淺談雙碳能源技術(shù)中的光儲(chǔ)充一體微電網(wǎng)能量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與性能分析

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：隨著全球?qū)稍偕茉吹年P(guān)注不斷增加，雙碳能源技術(shù)成為應(yīng)對(duì)氣候變化和實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要方向之一。雙碳能源技術(shù)是一種綠色、可持續(xù)的能源發(fā)展方向，光儲(chǔ)充一體系統(tǒng)作為其中的重要組成部分，具有將光能轉(zhuǎn)化為電能并進(jìn)行儲(chǔ)存和供電的功能。文章對(duì)光儲(chǔ)充一體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與性能進(jìn)行分析，以期為雙碳能源技術(shù)的推廣和應(yīng)用提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：雙碳能源技術(shù) ；光儲(chǔ)充一體系統(tǒng) ；光伏發(fā)電 ；電能儲(chǔ)存

1、雙碳能源技術(shù)和光儲(chǔ)充一體系統(tǒng)分析

1.1雙碳能源技術(shù)

雙碳能源技術(shù)是一項(xiàng)綜合運(yùn)用多種*進(jìn)技術(shù)的戰(zhàn)略性能源方案，旨在降低能源生產(chǎn)與利用過(guò)程中的 CO2和甲烷排放，實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的低碳與低甲烷化。該技術(shù)涵蓋清潔能源生產(chǎn)、能源儲(chǔ)存與調(diào)度、碳排放控制與碳利用、甲烷排放控制及能效提升等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域。通過(guò)采用太陽(yáng)能光伏、風(fēng)力發(fā)電等清潔能源生產(chǎn)技術(shù)，以及電化學(xué)儲(chǔ)能、氫能儲(chǔ)存等能源儲(chǔ)存技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)可再生能源的*效利用。同時(shí)，通過(guò)碳捕獲與封存、碳利用技術(shù)，有效減少 CO2排放并實(shí)現(xiàn)其資源化利用。在甲烷排放方面，生物甲烷控制技術(shù)和監(jiān)測(cè)技術(shù)有望降低甲烷排放水平。智能能源管理系統(tǒng)和*效用能技術(shù)的應(yīng)用則有助于提高整體能源系統(tǒng)的效能。

1.2光儲(chǔ)充一體系統(tǒng)

光儲(chǔ)充一體系統(tǒng)是一種綜合利用太陽(yáng)能的技術(shù)，其包括太陽(yáng)能光伏發(fā)電、能量存儲(chǔ)和電池充電等功能。該系統(tǒng)的核心在于將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，并將其儲(chǔ)存起來(lái)，以供電池充電或供電使用。光儲(chǔ)充一體系統(tǒng)是一種集成化的解決方案，有助于提高太陽(yáng)能利用效率，減少電能浪費(fèi)，以及實(shí)現(xiàn)可持續(xù)能源的管理和利用。光儲(chǔ)充一體系統(tǒng)（圖1）包括太陽(yáng)能光伏發(fā)電組件、能量存儲(chǔ)裝置（如鋰電池或電容器）及智能電池管理系統(tǒng)。太陽(yáng)能光伏發(fā)電組件通過(guò)光電效應(yīng)將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)化為直流電能，然后，能量存儲(chǔ)裝置將電能存儲(chǔ)起來(lái)，以備不時(shí)之需，*后，智能電池管理系統(tǒng)監(jiān)控和管理電池的充放電過(guò)程，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性 ^[1]。

2、光儲(chǔ)充一體系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 太陽(yáng)能光伏組件選擇與設(shè)計(jì)

在太陽(yáng)能光伏組件選擇與設(shè)計(jì)方面，采用*效的單晶硅太陽(yáng)能電池板，提高能量轉(zhuǎn)換效率，具備*越的適應(yīng)性和耐候性。通過(guò)*密布局和傾斜角設(shè)置，*大程度地優(yōu)化電池板的日照接收，并通過(guò)詳盡的陰影分析，*小化陰影損失。選擇效率超過(guò)20% 的單晶硅太陽(yáng)能電池板，確保系統(tǒng)在有限空間內(nèi)獲得*大能量收集。在電池和充電控制器選擇方面，采用高能量密度、輕量和長(zhǎng)壽命的鋰離子電池，搭配*進(jìn)的*大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）充電控制器，以*大化充電效率并對(duì)電池進(jìn)行保護(hù)。通過(guò)高度優(yōu)化的固定支架或雙軸追蹤系統(tǒng)，確保光伏組件在不同季節(jié)和天氣條件下*大程度地接收太陽(yáng)輻射^[2]。引入多層次的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控和報(bào)警系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)、光伏組件性能和充電控制器運(yùn)行情況等，以保障實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)記錄。*后，為確保光儲(chǔ)充一體系統(tǒng)的可持續(xù)運(yùn)行，引入自動(dòng)清潔系統(tǒng)，并制訂了定期巡檢計(jì)劃，以定期檢查電纜連接和系統(tǒng)組件，以充分發(fā)揮光儲(chǔ)充一體系統(tǒng)在能源收集和利用方面的潛力。

