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淺析基于雙碳目標(biāo)的光儲充一體化電站狀態(tài)評估技術(shù)
任運(yùn)業(yè)
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:全國碳市場拉開了我國能源結(jié)構(gòu)加速轉(zhuǎn)型的大幕,催生了光伏、儲能和新能源汽車等一批綠色產(chǎn)業(yè)的興起,同時隨著利好政策扶植和消費(fèi)者的青睞,光伏、儲能和新能源汽車市場均加快發(fā)展。但傳統(tǒng)的充電樁和光伏電站都是分開建設(shè),且大多未同步配備儲能系統(tǒng),用電高峰時充電樁對電網(wǎng)沖擊大、充電費(fèi)用高,嚴(yán)重影響了新能源車主的用車體驗,降低了充電樁的運(yùn)營收益。光儲充一體化電站的大規(guī)模推廣和建設(shè)是解決當(dāng)前局面的突破口。但光儲充一體化建設(shè),系統(tǒng)復(fù)雜度高,運(yùn)維保養(yǎng)要求高,傳統(tǒng)的定期巡檢模式,難以應(yīng)對大規(guī)模爆發(fā)式建設(shè)的光儲充一體化電站,而基于雙碳目標(biāo)的光儲充一體化電站狀態(tài)評估技術(shù)是解決光儲充大規(guī)模建設(shè)運(yùn)維難題的關(guān)鍵。
關(guān)鍵詞:光儲充一體化電站;狀態(tài)評估;雙碳目標(biāo)
0引言
光儲充一體化電站能夠利用儲能系統(tǒng)在夜間進(jìn)行儲能,充電高峰期間通過儲能電站和電網(wǎng)一同為充電站供電,既實現(xiàn)了削峰填谷,又能節(jié)省配電增容費(fèi)用,解決了在有限的土地資源上同時發(fā)電和充電的難題,同時能有效解決新能源發(fā)電間歇性和不穩(wěn)定等問題。以“光儲
充”一體化電站為代表的“綠電”被視為推動交通運(yùn)輸領(lǐng)域從“低碳”向“脫碳”發(fā)展的重要措施,也正在從地區(qū)性示范運(yùn)營走向大規(guī)模商用落地。與此同時,大規(guī)模的光儲充一體化電站運(yùn)維則成為一大難題。
1光伏發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)評估
我國光照資源豐富,2021年我國新增光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量約5300萬kW,截至2021年底,我國光伏發(fā)電并網(wǎng)總裝機(jī)容量達(dá)到3.06億kW。西北地區(qū)是我國光照資源豐富的地區(qū),然而這些區(qū)域也是典型的風(fēng)沙大、揚(yáng)塵多的缺水地帶。長時間運(yùn)行后灰塵覆蓋在光伏電池板表面形成積灰,積灰給光伏電站的運(yùn)行帶來多重危害:同等氣象條件下發(fā)電量減少,降低光伏板使用壽命,侵蝕鋼化玻璃表面。所以光伏板積灰狀態(tài)的實時監(jiān)測具有顯著的安全、經(jīng)濟(jì)效益。盡管清洗可以有效地去除積灰,但是光伏板積灰到何種程度開始清洗仍無法定量確定。目前主要研究結(jié)果在于說明光伏板積灰密度與發(fā)電效率損失的關(guān)聯(lián)度,光伏板積灰程度暫無有效的評估方法。針對光伏板積灰影響的狀態(tài)監(jiān)測與清洗周期優(yōu)化問題,本文提出了積灰工況下光伏板發(fā)電效率在線計算方法,構(gòu)建積灰對電功率損失率影響的動態(tài)特性預(yù)測模型,以年累計電量損失費(fèi)與清洗維護(hù)費(fèi)之和小化來確定光伏板佳清洗周期,在佳清洗時間點(diǎn)采用光伏板清潔機(jī)器人清洗。同時,實時監(jiān)測光伏板的健康狀態(tài),實現(xiàn)光儲充一體化電站光伏發(fā)電系統(tǒng)全面的自動化運(yùn)維。依據(jù)國標(biāo)GB/T39857-2021算法,光伏組件轉(zhuǎn)換效率為:
光伏板清洗周期優(yōu)化需要考慮兩個方面:①清洗周期過大,過多的灰塵沉積大幅度降低了光伏板的總輻照度,造成了嚴(yán)重的發(fā)電量損失;②連續(xù)清洗,清洗過程中的經(jīng)濟(jì)成本可能比維持電池板表面清潔狀態(tài)所節(jié)約的經(jīng)濟(jì)損失還要大。這時便存在一個合理的清洗周期,使得灰塵沉積和清洗過程產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失之。
清洗周期包括清洗時間和清洗間隔,清洗間隔內(nèi)灰塵沉積,因積灰增長造成的光伏電站發(fā)電量損失稱為電量損失費(fèi);清洗時間內(nèi)積灰被清洗,光伏板清洗過程產(chǎn)生的費(fèi)用稱為清洗維護(hù)費(fèi)?;跇?gòu)建的積灰對電功率損失率影響的動態(tài)特性預(yù)測模型,從積灰造成電量損失費(fèi)和清洗維護(hù)費(fèi)兩個方面來建立積灰經(jīng)濟(jì)損失評估方法,以年累計電量損失費(fèi)與清洗維護(hù)費(fèi)之和來確定清洗周期。分析光伏電站裝機(jī)容量、并網(wǎng)電價和單位面積清洗費(fèi)對清洗周期的影響,可以為光儲充一體化系統(tǒng)中實施光伏板積灰狀態(tài)監(jiān)測與清洗周期優(yōu)化提供依據(jù)。
把光伏組件里的每個單體對應(yīng)看作是二極管,當(dāng)存在物體的遮蔽后,會導(dǎo)致被影響的電池片所生成的電流比電路電流小,故障的電池片帶負(fù)電壓,將其他電池片發(fā)出的能量轉(zhuǎn)換成熱量消耗,即出現(xiàn)熱斑現(xiàn)象。常見的熱斑故障類型如圖1所示。
在采用光伏清潔機(jī)器人全自動清潔的同時,通過在該機(jī)器人上內(nèi)置紅外熱成像模塊,實時監(jiān)測光伏板上的熱斑故障,避免熱斑的擴(kuò)散和惡化,提高光伏板的使用壽命。
2儲能系統(tǒng)狀態(tài)評估
當(dāng)前我國電力系統(tǒng)中形成規(guī)模化試點(diǎn)的儲能方式主要有鋰電池、鉛酸電池、釩液流電池。光儲充一體化充電站雖然占地面積不大,但有兩個方面要求:①儲能系統(tǒng)應(yīng)具備良好的倍率充放電和比能量性能,②充電電池輸出電壓大、容量高、無毒或少毒、工作溫度范圍廣。這兩個要求和磷酸鐵鋰的技術(shù)特點(diǎn)很吻合,即充放電倍率高、安全可靠、不會爆炸,在100%DOD和室溫條件下,循環(huán)壽命大于7500次。
現(xiàn)有的電池健康狀態(tài)判定方法主要是基于長循環(huán)周期的容量測試,該方法試驗周期長且只能在實驗室環(huán)境下進(jìn)行。而采用多正弦疊加電流信號作為激勵源的手段,能夠在光儲充一體化電站中實時監(jiān)測儲能系統(tǒng)的健康狀態(tài),大幅度降低測量成本,提高儲能系統(tǒng)的工作效率和安全性。其測試原理如圖2所示。
由圖2可知,采用溫度試驗及直流內(nèi)阻特性試驗方法,結(jié)合內(nèi)特性參數(shù),提煉表征電池健康狀態(tài)的阻抗特征頻率點(diǎn),提出不連續(xù)阻抗頻率點(diǎn)的阻抗譜反演算法,實現(xiàn)從不連續(xù)特征頻率點(diǎn)到全頻阻抗譜的準(zhǔn)確反演,研究光儲充一體化電站磷酸鐵鋰模塊中單體電池直流內(nèi)阻與溫度、荷電狀態(tài)和倍率的關(guān)系,評估單體電池SOH,并補(bǔ)償溫度、SOC、倍率對SOH估計的影響,從而快速、有效地評估儲能電池的健康狀態(tài)。
3電樁狀態(tài)評估
