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0 引言

在可再生能源，如風(fēng)能和太陽(yáng)能的迅速發(fā)展中，將分布式電力通過(guò)智能微電網(wǎng)整合到智能電網(wǎng)中，已成為構(gòu)建低碳智慧儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要策略。微電網(wǎng)能量管理的核心在于其智能化特性，使得傳統(tǒng)的電力行業(yè)能夠利用數(shù)字信息技術(shù)，將能源的科研、轉(zhuǎn)換、傳輸、存儲(chǔ)、分配等環(huán)節(jié)，與目標(biāo)用戶的多元化電力需求相結(jié)合，并通過(guò)智慧儲(chǔ)能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確供電、按需供電、協(xié)同供電以及互補(bǔ)供電的目標(biāo)。通過(guò)準(zhǔn)確的智慧儲(chǔ)能系統(tǒng)，對(duì)多元化的電力供應(yīng)進(jìn)行合理的調(diào)度，以避免分散電力資源的無(wú)效消耗這對(duì)于建設(shè)環(huán)保節(jié)能的社會(huì)具有顯著的促進(jìn)作用，它已成為智能電力系統(tǒng)的核心要素。微電網(wǎng)的主旨在于提升分散電力資源的靈活性和效率，有效應(yīng)對(duì)各種類(lèi)型和數(shù)量的分散電力資源的接入挑戰(zhàn)，既能協(xié)同運(yùn)作于配電系統(tǒng)，也能獨(dú)立運(yùn)行。

1 基于智慧儲(chǔ)能系統(tǒng)的微電網(wǎng)能量管理結(jié)構(gòu)

1.1 集中式控制結(jié)構(gòu)

在全局監(jiān)管的架構(gòu)中，微電網(wǎng)能量控制系統(tǒng)扮演著重要角色，顯著增強(qiáng)了微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效能，同時(shí)也有助于優(yōu)化智慧儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行效率。集中式控制結(jié)構(gòu)的核心調(diào)控裝置接收各控制設(shè)備的反饋，同步地，集中式控制結(jié)構(gòu)也發(fā)出控制指令以覆蓋整個(gè)微電網(wǎng)。局部控制器則承擔(dān)著接收和校正直流微電網(wǎng)電壓的任務(wù)（或?qū)涣魑㈦娋W(wǎng)的電壓和頻率進(jìn)行調(diào)整），并確保通過(guò)配電饋線的功率流得到優(yōu)化。在并行運(yùn)行模式中，控制器會(huì)遵照中央控制器的指令運(yùn)行。然而，一旦進(jìn)入獨(dú)立運(yùn)行模式，將具備自主決策的能力，以執(zhí)行各自的任務(wù)。在這樣的控制策略中，通常由一個(gè)控制者負(fù)責(zé)控制所有的分布式發(fā)電設(shè)施，以優(yōu)化運(yùn)營(yíng)效率和狀況。在此過(guò)程中，中央控制器的主要責(zé)任是根據(jù)業(yè)主或微電網(wǎng)控制系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)預(yù)設(shè)的規(guī)則，確定應(yīng)向主電網(wǎng)輸送的電力量，同時(shí)在緊急情況下調(diào)整非關(guān)鍵負(fù)荷的性能。集中式控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于責(zé)任明確，設(shè)備成本相對(duì)較低，且便于整體系統(tǒng)管理。然而，隨著分布式電源數(shù)量的增加，對(duì)中央控制器的數(shù)據(jù)處理能力提出了更大的挑戰(zhàn)，這在一定程度上限制了其擴(kuò)展的潛力。

1.2 分布式控制結(jié)構(gòu)