2.2 儲(chǔ)能設(shè)備選擇與設(shè)計(jì)

在儲(chǔ)能設(shè)備選擇與設(shè)計(jì)方面，選擇鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)作為*佳解決方案，考慮其高能量密度、長(zhǎng)壽命和輕量特性。通過(guò)進(jìn)行系統(tǒng)能量需求分析，確定額定容量和*大充放電功率，以適應(yīng)周期性和突發(fā)性負(fù)載需求。優(yōu)化連接方案，將儲(chǔ)能系統(tǒng)與太陽(yáng)能光伏組件和充電控制器集成，*小化能量轉(zhuǎn)換損失。考慮循環(huán)壽命，實(shí)施深度充放電管理、溫度控制和充電電流控制，以*大程 度延長(zhǎng)電池壽命。集成*家法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，采用安全措施，如溫度傳感器和電流限制，以預(yù)防安全風(fēng)險(xiǎn)。進(jìn)行*面的經(jīng)濟(jì)性分析，考慮投資成本、運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本和電池壽命成本，以確保經(jīng)濟(jì)可行性。制訂定期的維護(hù)計(jì)劃，監(jiān)測(cè)電池健康狀態(tài)、檢查連接線路和系統(tǒng)軟硬件，以確保儲(chǔ)能系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行^[3]。

2.3 電力轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)

在電力轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中，選用*效的直流 – 交流逆變器，以*小化能量損耗，滿足系統(tǒng)直流電能向交流電能轉(zhuǎn)換的需求。通過(guò)功率容量匹配、電流和電壓穩(wěn)定性控制，確保逆變器適應(yīng)各種負(fù)載變化，同時(shí)優(yōu)化響應(yīng)時(shí)間和效率。引入智能控制策略，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力需求和太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)輸出，以*大化能量利用。配置過(guò)載和短路保護(hù)機(jī)制，保障系統(tǒng)安全運(yùn)行。整合溫度管理系統(tǒng)，提高逆變器在高溫環(huán)境下的運(yùn)行效率和壽命。通過(guò)遙測(cè)與監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)逆變器性能，記錄關(guān)鍵參數(shù)，實(shí)現(xiàn)故障診斷和性能優(yōu)化。這一系列措施旨在提高電力轉(zhuǎn)換器的效能，為光儲(chǔ)充一體系統(tǒng)提供穩(wěn)定、*效的電能轉(zhuǎn)換^[4]。

2.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，采用*進(jìn)的 MPPT 算法，提高光伏組件的能量利用效率。結(jié)合智能充放電控制，優(yōu)化儲(chǔ)能設(shè)備的運(yùn)行，以適應(yīng)動(dòng)態(tài)的電能需求。配置遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程管理。這一*面的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)旨在*大程度地提高系統(tǒng)整體性能，確保光儲(chǔ)充一體系統(tǒng)在不同工況下實(shí)現(xiàn)*效穩(wěn)定的運(yùn)行。