充電樁在長期的使用過程中,因為電能質(zhì)量、零配件質(zhì)量和不合理使用難免出現(xiàn)故障。充電樁一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的故障,不僅影響新能源車主的充電體驗,更容易引發(fā)自燃和爆炸等危險,嚴(yán)重威脅新能源車主的人身安全。新能源汽車充電樁健康狀態(tài)綜合評估作為一個系統(tǒng)工程,其指標(biāo)體系建立過程是一個運(yùn)用系統(tǒng)思想分析問題的過程,在建立體系和指標(biāo)選取的過程中,應(yīng)遵循一般性綜合評價指標(biāo)體系構(gòu)造的基本準(zhǔn)則。本文從充電樁電氣性能和安全性能兩個角度出發(fā),構(gòu)建如圖3所示的新能源汽車充電樁健康狀態(tài)綜合評估指標(biāo)體系。
利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)及特征分析等方法,對充電樁在充電過程中收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷,評估此充電樁的充電狀態(tài),預(yù)測出有可能發(fā)生的故障,并以界面展示的方式向監(jiān)控人員提出輔助決策建議,使其及時對充電樁進(jìn)行終端維護(hù)。
4 Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)
4.1平臺概述
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,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、儲能系統(tǒng)以及充電站的接入,*進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析,直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲能系統(tǒng)、充電站運(yùn)行狀態(tài)及健康狀況,是一個集監(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;有效實現(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),整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層: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ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。
4.2平臺適用場合
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、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。
4.3系統(tǒng)架構(gòu)
本平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,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
5充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案
5.1實時監(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),實時監(jiān)測光伏、風(fēng)電、儲能、充電站等各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動態(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。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、儲能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理,使管理人員實時掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。
系統(tǒng)應(yīng)可以對儲能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理,能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時告警,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、儲能、充電站及總體負(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,儲能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。
圖1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、儲能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計列表等。
5.1.1光伏界面
圖2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)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、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;同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。
5.1.2儲能界面
圖3儲能系統(tǒng)界面
本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲能裝機(jī)容量、儲能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。
圖4儲能系統(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5儲能系統(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6儲能系統(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7儲能系統(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。同時針對交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。
圖8儲能系統(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。同時針對直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。
圖9儲能系統(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10儲能電池狀態(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,同時展示當(dāng)前儲能電池的SOC信息。
圖11儲能電池簇運(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、溫度值及所對應(yīng)的位置。
5.1.3風(fēng)電界面
圖12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)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、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;同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。
