摘要:隨著風(fēng)光系統(tǒng)的裝機(jī)容量不斷提升,由于其資源特性導(dǎo)致的出力曲線對(duì)于電網(wǎng)調(diào)度和電量消納問題也逐漸明顯,而對(duì)于這一問題的解決,儲(chǔ)能不失為一個(gè)重要的調(diào)節(jié)因素。 通過引入光伏系統(tǒng)容配比分析優(yōu)化計(jì)算時(shí)采用的平準(zhǔn)化度電成本概念,對(duì)比不同儲(chǔ)能配置下光儲(chǔ)系統(tǒng)折算的平準(zhǔn)化度電成本,進(jìn)而在已有負(fù)荷功率及光伏系統(tǒng)下進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,得出適合儲(chǔ)能系統(tǒng)配置,并用項(xiàng)目收益率對(duì)該方法進(jìn)行驗(yàn)證,明確該方法對(duì)于用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)配置工作具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞:儲(chǔ)能;平準(zhǔn)化度電成本;優(yōu)化設(shè)計(jì)

0引言

隨著新能源的不斷發(fā)展,尤其是光伏風(fēng)電行業(yè)的大快速進(jìn)步,其技術(shù)與投資建設(shè)已逐漸趨于成熟化、規(guī)?；?截至10月21日,國(guó)家能源局發(fā)布1—9月全國(guó)電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。截至9月底,全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量22.9億 kW,同比增長(zhǎng)9.4%。其中,風(fēng)電裝機(jī)容量約3.0億kW,同比增長(zhǎng)32.8%。太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量約2.8億 kW,同比增長(zhǎng)24.6%,風(fēng)電光伏發(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)到總裝機(jī)容量的 25%。 隨著風(fēng)光系統(tǒng)的裝機(jī)容量不斷提升,由于其資源特性導(dǎo)致的出力曲線對(duì)于電網(wǎng)調(diào)度和電量消納問題也逐漸明顯,而對(duì)于這一問題的解決,儲(chǔ)能不失為一個(gè)重要的調(diào)節(jié)因素。從目前的大型集中式新能源基地、特高壓外送項(xiàng)目對(duì)于電化學(xué)儲(chǔ)能配置要求、國(guó)家發(fā)改委對(duì)于推動(dòng)用戶側(cè)儲(chǔ)能發(fā)展完善分時(shí)電價(jià)等一系列舉措也可以看出,其對(duì)于平滑出力曲線、減少棄風(fēng)棄光現(xiàn)象、匹配負(fù)荷需求等具有一定的作用,也是目前較為成熟可靠的方式之一。

1儲(chǔ)能簡(jiǎn)介

科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展,推動(dòng)著電力系統(tǒng)向高比例可再生能源、高比例電力電子裝備、多能互補(bǔ)的綜合能源以及信息物理融合的智能電力系統(tǒng)發(fā)展,有效低成本的太陽(yáng)能/風(fēng)能發(fā)電技術(shù)、高可靠性低損耗電力電子技術(shù)、有效低成本長(zhǎng)壽命儲(chǔ)能技術(shù)以及高強(qiáng)687環(huán)境工程2022 年第 40 卷增刊度絕緣技術(shù)和超導(dǎo)輸電技術(shù)的突破將對(duì)新一代電力系統(tǒng)產(chǎn)生全局性影響。其中,儲(chǔ)能技術(shù)是智能電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)、可再生能源接入、分布式發(fā)電、微網(wǎng)系統(tǒng)等發(fā)展的支撐技術(shù)之一。

不同的儲(chǔ)能技術(shù)有其特點(diǎn)不同,在電力系統(tǒng)中也取得了不同程度的應(yīng)用。 在電力系統(tǒng)中,習(xí)慣依據(jù)電能轉(zhuǎn)化后的各種不同形態(tài),將儲(chǔ)能分為 3 大類,即機(jī)械、電化學(xué)、電磁儲(chǔ)能,另外還有儲(chǔ)熱、儲(chǔ)冷及儲(chǔ)氫等形式。 其中機(jī)械儲(chǔ)能包含抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能等形式;電化學(xué)儲(chǔ)能主要為電池儲(chǔ)能,包含鋰離子電池、液流電池、鉛酸電池和鈉硫電池等類型;電磁儲(chǔ)能包含超級(jí)電容儲(chǔ)能和超導(dǎo)儲(chǔ)能 2 種形式。