3、光儲(chǔ)充一體系統(tǒng)性能分析

3.1 能量轉(zhuǎn)換效率分析

太陽(yáng)能光伏組件中的*效單晶硅電池板選擇和*密設(shè)計(jì)的布局使得系統(tǒng)在不同日照條件下能夠*大化吸收太陽(yáng)輻射，從而實(shí)現(xiàn)高能量轉(zhuǎn)換效率。采用的單晶硅太陽(yáng)能電池板具有超過(guò)20% 的效率，這使得系統(tǒng)在有限的空間內(nèi)能夠獲得*大的能量收集。通過(guò)電池和充電控制器的*效設(shè)計(jì)，系統(tǒng)有效地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為直流電能，并通過(guò)儲(chǔ)能設(shè)備中的鋰離子電池實(shí)現(xiàn)能量的*效儲(chǔ)存。在電力轉(zhuǎn)換器方面，選用了*效的直流 – 交流逆變器，逆變器在將儲(chǔ)存的直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能時(shí)，通過(guò)*進(jìn)的 MPPT 算法，光伏組件的能量輸出得到*大化。同時(shí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力需求、光伏發(fā)電和儲(chǔ)能狀態(tài)，通過(guò)智能控制策略優(yōu)化能量的分配，使得系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)電能需求變化中保持*效運(yùn)行。某遙測(cè)與監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄顯示，在不同天候和負(fù)載條件下，系統(tǒng)的總體能量轉(zhuǎn)換效率維持在85% 以上。

3.2 儲(chǔ)能效率分析

儲(chǔ)能效率直接關(guān)系到儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)太陽(yáng)能的有效吸收和釋放。儲(chǔ)能效率的主要影響因素包括充電和放電的過(guò)程效率及電池的自放電損失。經(jīng)過(guò)深度充放電管理、溫度控制和適當(dāng)?shù)某潆婋娏骺刂疲到y(tǒng)成功降低了充電和放電階段的能量損失。根據(jù) IEC 61683，充電階段的效率可達(dá)到95% 以上，而放電階段的效率維持在90% 以上。這一數(shù)據(jù)表明，系統(tǒng)在能量的儲(chǔ)存和釋放過(guò)程中表現(xiàn)*色，有效地優(yōu)化了能源管理并降低了損耗。在電池管理系統(tǒng)（BMS）的引導(dǎo)下，系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池循環(huán)壽命的*大化控制。通過(guò)*密的電池監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的狀態(tài)，包括電壓、電流和溫度等參數(shù)。此外，系統(tǒng)采用*進(jìn)的 BMS 算法對(duì)電池進(jìn)行均衡管理，進(jìn)一步確保電池組件的壽命得到有效延長(zhǎng)。根據(jù) IEC 61683，在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行條件下，整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的總體儲(chǔ)能效率維持在85% 以上。這一儲(chǔ)能效率的高水平表明系統(tǒng)在吸收太陽(yáng)能并將其轉(zhuǎn)化為電能，以及在需要時(shí)有效釋放電能方面取得了顯著成功。

3.3 供電穩(wěn)定性分析

光伏組件的*效能量轉(zhuǎn)換和電池的高能量密度確保了系統(tǒng)在太陽(yáng)能供應(yīng)下能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的直流電源。具體而言，采用的單晶硅太陽(yáng)能電池板在典型日照條件下實(shí)現(xiàn)了超過(guò)20% 的轉(zhuǎn)換效率，有效提高了光伏組件的能量輸出。此外，系統(tǒng)通過(guò)高度優(yōu)化的固定支架或雙軸追蹤系統(tǒng)，確保光伏組件在不同季節(jié)和天氣條件下都能*大程度地接收太陽(yáng)輻射，從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定供電能力。通過(guò)深度充放電管理和溫度控制，系統(tǒng)成功維護(hù)了儲(chǔ)能設(shè)備的*效運(yùn)行，確保了在非太陽(yáng)能供應(yīng)時(shí)能夠提供穩(wěn)定的電能輸出。在儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電和放電過(guò)程中，根據(jù)IEC 61683可知，系統(tǒng)能夠保持95% 以上的能量轉(zhuǎn)換效率，從而提高了系統(tǒng)對(duì)電能的可靠利用。電力轉(zhuǎn)換器作為能量傳遞的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過(guò)采用*效率的直流 – 交流逆變器，實(shí)現(xiàn)了直流電能向交流電能的穩(wěn)定轉(zhuǎn)換。在標(biāo)準(zhǔn)操作條件下，這些逆變器的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到90% 以上，確保系統(tǒng)在交流電能輸出時(shí)*小化能量損耗，顯著提高了供電的穩(wěn)定性。這些性能指標(biāo)來(lái)源于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試報(bào)告和逆變器制造商的技術(shù)規(guī)格，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