在分布式控制策略中，關(guān)鍵目標(biāo)是有效地產(chǎn)生電力，以適應(yīng)負(fù)載的需求，并具備存儲(chǔ)和釋放超出常規(guī)供應(yīng)的電力的能力。在這種控制架構(gòu)中，中央控制器對(duì)通信控制的影響力相對(duì)有限，而基層的局部控制器和微源控制器對(duì)于確保微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。各個(gè)微源控制器正在參與激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，其價(jià)格動(dòng)態(tài)由當(dāng)前的市場(chǎng)估值所決定，這樣的機(jī)制便于對(duì)其運(yùn)行和維護(hù)進(jìn)行有效管理，以確保提供必要的電力，同時(shí)較大限度地將其并入電力系統(tǒng)，以優(yōu)化其生產(chǎn)效率，這種微源控制器與負(fù)載的獨(dú)立性問(wèn)題，可以通過(guò)應(yīng)用智能技術(shù)來(lái)解決。當(dāng)微源和微負(fù)載各自擁有獨(dú)立的控制者并服務(wù)于不同的目標(biāo)，且每個(gè)控制單元都具備一定的智能特性時(shí)，這種控制架構(gòu)展現(xiàn)出優(yōu)*性能。通過(guò)采用分布式控制策略，能夠有效緩解中央控制器的計(jì)算負(fù)擔(dān)，每個(gè)獨(dú)立的控制器僅需管理更小的子系統(tǒng)，從而降低了整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜性。此外，分散控制方法賦予了分布式電源高度的靈活性。各個(gè)獨(dú)立的控制器能夠?qū)植孔兓M(jìn)行迅速響應(yīng)，并且具備適應(yīng)多種環(huán)境和運(yùn)行狀態(tài)的能力。更重要的是，即使中央控制器出現(xiàn)故障，分散控制的設(shè)計(jì)使得每個(gè)單獨(dú)的控制器仍能維持獨(dú)立運(yùn)作，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這種冗余功能的實(shí)現(xiàn)可以有效防止單一故障點(diǎn)造成整個(gè)系統(tǒng)功能的喪失。

2 基于智慧儲(chǔ)能系統(tǒng)的微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目前廣泛應(yīng)用的能源控制系統(tǒng)策略為分層控制技術(shù)，此策略對(duì)能源子網(wǎng)的運(yùn)行管理產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。該方法有效地促進(jìn)微源控制器與負(fù)荷控制器之間的集成與協(xié)作，以確保能源子網(wǎng)的穩(wěn)定性、安全性，并提升其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效率。微電網(wǎng)控制系統(tǒng)的主要職責(zé)可概括為數(shù)據(jù)傳輸、系統(tǒng)操作和人員交互三個(gè)方面。其中，用戶能夠直接參與的人員交互是系統(tǒng)的核心部分，被精細(xì)地劃分為觀察、操作和分析三大模塊。具體內(nèi)容如下：一，主要的監(jiān)測(cè)階段涉及了持續(xù)的觀察，并采用了多級(jí)的分析模型，其中包括：全局?jǐn)?shù)據(jù)層面（如下網(wǎng)電力、上網(wǎng)電量等）、集能器電氣模擬層（如遙測(cè)、遙信）以及三方系統(tǒng)模型層（如光伏系統(tǒng)等）。二，系統(tǒng)控制主要表現(xiàn)為 Auto 與 Manual 兩種不同的運(yùn)營(yíng)模式。在 Auto 模式下，依賴于自動(dòng)化發(fā)電和管理策略；相反，Manual 模式允許用戶根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)干預(yù)，包括遠(yuǎn)程操作、監(jiān)控、權(quán)限控制以及安全審核等多元功能。所有操作均在確保安全性的前提下執(zhí)行。為確保控制階段的穩(wěn)健性，需建立完善的控制策略專(zhuān)家?guī)?，以遵循特定設(shè)備操作規(guī)程?；A(chǔ)數(shù)據(jù)的監(jiān)控和分析，該系統(tǒng)采取單一方法處理，而控制階段則采取雙重處理方式。能源子網(wǎng)具備自動(dòng)和手動(dòng)兩種運(yùn)行模式，而能源 LAN 則采取手動(dòng)操作。然而無(wú)論采用何種模式，所有靈活配電能源管理系統(tǒng)都要遵循控制策略庫(kù)的指導(dǎo)，并在安全審查體系的監(jiān)管下運(yùn)行。三，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的深入分析和整合，微電網(wǎng)的能源管理可以借助其發(fā)揮輔助決策的功能。

