出(chū)力(lì)不足(zú)無(wú)法(fǎ)滿足負載出力(lì)時(shí)，儲能(néng)係統放(fàng)電補足(zú)出(chū)力。在夜間穀電(diàn)價(jià)，儲能係統(tǒng)從(cóng)電網購(gòu)電(diàn)，直至(zhì)充滿(mǎn)。

　　1.4 充電樁係(xì)統(tǒng)

　　充(chōng)電樁(zhuāng)係(xì)統主要(yào)由(yóu)6台(tái)額定(dìng)容量為7kW的交流單(dān)槍(qiāng)落(là)地式(shì)充電樁構成。充(chōng)電(diàn)樁係統可為(wéi)帶(dài)直(zhí)流電機的小(xiǎo)型電動(dòng)汽(qì)車(chē)進(jìn)行(háng)充(chōng)電，也(yě)是站內負荷組成(chéng)的(dí)一(yī)部分(fēn)。充(chōng)電(diàn)樁(zhuāng)係(xì)統(tǒng)主(zhǔ)要包含刷(shuā)卡(qiǎ)管理(lǐ)
，計費管理
，充電接(jiē)口(kǒu)管理(lǐ)
，安(ān)全保(bǎo)護等功能。

　　2.光(guāng)伏(fú)儲能係統的(dí)工(gōng)作原理

　　光伏發(fā)電(diàn)
：光(guāng)伏電池(chí)在陽光照射(shè)下產生(shēng)直流(liú)電。這一(yī)過程是(shì)係(xì)統(tǒng)的(dí)電力輸入(rù)。

　　電能轉換(huàn)
：直流電經(jīng)過逆變器轉換為交流電，以便在(zài)電網(wǎng)中使用或供(gōng)給交流設備(bèi)。

　　電能儲存
：剩餘的(dí)電能可(kě)以(yǐ)儲存(cún)在(zài)電池或其(qí)他儲(chǔ)能(néng)設(shè)備中，以備將來(lái)使(shǐ)用(yòng)。這是(shì)係統的(dí)能量存(cún)儲部(bù)分。

　　能(néng)量(liáng)管(guǎn)理(lǐ)
：係統(tǒng)的能(néng)量管理控(kòng)製(zhì)器監控(kòng)能源(yuán)需(xū)求(qiú)
，電(diàn)池狀態和其他(tā)參(cān)數，並根(gēn)據需要(yào)分配(pèi)電(diàn)能。它確(què)保在不可預測的太陽(yáng)能(néng)供(gōng)應(yīng)條(tiáo)件(jiàn)下，係統能(néng)夠提供(gōng)連續(xù)可靠的(dí)電力供應。

　　電網互連
：如果係統(tǒng)與電(diàn)網互連，多(duō)餘的電能可以賣給(gěi)電(diàn)網，從(cóng)而(ér)實現(xiàn)雙(shuāng)向電流。這(zhè)有(yǒu)助(zhù)於(yú)提(tí)高(gāo)係(xì)統的經濟性(xìng)和可持續(xù)性。

　　3.光(guāng)儲充能(néng)量(liáng)管(guǎn)理係統（EMS）結構(gòu)

　　光儲充係統分(fēn)為三(sān)個部分(fēn)
：光(guāng)伏發電係統
，儲能係(xì)統(tǒng)和(hé)充電(diàn)樁(zhuāng)係統。三(sān)個係統通(tōng)過AC400V母綫49耦合(hé)，通(tōng)過(guò)以太(tài)網與(yǔ)EMS進行通(tōng)訊(xùn)，由EMS協調控製各係(xì)統(tǒng)的運行策略。EMS可(kě)以通過網絡(luò)將監控(kòng)數據(jù)傳送給遠(yuǎn)方(fāng)監控係統和監(jiān)視大(dà)屏顯示係統[4]。光儲充係統的係統(tǒng)架(jià)構如下(xià)圖所(suǒ)示。