5.1.4充電站界面
圖13充電站界面
本界面用來展示對充電站系統(tǒng)信息,主要包括充電站用電總功率、交直流充電站的功率、電量、電量費(fèi)用,變化曲線、各個充電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。
5.1.5視頻監(jiān)控界面
圖14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,實現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。
5.1.6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生成發(fā)電計劃,便于用戶對該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。
圖15光伏預(yù)測界面
5.1.7策略配置
系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時電價信息,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、周期計劃、需量控制、防逆流、有序充電、動態(tài)擴(kuò)容等。
具體策略根據(jù)項目實際情況(如儲能柜數(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,同時支持定制化需求。
圖16策略配置界面
5.1.8運(yùn)行報表
應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備*時間的運(yùn)行參數(shù),報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、尖峰平谷時段電量等。
圖17運(yùn)行報表
5.1.9實時報警
應(yīng)具有實時報警功能,系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動和關(guān)閉等遙信變位,及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動作或事故跳閘時應(yīng)能發(fā)出告警,應(yīng)能實時顯示告警事件或跳閘事件,包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動作時刻;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18實時告警
5.1.10歷史事件查詢
應(yīng)能夠?qū)b信變位,保護(hù)動作、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)行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進(jìn)行歷史追溯,查詢統(tǒng)計、事故分析。
圖19歷史事件查詢
5.1.11電能質(zhì)量監(jiān)測
應(yīng)可以對整個微電網(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,使管理人員實時掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況,以便及時發(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)能實時顯示各電能質(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)能實時顯示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)電壓波動與閃變:系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動值、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、短時中斷發(fā)生時,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:系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計整2h存儲的統(tǒng)計數(shù)據(jù),包括均值、*值、*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)(動作或返回)、波形號、越限值、故障持續(xù)時間、事件發(fā)生的時間。
圖20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面
5.1.12遙控功能
應(yīng)可以對整個微電網(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,可以及時執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。
圖21遙控功能
5.1.13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22曲線查詢
5.1.14統(tǒng)計報表
具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能,用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時間段內(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)計分析報表。對微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)行統(tǒng)計分析;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23統(tǒng)計報表
5.1.15網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
系統(tǒng)支持實時監(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)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。
圖24微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?/p>
本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)洌ㄏ到y(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計等信息。
5.1.16通信管理
可以對整個微電網(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)的實時監(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所有端口或某個端口,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25通信管理
5.1.17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26用戶權(quán)限
5.1.18故障錄波
應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時,自動準(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個周波、故障后4個周波波形,總錄波時間共計46s。每個采樣點(diǎn)錄波至少包含12個模擬量、10個開關(guān)量波形。