3.4 可靠性與壽命分析

采用的單晶硅太陽(yáng)能電池板具有較低的光衰減率，從而保證了系統(tǒng)在多年的運(yùn)行中能夠保持較高的能量輸出。系統(tǒng)的陰影分析和組件布局設(shè)計(jì)有效減小了陰影損失，*大程度地提高了光伏組件的可靠性。儲(chǔ)能設(shè)備方面，鋰離子電池以其低自放電率和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命為系統(tǒng)提供了可靠的儲(chǔ)能媒介。深度充放電管理和溫度控制有助于減緩電池的壽命衰減過(guò)程。實(shí)時(shí)電池監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)電池狀態(tài)進(jìn)行細(xì)致監(jiān)測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況并采取措施，有效提升了電池的壽命。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可知，電池組件在正常運(yùn)行條件下能夠保持高達(dá)10 a 以上的壽命。根據(jù) IEC 62040可知，這些逆變器的設(shè)計(jì)壽命在標(biāo)準(zhǔn)操作條件下能夠達(dá)到15 a 以上，體現(xiàn)了其*越的可靠性。這種持久的性能確保了系統(tǒng)整體的連續(xù)穩(wěn)定性，為長(zhǎng)期的能源供應(yīng)提供了可靠的技術(shù)保障。

4、Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)概述

4.1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*進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，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(chǔ)能系統(tǒng)以及充電樁的接入，*天候進(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)，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(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。

4.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

本方案遵循的*家標(biāo)準(zhǔn)有：

本技術(shù)規(guī)范書提供的設(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*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獨(dú)立型微電網(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)*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

4.3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。

4.4型號(hào)說(shuō)明

4.5系統(tǒng)配置

4.5.1系統(tǒng)架構(gòu)

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

4.6系統(tǒng)功能

4.6.1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。

4.6.1.1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。

4.6.1.2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。

4.6.1.3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。

4.6.1.4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。

4.6.1.5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。

4.6.2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

4.6.3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

4.6.4運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備*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

4.6.5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)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

4.6.6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

4.6.7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*分百和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度*分百和正序/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、*大值、*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

4.6.8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

4.6.9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。

4.6.10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

4.6.11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?/p>

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。

4.6.12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。

4.6.13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）。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。

4.6.14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。

4.6.15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*定和隨意修改。

圖29事故追憶

5、硬件及其配套產(chǎn)品

1. 結(jié)束語(yǔ)

隨著“雙碳"目標(biāo)推進(jìn)，我國(guó)光伏、儲(chǔ)能、新能源汽車發(fā)展不斷進(jìn)步，“光伏 + 儲(chǔ)能 + 充電"組合也被越來(lái)越多地應(yīng)用到市場(chǎng)中。光儲(chǔ)充一體系統(tǒng)通過(guò)精心選擇與設(shè)計(jì)，在太陽(yáng)能光伏組件、儲(chǔ)能設(shè)備和電力轉(zhuǎn)換器方面取得了顯著成果。優(yōu)化的太陽(yáng)能電池板、鋰離子電池和*效逆變器，使系統(tǒng)在能量轉(zhuǎn)換效率、儲(chǔ)能效率和供電穩(wěn)定性方面表現(xiàn)*越。監(jiān)測(cè)機(jī)制和管理策略確保了系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行中的可靠性和壽命。電池組件10 a 以上的壽命和逆變器15 a以上的設(shè)計(jì)壽命突顯了系統(tǒng)的可靠性。這一綜合性能的提升為清潔能源的應(yīng)用提供了可行的、可持續(xù)的解決方案，為可再生能源的推廣和發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 梁淑燁 .“雙碳"目標(biāo)下資源型城市能源治理困境及對(duì)策研究[D]. 大慶 ：東北石油大學(xué)，2023.

[2] 王晉偉 . 低碳能源技術(shù)追蹤預(yù)測(cè)決策支持系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)[J]. 中國(guó)市場(chǎng)，2022（13）：128-132.

[3] 劉金豆，成杰，俞高偉 . 基于低壓直流配電網(wǎng)并網(wǎng)的并離網(wǎng)一體光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)研究 [J]. 華電技術(shù)，2021（4）：63- 70.

[4] 高文韜 . 低碳能源技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究 [J]. 科技風(fēng)，2016 （23）：91.

[5] 梁永全 . 分布式光儲(chǔ)一體并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究 [J]. 通訊世界，2018（5）：132-133.

[6] 朱立剛，鄭小敏.雙碳能源技術(shù)中的光儲(chǔ)充一體系統(tǒng)設(shè)計(jì)與性能分析[A].電力系統(tǒng)，2024

[7] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用設(shè)計(jì),2022,05