2.2 數(shù)據(jù)采集與處理及通訊

2.2.1 數(shù)據(jù)采集

在能源網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，各個(gè)能源子網(wǎng)搜集的數(shù)據(jù)會(huì)進(jìn)行整合。在能源子網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)中，主要關(guān)注的參數(shù)包括來(lái)自直流領(lǐng)域的太陽(yáng)能發(fā)電裝置、直流微電站、充電設(shè)施、直流斷路器以及直流負(fù)載設(shè)備的遙測(cè)和遙信信息。同時(shí)也涵蓋了交流領(lǐng)域的外部供電設(shè)備、交流斷路器、交流負(fù)載設(shè)備的數(shù)據(jù)，以及用于交流和直流轉(zhuǎn)換的電力儲(chǔ)能設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)參數(shù)。具體如下：一，遙感技術(shù)在光伏系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用于監(jiān)測(cè)電壓、電流、功率因子、有效功率以及無(wú)效功率等多個(gè)方面；而遠(yuǎn)程信息處理則包括了對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控以及可能存在的異常情況的識(shí)別。二，遙信量在交流和直流斷路器的運(yùn)行控制中包含了啟動(dòng)、關(guān)閉的操作狀態(tài)，以及可能出現(xiàn)的異常狀況。三，遙測(cè)技術(shù)包含了對(duì)交流和直流負(fù)荷的監(jiān)測(cè)，涉及電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率等多個(gè)方面。四，遠(yuǎn)程電力集成器的監(jiān)測(cè)范圍包括交流和直流電源的電壓及電流指標(biāo)；同時(shí)也涵蓋了一系列設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和潛在故障的詳細(xì)信息。

2.2.2 數(shù)據(jù)處理

一，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與分析構(gòu)成了電力系統(tǒng)運(yùn)行的即時(shí)數(shù)字化映射，覆蓋了各類(lèi)逆變器、傳輸器、變頻器、線路及主變壓器的實(shí)時(shí)有效與無(wú)效負(fù)荷、電流、電壓讀數(shù)、主變壓器的油溫?cái)?shù)據(jù)，以及整個(gè)系統(tǒng)的周期性波動(dòng)等信息。二，對(duì)遙信數(shù)據(jù)的采集與處理，映射電廠的運(yùn)行狀態(tài)，主要包括：各開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉位置、各刀閘的切換狀態(tài)、發(fā)電機(jī)的啟停狀況、升壓站開(kāi)關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，以及主要變頻器連接的狀態(tài)、防止誤操作的固定點(diǎn)監(jiān)控、各通道操作狀態(tài)，以及虛擬遙信的分析等。

2.2.3 數(shù)據(jù)通訊

所研發(fā)的軟件應(yīng)兼容 Modbus、104、103、101 等標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議；其應(yīng)能依據(jù)預(yù)設(shè)的點(diǎn)號(hào)規(guī)范，有效地存儲(chǔ)獲取的數(shù)據(jù)以供即時(shí)訪問(wèn)；此外，該軟件應(yīng)集成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，并支持配置為數(shù)據(jù)接收端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸操作。此軟件需具備跨平臺(tái)運(yùn)行的特性，能順利部署在通信管理系統(tǒng)或常規(guī)服務(wù)器上。

2.3 優(yōu)化策略

電力集能器的能量源為電力，同時(shí)配置了VSG以實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的準(zhǔn)確調(diào)控。在遭遇異常狀況或特殊環(huán)境時(shí)，其能源管理系統(tǒng)會(huì)運(yùn)用相應(yīng)的控制策略，以保證系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。該系統(tǒng)提供了 Auto 模式和Manual 手動(dòng)模式兩種操作選擇，依據(jù)從底層設(shè)備實(shí)時(shí)獲取的數(shù)據(jù)，將選擇優(yōu)化的管理策略以維持系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡。依據(jù)實(shí)際項(xiàng)目操作狀況，運(yùn)用推理技術(shù)辨識(shí)各種操作模式，進(jìn)而制定相應(yīng)的控制策略，構(gòu)建一個(gè)控制策略模型庫(kù)，并將其無(wú)縫集成到能源子網(wǎng)管理系統(tǒng)中。為確保能源管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與評(píng)價(jià)，同時(shí)須遵循操作專(zhuān)家的既定策略，并通過(guò)有效的通訊與監(jiān)督保證系統(tǒng)運(yùn)行的正常性。在策略執(zhí)行過(guò)程中，借助流程手冊(cè)和強(qiáng)制性審查，以確保所有策略的安全性與一致性。