抽水蓄能作為穩(wěn)定成熟電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)工具,隨著新能源裝機(jī)容量占比不斷上升,其裝機(jī)容量也會(huì)不斷提高,但受限于自然條件特點(diǎn),在部分地區(qū)無法大規(guī)模開發(fā),因此壓縮空氣儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能也成為熱點(diǎn)之一,尤其是電化學(xué)儲(chǔ)能,會(huì)逐漸趨于普遍化、大眾化。

《儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研究 2021》對(duì)中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展展望:基于保守場(chǎng)景,化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)規(guī)模 2021—2025 年復(fù)合增長(zhǎng)率為 57. 4%,市場(chǎng)將呈穩(wěn)步、快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)?；诶硐雸?chǎng)景,2021 年市場(chǎng)累計(jì)規(guī)模將達(dá)到 661. 48 萬(wàn) kW;隨著以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè),如果未來 2 年能有穩(wěn)定的盈利模式保駕護(hù)航,2024,2025 年將再形成一輪高增長(zhǎng),累計(jì)規(guī)模分別達(dá)到 32. 7,55. 9 GW。

而大規(guī)模的儲(chǔ)能發(fā)展,勢(shì)必會(huì)帶來對(duì)設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)維能力要求的不斷提高,在平價(jià)時(shí)代下,為實(shí)現(xiàn)良性循環(huán),不通過試錯(cuò)來增長(zhǎng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),作為光儲(chǔ)系統(tǒng)的從業(yè)人員,也亟須提高儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力,尤其是沒有明確配比要求的用戶側(cè)儲(chǔ)能,優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì),滿足項(xiàng)目要求的前提下提高項(xiàng)目收益率,從而進(jìn)一步推動(dòng)儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展進(jìn)步。

2工程項(xiàng)目概述

本文通過分析 1 個(gè)工程實(shí)例的儲(chǔ)能配置過程,體現(xiàn)分布式光伏系統(tǒng)儲(chǔ)能優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程及特點(diǎn),為實(shí)際項(xiàng)目的光儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供理論和實(shí)際依據(jù),從而推動(dòng)小型用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化配置。

本項(xiàng)目位于中東部地區(qū),輻照量在C類的中值左右,資源水平豐富,光伏系統(tǒng)固定式合適傾角為24°,影子倍率為 1.9,考慮到項(xiàng)目的電價(jià)水平較高,因此對(duì)于一般的分布式光伏系統(tǒng)項(xiàng)目,可達(dá)到平價(jià)上網(wǎng)基準(zhǔn)。

本項(xiàng)目為溫室蔬菜種植園項(xiàng)目,在其屋頂上方進(jìn)行屋頂光伏系統(tǒng)布置,補(bǔ)充一部分負(fù)荷用電。此外,為減少光伏發(fā)電系統(tǒng)的棄光現(xiàn)象,因此,考慮配置一部分儲(chǔ)能系統(tǒng),進(jìn)行削峰填谷,提高項(xiàng)目收益。

為簡(jiǎn)化計(jì)算,在進(jìn)行項(xiàng)目造價(jià)核算時(shí)采用匡算,即通過單價(jià)乘以容量的形式進(jìn)行造價(jià)匡算。

3工程項(xiàng)目系統(tǒng)分析

3.1項(xiàng)目負(fù)荷分析

本項(xiàng)目為溫室蔬菜種植園項(xiàng)目,主要負(fù)荷為冷熱及光照負(fù)荷,包含植物燈及空調(diào)負(fù)荷,用于夜間加熱及光照較多,負(fù)荷主要存在于夜間,考慮到項(xiàng)目所在地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電存在分時(shí)電價(jià),在 22:00—6:00 電價(jià)較低,與大負(fù)荷時(shí)段正好匹配。 因此,對(duì)于項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)存在一定好處,可提高項(xiàng)目整體收益。

通過分析項(xiàng)目特點(diǎn),描繪各月典型日負(fù)荷曲線如圖 1 所示。

由圖 1 可知,由于項(xiàng)目主要目的為溫室蔬菜種植,其負(fù)荷主要為調(diào)溫、調(diào)光,且項(xiàng)目所在地為東部沿海城市,全年溫差不大,所以全年負(fù)荷較為穩(wěn)定。 因此各月典型日負(fù)荷變化趨勢(shì)基本一致,其主要區(qū)別在于負(fù)荷值大小的各月不同,且主要用電大負(fù)荷在晚上23:00—早上 8:00,正好絕大多數(shù)用電負(fù)荷匹配低谷用電電價(jià)。