　　EMS是(shì)光儲(chǔ)充係(xì)統的(dí)核心組成(chéng)部分，負責整個(gè)係(xì)統的底層(céng)數(shù)據(jù)采(cǎi)集(jí)
，係統網(wǎng)絡監控
，能量管理調度(dù)和運行數據分析。為保(bǎo)證(zhèng)光(guāng)儲(chǔ)充(chōng)係統的(dí)穩定(dìng)運行，EMS采用兩級分級控(kòng)製(zhì)體分為本地EMS和集控(kòng)EMS，其結(jié)構圖如下(xià)圖所(suǒ)示(shì)。

　　本地EMS可實(shí)現(xiàn)對(duì)儲能變流器（PCS）
，電池(chí)管理係(xì)統（BMS）
，光(guāng)伏逆變器(qì)
，充電樁和電網的數據(jù)采集(jí)，並根據(jù)峰(fēng)穀電價(jià)
，限(xiàn)電政(zhèng)策(cè)
，應急需(xū)求等不同的使(shǐ)用場景，製定(dìng)和(hé)運行(háng)不同的能量管(guǎn)理策略。本(běn)地EMS通過向PCS發(fā)送有(yǒu)功(gōng)
，無(wú)功等(děng)控製指(zhǐ)令控製PCS執(zhí)行相(xiāng)應的(dí)動作，同(tóng)時(shí)可以將監測(cè)的光(guāng)儲充係(xì)統實(shí)時運行(háng)狀(zhuàng)態
，係統內(nèi)各種(zhǒng)設(shè)備狀態等(děng)信息上傳(chuán)至集控EMS。

　　集(jí)控EMS由(yóu)EMS工(gōng)作(zuò)站(zhàn)和EMS服務器構(gòu)成(chéng)。EMS工作(zuò)站的主要功能是實時(shí)監(jiān)控(kòng)光儲充(chōng)係(xì)統(tǒng)的運行(háng)狀(zhuàng)態，同(tóng)時負責(zé)製(zhì)定(dìng)光儲充係統(tǒng)的(dí)運行模式
；而(ér)EMS服務器的(dí)主(zhǔ)要(yào)功(gōng)能(néng)是(shì)儲存(cún)光儲充(chōng)係統的(dí)運行(háng)數(shù)據，可(kě)以提供(gōng)歷史(shǐ)數據查(chá)詢
，數(shù)據分析(xī)等(děng)服務(wù)，是後期(qī)根據(jù)大數(shù)據分(fēn)析(xī)製(zhì)定(dìng)運行策(cè)略(lüè)的(dí)前提保(bǎo)障(zhàng)。

　　4.Acrel-2000ES儲(chǔ)能櫃能量管理係統(tǒng)

　　4.1係(xì)統概述

　　安科瑞(ruì)儲(chǔ)能(néng)能量(liáng)管(guǎn)理係(xì)統(tǒng)Acrel-2000ES，專(zhuān)門針(zhēn)對(duì)工商業儲(chǔ)能(néng)櫃(guì)
，儲能集裝箱(xiāng)研發的一(yī)款儲能EMS，具(jù)有*的儲能(néng)監(jiān)控與管理功能,涵(hán)蓋(gài)了儲能係統設(shè)備(bèi)(PCS
，BMS
，電(diàn)表(biǎo)
，消防
，空調等(děng))的(dí)詳細信息,實現了(liǎo)數據采(cǎi)集
，數據處理
，數據(jù)存儲
，數(shù)據(jù)查(chá)詢(xún)與(yǔ)分(fēn)析
，可(kě)視化監控
，報(bào)警(jǐng)管(guǎn)理
，統(tǒng)計報表等功(gōng)能。在應用(yòng)上支(zhī)持能量調(tiáo)度(dù),具(jù)備(bèi)計(jì)劃曲綫(xiàn)
，削(xiāo)峰(fēng)填穀
，需(xū)量(liáng)控製
，防逆流(liú)等控製功能。

　　4.2係統(tǒng)結構

　　Acrel-2000ES，可(kě)通過直采或(huò)者通過(guò)通(tōng)訊管(guǎn)理(lǐ)或串口服務器(qì)將(jiāng)儲能櫃或者儲能(néng)集裝(zhuāng)箱內部(bù)的(dí)設備(bèi)接入(rù)係統。係(xì)統(tǒng)結構(gòu)如(rú)下
：