2.3.1 能量調(diào)度策略

主要的能源調(diào)度策略涉及準(zhǔn)確地整合儲(chǔ)能設(shè)備和交流供電系統(tǒng)，以維護(hù)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性，同時(shí)有效利用太陽(yáng)能，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)效益。該系統(tǒng)還具備即時(shí)解析操作數(shù)據(jù)的能力，能準(zhǔn)確識(shí)別當(dāng)前運(yùn)行模式，隨后自動(dòng)選取并執(zhí)行相應(yīng)的操作策略。能量調(diào)度策略涉及穩(wěn)定運(yùn)行、問(wèn)題解決及獨(dú)立操作模型。兩臺(tái)電力集成系統(tǒng)依賴兩個(gè)單獨(dú)的電網(wǎng)進(jìn)行常規(guī)運(yùn)行，且其負(fù)荷供應(yīng)基于這些電網(wǎng)。此外，光伏系統(tǒng)通過(guò)優(yōu)化的協(xié)同控制策略被整合用于負(fù)荷管理。在日常操作中，無(wú)論是交流電網(wǎng)、光伏系統(tǒng)還是直流微網(wǎng)，都可能出現(xiàn)故障。一旦發(fā)生此類(lèi)情況，要立即進(jìn)行響應(yīng)和故障排除，以保證對(duì)重要和敏感負(fù)荷的不間斷電力供應(yīng)。

2.3.2 孤島保護(hù)策略

在供電系統(tǒng)處于獨(dú)立運(yùn)行模式時(shí)，應(yīng)停用能源調(diào)度子程序，啟動(dòng)電池的放電功能。在無(wú)外部電源供應(yīng)的條件下，確保電池充電水平達(dá)到 50%后，需切換至電池的備用模式，并執(zhí)行相應(yīng)的能源配置策略。換言之，一旦電力采集設(shè)備出現(xiàn)故障，無(wú)法向重要負(fù)荷供電，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)與交流主網(wǎng)的連接，轉(zhuǎn)由直流微網(wǎng)承擔(dān)負(fù)荷的供電任務(wù)。此外，這些負(fù)載會(huì)與直流微網(wǎng)形成一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的閉環(huán)系統(tǒng)，即孤島模式。孤島運(yùn)行確保直流微網(wǎng)能夠持續(xù)穩(wěn)定地向負(fù)載供電，同時(shí)也代表了系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的離網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。

2.3.3 并網(wǎng)模式控制策略

在電網(wǎng)互聯(lián)的環(huán)境中，微電網(wǎng)的電流水平和頻率會(huì)受到主電網(wǎng)的影響。儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要任務(wù)是確保能量的穩(wěn)定，以維持微電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)能量平衡，并有效利用可再生能源。在此過(guò)程中，可再生能源如風(fēng)能、太陽(yáng)能電池板等，會(huì)受到 PQ（即恒定功率控制）的控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)微電源功率的準(zhǔn)確跟蹤。當(dāng)負(fù)荷低于微電網(wǎng)可再生能源平均輸出時(shí)，多余的能量將被轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)能電池中，以保持其充足的電量?jī)?chǔ)備。另外，當(dāng)微電網(wǎng)的可再生能源發(fā)電能力不足以滿足負(fù)荷需求時(shí)，儲(chǔ)能變壓器可以被調(diào)控以釋放儲(chǔ)能電池的儲(chǔ)備電力。在這種情況下，電池將向電力系統(tǒng)提供額外的電力，同時(shí)允許微電網(wǎng)系統(tǒng)接受部分能量。關(guān)鍵的考慮因素是，儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率調(diào)整應(yīng)具備快速響應(yīng)的能力，以有效壓制來(lái)自風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源的輸出功率波動(dòng)，從而確保電力供應(yīng)的穩(wěn)定性，取決于調(diào)度控制系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能逆變器的準(zhǔn)確管理和儲(chǔ)能轉(zhuǎn)換器的雙重調(diào)控功能。

2.3.4 離網(wǎng)模式微電網(wǎng)控制策略

在并行運(yùn)作的電力系統(tǒng)中，電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和頻率的穩(wěn)定性主要取決于每個(gè)獨(dú)立的微電源、儲(chǔ)能設(shè)備以及微電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。為了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并優(yōu)化能源的存儲(chǔ)和分配策略，需要對(duì)微電源的傳輸電壓進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)控，確保每個(gè)微電源接口的電壓保持恒定，以此提升電力使用的效率和效果。