3. 2　 項(xiàng)目光伏系統(tǒng)分析

對(duì)項(xiàng)目所在地的屋頂上方進(jìn)行屋頂光伏系統(tǒng)布置,采用目前屋頂項(xiàng)目主流設(shè)備及方案,考慮最終光伏系統(tǒng)采用升壓接入場(chǎng)區(qū)配電室,因此選取主流有效單晶 硅 540Wp 組 件, 最 終 布 置 容 量 為 直 流 端4. 998 MWp,下文中取整為 5. 0 MWp,對(duì)光伏系統(tǒng)布置建立 PV 模型,利用 PVsyst 軟件模擬全年 8760 h光伏系統(tǒng)出力,整理成全年 12 個(gè)月的系統(tǒng)出力與用電負(fù)荷關(guān)系如圖 2 所示,可看出各月出力曲線稍有不同,但整體出力最大值均在中午時(shí)段。

4　 儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化分析

4.1項(xiàng)目?jī)?chǔ)能系統(tǒng)分析

由圖 2 可看出:光伏系統(tǒng)出力高值區(qū)間為負(fù)荷低值時(shí)間段,因此會(huì)造成較多的光伏系統(tǒng)發(fā)電量被舍棄,因此,對(duì)此系統(tǒng)需要運(yùn)用儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)節(jié)出力、匹配負(fù)荷,減少棄光現(xiàn)象,加大項(xiàng)目收益。

4.2儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化配置

在設(shè)計(jì)沒有明確配比要求的用戶側(cè)儲(chǔ)能時(shí),需考787環(huán)境工程2022 年第 40 卷增刊　 　 　

887環(huán)境工程2022 年第 40 卷增刊慮經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì),滿足項(xiàng)目要求的前提下提

高項(xiàng)目收益率,也進(jìn)一步推動(dòng)儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展進(jìn)步。

考慮到項(xiàng)目需要配置一定的儲(chǔ)能系統(tǒng),為實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目投資優(yōu)化,從光伏系統(tǒng)引入平準(zhǔn)化度電成本的概念,對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化配置。

通過 PV 模擬光伏系統(tǒng) 25 年的發(fā)電量,結(jié)合不同儲(chǔ)能系統(tǒng)配置下光儲(chǔ)系統(tǒng)投資與項(xiàng)目收益,通過當(dāng)?shù)仄絻r(jià)上網(wǎng)下折算出的光儲(chǔ)系統(tǒng)節(jié)約電量,可計(jì)算項(xiàng)目全壽命周期的度電成本[12,13]。

式中:i 為折現(xiàn)率,%;n 為系統(tǒng)運(yùn)行年數(shù)(n=1,2,…,N);N 為光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)評(píng)價(jià)周期,年;I0為靜態(tài)初始投資,元;It為項(xiàng)目增值稅抵扣,元;VR為光儲(chǔ)系統(tǒng)殘值,元;Mn為第 n 年運(yùn)營(yíng)成本;Yn為折算年上網(wǎng)電量,kW·h。光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)配置優(yōu)化計(jì)算需考慮光伏系統(tǒng)出力、光伏系統(tǒng)建設(shè)成本、儲(chǔ)能系統(tǒng)建設(shè)成本、項(xiàng)目運(yùn)行模式及運(yùn)維成本等因素,經(jīng)過技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性比選后確定。 儲(chǔ)能配置優(yōu)化分析宜使用試算法進(jìn)行計(jì)算,宜對(duì)已確定光伏系統(tǒng)從低到高選取不同儲(chǔ)能配置進(jìn)行多點(diǎn)計(jì)算,得出配置,其優(yōu)化計(jì)算流程見圖3。

4.3計(jì)算過程及結(jié)果分析

1)總投資費(fèi)用。

考慮本項(xiàng)單體容量在分布式屋頂中適中,且屋頂較為集中,屋面情況較好且都可用夾具施工,造價(jià)較為可控,其單位造價(jià)可控制在較低水平。由表1可知:組件價(jià)格按1.9元/Wp計(jì)算,屋頂租賃費(fèi)用按6元/年/m2計(jì)算,將25年屋頂租賃費(fèi)用折現(xiàn)到首年,綜合考慮后光伏系統(tǒng)單價(jià)按3.7元/Wp,儲(chǔ)能系統(tǒng)按1.7元/W,儲(chǔ)能充放電時(shí)長(zhǎng)按照目前新能源項(xiàng)目較為常見的2 h配置。

項(xiàng)目運(yùn)維費(fèi)用包含材料費(fèi)、其他費(fèi)用、土地租賃費(fèi)用、人員工資及福利、修理費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi)用等,其取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

經(jīng)計(jì)算后的各部分運(yùn)維費(fèi)用如表3所示,此外,儲(chǔ)能電池考慮 4500次左右更換1次電池,電池部分造價(jià)按照儲(chǔ)能系統(tǒng)的65%考慮。