4.3係(xì)統功能

　　4.3.1實(shí)時監測

　　係(xì)統人機(jī)界(jiè)麵友好(hǎo)，能(néng)夠顯(xiǎn)示儲能櫃(guì)的運行(háng)狀(zhuàng)態(tài)，實時監測(cè)PCS
，BMS以及環境(jìng)參(cān)數信息，如電參量
，溫(wēn)度
，濕(shī)度等(děng)。實時顯示有(yǒu)關故(gù)障(zhàng)
，告(gào)警(jǐng)
，收益(yì)等(děng)信息(xī)。

4.3.2設備(bèi)監(jiān)控(kòng)

　　係統能夠(gòu)實(shí)時監(jiān)測PCS
，BMS
，電表(biǎo)
，空(kōng)調
，消防
，除濕(shī)機等設(shè)備的運行狀態及(jí)運行(háng)模式(shì)。

　　PCS監控(kòng)
：滿足(zú)儲能(néng)變流(liú)器的參數與(yǔ)限值(zhí)設置
；運行(háng)模(mó)式設置(zhì)
；實現儲(chǔ)能變流器(qì)交(jiāo)直(zhí)流側電(diàn)壓
，電流
，功率(shuài)及充放(fàng)電(diàn)量參數的(dí)采集與(yǔ)展示
；實(shí)現(xiàn)PCS通(tōng)訊(xùn)狀態
，啟停狀態(tài)
，開關狀態
，異常告警等狀態監(jiān)測(cè)。

　　BMS監(jiān)控
：滿足(zú)電(diàn)池(chí)管理係統的參(cān)數(shù)與限值設置
；實現(xiàn)儲能電池的電芯
，電(diàn)池(chí)簇(cù)的(dí)溫度(dù)
，電壓
，電流的(dí)監(jiān)測
；實(shí)現電(diàn)池(chí)充放電(diàn)狀(zhuàng)態(tài)
，電壓
，電流及溫(wēn)度異(yì)常狀(zhuàng)態的(dí)告(gào)警(jǐng)。

　　空(kōng)調監控
：滿足環(huán)境(jìng)溫度的監測，可根據設(shè)置(zhì)的(dí)閾(yù)值進行空(kōng)調溫(wēn)度(dù)的聯動(dòng)調節，並實時監(jiān)測空調的(dí)運(yùn)行狀態及溫濕(shī)度數據，以曲(qū)綫形式(shì)進行展(zhǎn)示。

　　UPS監控(kòng)
：滿(mǎn)足UPS的運行狀態及相關電參量(liáng)監(jiān)測(cè)。

　　4.3.3曲綫報表(biǎo)

　　係(xì)統能夠對PCS充放電(diàn)功率曲綫(xiàn)
，SOC變換曲(qū)綫
，及(jí)電(diàn)壓(yā)
，電流
，溫度等(děng)歷史曲綫的查詢與展示。

4.3.4策(cè)略配置

　　滿足儲(chǔ)能(néng)係統(tǒng)設備(bèi)參數的(dí)配置(zhì)
，電(diàn)價參數(shù)與時段(duàn)的設(shè)置
，控(kòng)製(zhì)策略的選(xuǎn)擇。目(mù)前(qián)支持(chí)的(dí)控製(zhì)策略包(bāo)含計(jì)劃曲(qū)綫(xiàn)
，削峰填穀(gǔ)
，需量(liáng)控(kòng)製等(děng)。

4.3.5實時報(bào)警

　　儲能(néng)能量管(guǎn)理係統具有實時告(gào)警功(gōng)能，係統(tǒng)能夠對(duì)儲能充放電越限(xiàn)
，溫度(dù)越(yuè)限
，設備(bèi)故(gù)障或通(tōng)信故(gù)障(zhàng)等事(shì)件(jiàn)發出告(gào)警。

4.3.6事件查(chá)詢統(tǒng)計(jì)