3 Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)概述

3.1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(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，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)，提升可再生能源應(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(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、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。

3.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

本方案遵循的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有：

本技術(shù)規(guī)范書(shū)提供的設(shè)備應(yīng)滿足以下規(guī)定、法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T26802.1-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范的1部分：通用要求

GB/T26806.2-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)基本平臺(tái)2部分：性能評(píng)定方法

GB/T26802.5-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范5部分：場(chǎng)地安全要求

GB/T26802.6-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范6部分：驗(yàn)收大綱

GB/T2887-2011計(jì)算機(jī)場(chǎng)地通用規(guī)范

GB/T20270-2006信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)安全技術(shù)要求

GB50174-2018電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范

DL/T634.5101遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)5-101部分:傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)

DL/T634.5104遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)5-104部分:傳輸規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議子集的IEC60870-5-網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)101

GB/T33589-2017微電網(wǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定

GB/T36274-2018微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

GB/T51341-2018微電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

GB/T36270-2018微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

DL/T1864-2018型微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行規(guī)范

T/CEC150-2018低壓微電網(wǎng)并網(wǎng)一體化裝置技術(shù)規(guī)范

T/CEC151-2018并網(wǎng)型交直流混合微電網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)規(guī)范

T/CEC152-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)需求響應(yīng)技術(shù)要求

T/CEC153-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)負(fù)荷管理技術(shù)導(dǎo)則

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行規(guī)范

T/CEC5005-2018微電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范

NB/T10148-2019微電網(wǎng)的1部分：微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則

NB/T10149-2019微電網(wǎng)2部分：微電網(wǎng)運(yùn)行導(dǎo)則

3.3適用場(chǎng)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(wú)電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

3.4型號(hào)說(shuō)明

4系統(tǒng)配置

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

5系統(tǒng)功能

5.1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。

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。

5.1.1光伏界面

圖3光伏系統(tǒng)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。

5.1.2儲(chǔ)能界面

圖4儲(chǔ)能系統(tǒng)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(lái)展示對(duì)PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開(kāi)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(lái)展示對(duì)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(lái)展示對(duì)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(lái)展示對(duì)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(duì)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(lái)展示對(duì)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(duì)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(lái)展示對(duì)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(lái)展示對(duì)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(lái)展示對(duì)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(duì)應(yīng)的位置。

5.1.3風(fēng)電界面

圖13風(fēng)電系統(tǒng)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。

5.1.4充電樁界面

圖14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、各個(gè)充電樁的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

5.1.5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(huà)面，且通過(guò)不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

5.2發(fā)電預(yù)測(cè)

系統(tǒng)應(yīng)可以通過(guò)歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、未來(lái)天氣預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測(cè)，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測(cè)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(duì)該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖16光伏預(yù)測(cè)界面

5.3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、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。

圖17策略配置界面

5.4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(wú)功功率、正向有功電能等。

圖18運(yùn)行報(bào)表

5.5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)?/span>各子系統(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(chēng)、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

5.6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(duì)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

5.7電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

應(yīng)可以對(duì)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(cè)，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(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(wú)功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無(wú)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(cè)：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、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(chēng)、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

5.8遙控功能

應(yīng)可以對(duì)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(guò)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

5.9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(wú)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

5.10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(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，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(duì)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(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析；具備對(duì)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(duì)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

5.11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。

5.12通信管理

可以對(duì)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(cè)。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開(kāi)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ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

圖26通信管理

5.13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(guò)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(jí)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

5.14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(guò)程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過(guò)對(duì)這些電氣量的分析、比較，對(duì)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(kāi)關(guān)量波形。

圖28故障錄波

5.15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(kāi)關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測(cè)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)事故前面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硬件及其配套產(chǎn)品

7結(jié)束語(yǔ)

總而言之，基于智慧儲(chǔ)能系統(tǒng)的微電網(wǎng)能量控制系統(tǒng)，補(bǔ)償了傳統(tǒng)集中式管理的不足，從而保證了微電網(wǎng)能量系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和有效管理，優(yōu)化策略促進(jìn)了系統(tǒng)內(nèi)分布式資源的協(xié)同效率，通過(guò)準(zhǔn)確的能量管控，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)功率的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，不僅提高微電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)性能，也為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化和調(diào)度評(píng)價(jià)提供了有價(jià)值的參考。

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