經(jīng)計(jì)算后項(xiàng)目總成本現(xiàn)值如表 4 所示。　

通過對(duì)全年 8760 h 的光伏系統(tǒng)出力及全年各小時(shí)負(fù)荷進(jìn)行匹配,可以把負(fù)荷端用電量分為 3 部分:第 1 部分為光伏系統(tǒng)出力低于負(fù)荷側(cè)或高于負(fù)荷側(cè)功率時(shí)(不超過負(fù)荷側(cè)功率部分) 直接由負(fù)荷端使用;第2部分為光伏系統(tǒng)出力部分瞬時(shí)超出負(fù)荷側(cè)功率,在早晨9:00—10:00 開始向儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)存多余發(fā)電量,待儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)滿后,待下午16:00—17:00左右輻照量減小后,開始由儲(chǔ)能系統(tǒng)開始向負(fù)荷側(cè)供電;第3部分為光儲(chǔ)系統(tǒng)不工作時(shí),負(fù)荷側(cè)由電網(wǎng)系統(tǒng)取電。 本項(xiàng)目光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電時(shí)段對(duì)應(yīng)用電電價(jià)較高時(shí)段,包括儲(chǔ)能部分儲(chǔ)存后釋放電量電價(jià)也處在電價(jià)高值時(shí)段,但計(jì)算時(shí)需考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)效率,通過計(jì)算可以得出光儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行后節(jié)約的電費(fèi),在其基礎(chǔ)上折算為上網(wǎng)電價(jià)下的電量,進(jìn)而計(jì)算度電成本,對(duì)比結(jié)果如表 5 和圖 4 所示。表5光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)度電成本

由圖 4 和表 2 可知:本項(xiàng)目光伏系統(tǒng)在負(fù)荷功率下配置 2 MW·h 的儲(chǔ)能系統(tǒng),其度電成本較低,但 1~3 MW·h 儲(chǔ)能系統(tǒng)配置下,光儲(chǔ)系統(tǒng)的度電成本均較低,在項(xiàng)目實(shí)施階段可根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整。

考慮本項(xiàng)目高電價(jià)時(shí)段在 6:00—22:00,在6:00—9:00 期間光伏系統(tǒng)出力較低,因此可進(jìn)一步考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)采用兩充兩放模式。其中,一次沖放在光伏系統(tǒng)出力高于負(fù)荷功率時(shí),儲(chǔ)存光伏系統(tǒng)多余出力部分;另一次沖放可利用分時(shí)電價(jià)價(jià)差。在夜間谷電時(shí)充電,在早晨 6:00 后放電[14,15],在充放電量計(jì)算時(shí),考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)效率,通過電量及對(duì)應(yīng)電價(jià),可計(jì)算出 1 次沖放電收益,進(jìn)而折算成當(dāng)?shù)厣暇W(wǎng)電價(jià)下的電量,從而通過兩充兩放下儲(chǔ)能系統(tǒng)增加的投資與電量,計(jì)算兩充兩放光儲(chǔ)系統(tǒng)下的度電成本,結(jié)果如表6所示。

由表6可知:本項(xiàng)目光伏系統(tǒng)在負(fù)荷功率下配2 MW·h 的儲(chǔ)能系統(tǒng),其度電成本較低,但 2~3 MW·h儲(chǔ)能系統(tǒng)配置下,光儲(chǔ)系統(tǒng)的度電成本均較低,在項(xiàng)目實(shí)施階段可根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整,且兩充兩放下的光儲(chǔ)系統(tǒng)度電成本更低。

對(duì)于上述結(jié)果運(yùn)用其運(yùn)維邊界條件及造價(jià)水平,通過專業(yè)財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)工具木聯(lián)能軟件進(jìn)行收益率測(cè)算,初始投資可通過單位造價(jià)進(jìn)行估算,項(xiàng)目收益即為光儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)施后節(jié)約的電費(fèi),通過建模計(jì)算一沖一放下2 MWh的光儲(chǔ)系統(tǒng)、兩充兩放下1,2,3 MW·h 的光儲(chǔ)系統(tǒng)項(xiàng)目收益率(由于電費(fèi)為實(shí)際支出費(fèi)用,因此計(jì)算收益時(shí)不考慮稅收影響),如表 7 所示。