　　儲(chǔ)能能量管理係統(tǒng)能(néng)夠對(duì)遙(yáo)信變(biàn)位，溫濕(shī)度(dù)
，電(diàn)壓越(yuè)限等事件記(jì)錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管(guǎn)理，方便用戶(hù)對係統事(shì)件和報(bào)警進行歷(lì)史追溯，查詢(xún)統(tǒng)計(jì)
，事故(gù)分析。

4.3.7遙控(kòng)操作

　　可以通過每個(gè)設備(bèi)下麵的紅色按鈕(niǔ)對(duì)PCS
，風(fēng)機
，除濕(shī)機(jī)
，空(kōng)調控製器
，照(zhào)明(míng)等設(shè)備進行(háng)相應的控(kòng)製，但是(shì)當設(shè)備未通(tōng)信上時，控(kòng)製(zhì)按鈕(niǔ)會顯(xiǎn)示無(wú)效狀態。

4.3.8用(yòng)戶權(quán)限管(guǎn)理(lǐ)

　　儲能能量管(guǎn)理係(xì)統(tǒng)為保障係統安全穩(wěn)定(dìng)運(yùn)行(háng)，設置了用戶權限管理功(gōng)能(néng)。通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)的操作(zuò)（如(rú)遙控的(dí)操作，數(shù)據(jù)庫修改等）。可(kě)以定義不(bù)同級(jí)別用(yòng)戶的登(dēng)錄名
，密碼及(jí)操作權限，為(wéi)係統運行
，維護
，管(guǎn)理提供(gōng)可(kě)靠(kào)的安全(quán)保障。

5.相關(guān)平台部(bù)署硬件選型清單

　　6.結(jié)束(shù)語

　　本(běn)文根據閔行(háng)工業區智(zhì)慧能(néng)源示(shì)範項目二(èr)號(hào)車棚(péng)光(guāng)儲充(chōng)係(xì)統自發自用，並網不上(shàng)網的(dí)原(yuán)則(zé)，設計(jì)一種能量(liáng)管理策略，即(jí)白(bái)天消納光(guāng)伏出力，當(dāng)光(guāng)伏出力小(xiǎo)於負荷時(shí)，儲能(néng)補足光(guāng)伏出力，當(dāng)光伏(fú)出力大於(yú)負荷時，儲能消(xiāo)納光(guāng)伏剩餘(yú)出力。在(zài)夜間平電價，儲能(néng)持續(xù)給(gěi)負載供(gōng)電(diàn)，若電量(liáng)不(bù)足(zú)，則從電網購電(diàn)。在(zài)夜(yè)間(jiān)穀(gǔ)電價，儲能係統從(cóng)電網購(gòu)電(diàn)，直(zhí)至(zhì)充滿。此策略經(jīng)過長時間(jiān)運(yùn)行，通過運行(háng)數據分析(xī)，光(guāng)儲充係(xì)統運(yùn)行(háng)需求。

　　參考(kǎo)文(wén)獻(xiàn)

　　[1] 傅金(jīn)洲.光(guāng)儲一(yī)體發(fā)電係(xì)統的儲(chǔ)能(néng)配置(zhì)和能量(liáng)管理策略(lüè)研究[D].合肥(féi)工業(yè)大(dà)學(xué),2018.

　　[2] 吳(wú)盛(shèng)軍.微電網中電(diàn)動(dòng)汽車儲(chǔ)能(néng)優(yōu)化控(kòng)製及(jí)儲(chǔ)能梯(tī)級利用研(yán)究(jiū)[D].東南(nán)大學,2017.

　　[3] 陳法章.智(zhì)能(néng)微電網能(néng)量(liáng)管理(lǐ)係統(tǒng)設計(jì)與實現(xiàn)[D].雲南大學(xué),2014.

　　[4] 安科(kē)瑞(ruì)企業微電(diàn)網(wǎng)設計(jì)與應用手冊.2022.05版.

　　[5] 楊傑.一種光(guāng)儲(chǔ)充能量管理策(cè)略的(dí)設(shè)計與(yǔ)應用