圖27故障錄波
5.1.19事故追憶
可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時掃描數(shù)據(jù),包括開關(guān)位置、保護(hù)動作狀態(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事件,當(dāng)每個事件發(fā)生時,存儲事故qian10個掃描周期及事故后10個掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶隨意修改。
5.2硬件及其配套產(chǎn)品
序號 | 設(shè)備 | 型號 | 圖片 | 說明 |
1 | 能量管理系統(tǒng) | Acrel-2000MG | 內(nèi)部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控,由通信管理機(jī)、工業(yè)平板電腦、串口服務(wù)器、遙信模塊及相關(guān)通信輔件組成。 數(shù)據(jù)采集、上傳及轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器及協(xié)同控制裝置 策略控制:計劃曲線、需量控制、削峰填谷、備用電源等 | |
2 | 顯示器 | 25.1英寸液晶顯示器 | 系統(tǒng)軟件顯示載體 | |
3 | UPS電源 | UPS2000-A-2-KTTS | 為監(jiān)控主機(jī)提供后備電源 | |
4 | 打印機(jī) | HP108AA4 | 用以打印操作記錄,參數(shù)修改記錄、參數(shù)越限、復(fù)限,系統(tǒng)事故,設(shè)備故障,保護(hù)運(yùn)行等記錄,以召喚打印為主要方式 | |
5 | 音箱 | R19U | 播放報警事件信息 | |
6 | 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī) | D-LINKDES-1016A16 | 提供16口百兆工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)解決了通信實時性、網(wǎng)絡(luò)安全性、本質(zhì)安全與安全防爆技術(shù)等技術(shù)問題 | |
7 | GPS時鐘 | ATS1200GB | 利用gps同步衛(wèi)星信號,接收1pps和串口時間信息,將本地的時鐘和gps衛(wèi)星上面的時間進(jìn)行同步 | |
8 | 交流計量電表 | AMC96L-E4/KC | 電力參數(shù)測量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率,頻率、功率因數(shù)等)、復(fù)費(fèi)率電能計量、 四象限電能計量、諧波分析以及電能監(jiān)測和考核管理。多種外圍接口功能:帶有RS485/MODBUS-RTU協(xié)議:帶開關(guān)量輸入和繼電器輸出可實現(xiàn)斷路器開關(guān)的"遜信“和“遙控”的功能 | |
9 | 直流計量電表 | PZ96L-DE | 可測量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率、正向與反向電能??蓭S485通訊接口、模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、開關(guān)量輸入/輸出等功能 | |
10 | 電能質(zhì)量監(jiān)測 | APView500 | 實時監(jiān)測電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、諾波等電能質(zhì)量,記錄各類電能質(zhì)量事件,定位擾動源。 | |
11 | 防孤島裝置 | AM5SE-IS | 防孤島保護(hù)裝置,當(dāng)外部電網(wǎng)停電后斷開和電網(wǎng)連接 | |
12 | 箱變測控裝置 | AM6-PWC | 置針對光伏、風(fēng)能、儲能升壓變不同要求研發(fā)的集保護(hù),測控,通訊一體化裝置,具備保護(hù)、通信管理機(jī)功能、環(huán)網(wǎng)交換機(jī)功能的測控裝置 | |
13 | 通信管理機(jī) | ANet-2E851 | 能夠根據(jù)不同的采集規(guī)的進(jìn)行水表、氣表、電表、微機(jī)保護(hù)等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)果集匯總: 提供規(guī)約轉(zhuǎn)換、透明轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)加密壓縮、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、邊緣計算等多項功能:實時多任務(wù)并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),可多路上送平臺據(jù): | |
14 | 串口服務(wù)器 | Aport | 功能:轉(zhuǎn)換“輔助系統(tǒng)"的狀態(tài)數(shù)據(jù),反饋到能量管理系統(tǒng)中。 1)空調(diào)的開關(guān),調(diào)溫,及完quan斷電(二次開關(guān)實現(xiàn)) 2)上傳配電柜各個空開信號 3)上傳UPS內(nèi)部電量信息等 4)接入電表、BSMU等設(shè)備 | |
15 | 遙信模塊 | ARTU-K16 | 1)反饋各個設(shè)備狀態(tài),將相關(guān)數(shù)據(jù)到串口服務(wù)器: 讀消防VO信號,并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(關(guān)機(jī)、事件上報等) 2)采集水浸傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā)3)給到上層(水浸信號事件上報) 4)讀取門禁程傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā) |
6結(jié)束語
隨著雙碳目標(biāo)的推進(jìn)、新能源汽車保有量的增加,規(guī)?;墓鈨Τ湟惑w化電站也應(yīng)運(yùn)而生,而由于積灰嚴(yán)重影響光伏板發(fā)電效率,儲能系統(tǒng)長時間使用過程中存在衰減及其它健康問題,電動汽車充電過程中安全事故頻發(fā),采用基于雙碳目標(biāo)的光儲充一體化電站狀態(tài)評估技術(shù)可以有效解決光伏板發(fā)電效率低、儲能系統(tǒng)管理不到位和充電安全問題,提高整體收益率。
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【3】修曉青,唐巍,李建林,等.計及電池健康狀態(tài)的源儲荷協(xié)同配置方法[J].高電壓技術(shù),2017,43(9):3118-3126.
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【5】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.
【6】翁利國,練德強(qiáng),徐鈮,沈陽,王佳斌.基于雙碳目標(biāo)的光儲充一體化電站狀態(tài)評估技術(shù).
作者介紹:
任運(yùn)業(yè),男,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。