5安科瑞Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)解決方案

5.1概述

安科瑞Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具有完善的儲(chǔ)能監(jiān)控與管理功能，涵蓋了儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細(xì)信息，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。在應(yīng)用上支持能量調(diào)度，具備計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、備用電源等控制功能。系統(tǒng)對(duì)電池組性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及歷史數(shù)據(jù)分析、根據(jù)分析結(jié)果采用智能化的分配策略對(duì)電池組進(jìn)行充放電控制，優(yōu)化了電池性能，提高電池壽命。系統(tǒng)支持Windows操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQLServer。本系統(tǒng)既可以用于儲(chǔ)能一體柜，也可以用于儲(chǔ)能集裝箱，是專門用于儲(chǔ)能設(shè)備管理的一套軟件系統(tǒng)平臺(tái)。

5.2適用場(chǎng)合

3.2.1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。

3.2.2工商業(yè)儲(chǔ)能四大應(yīng)用場(chǎng)景

1）工廠與商場(chǎng)：工廠與商場(chǎng)用電習(xí)慣明顯，安裝儲(chǔ)能以進(jìn)行削峰填谷、需量管理，能夠降低用電成本，并充當(dāng)后備電源應(yīng)急；

2）光儲(chǔ)充電站：光伏自發(fā)自用、供給電動(dòng)車充電站能源，儲(chǔ)能平抑大功率充電站對(duì)于電網(wǎng)的沖擊；

3）微電網(wǎng)：微電網(wǎng)具備可并網(wǎng)或離網(wǎng)運(yùn)行的靈活性，以工業(yè)園區(qū)微網(wǎng)、海島微網(wǎng)、偏遠(yuǎn)地區(qū)微網(wǎng)為主，儲(chǔ)能起到平衡發(fā)電供應(yīng)與用電負(fù)荷的作用；

4）新型應(yīng)用場(chǎng)景：工商業(yè)儲(chǔ)能進(jìn)行探索融合發(fā)展新場(chǎng)景，已出現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心、5G基站、換電重卡、港口岸電等眾多應(yīng)用場(chǎng)景。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.4系統(tǒng)功能

5.4.1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。

光伏界面

圖3光伏系統(tǒng)界面

本界面用來展示對(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

圖4儲(chǔ)能系統(tǒng)界面

本界面主要用來展示本系統(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

本界面主要用來展示對(duì)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6儲(chǔ)能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來展示對(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)前電芯的最大、最小電壓、溫度值及所對(duì)應(yīng)的位置。

風(fēng)電界面

圖13風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來展示對(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

圖14充電樁界面

本界面用來展示對(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。

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)所接入的視頻畫面，且通過不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

5.4.2發(fā)電預(yù)測(cè)

系統(tǒng)應(yīng)可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、未來天氣預(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

5.4.3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

5.4.5運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備時(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、總無功功率、正向有功電能等。

圖18運(yùn)行報(bào)表

5.4.6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)Ω髯酉到y(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、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

5.4.7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

5.4.8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(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、最大值、最小值、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(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

5.4.9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

5.4.10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23曲線查詢

5.4.11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

5.4.12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)洌ㄏ到y(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計(jì)等信息。

5.4.13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(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

5.4.14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）。可以定義不同級(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

5.4.15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、后過程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過對(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)開關(guān)量波形。

圖28故障錄波

5.4.16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qian10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)可由用戶和隨意修改。

圖29事故追憶

5.5系統(tǒng)硬件配置清單

6總結(jié)

隨著風(fēng)光系統(tǒng)的裝機(jī)容量不斷提升,由于其資源特性導(dǎo)致的出力曲線對(duì)于電網(wǎng)調(diào)度和電量消納問題097環(huán)境工程2022 年第 40 卷增刊也逐漸明顯,而對(duì)于這一問題的解決,儲(chǔ)能不失為 1個(gè)重要的調(diào)節(jié)因素,從目前的大型集中式新能源基地、特高壓外送項(xiàng)目對(duì)于電化學(xué)儲(chǔ)能配置要求、國(guó)家發(fā)改委對(duì)于推動(dòng)用戶側(cè)儲(chǔ)能發(fā)展完善分時(shí)電價(jià)等一系列舉措也可以看出,其對(duì)于平滑出力曲線、減少棄風(fēng)棄光現(xiàn)象、匹配負(fù)荷需求等具有一定的作用,也是目前較為成熟可靠的方式之一。

本文通過引入光伏系統(tǒng)容配比分析優(yōu)化計(jì)算時(shí)采用的平準(zhǔn)化度電成本概念,通過對(duì)比不同儲(chǔ)能配置下光儲(chǔ)系統(tǒng)折算的平準(zhǔn)化度電成本,進(jìn)而在已有負(fù)荷功率及光伏系統(tǒng)下進(jìn)行儲(chǔ)能系統(tǒng)配置優(yōu)化計(jì)算,得出儲(chǔ)能系統(tǒng)配置,指導(dǎo)用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)配置工作。