淺談儲能技術在光伏電站并網中的應用Acrel-2000ES儲能管理系統安科瑞邵怡倩
技術選型及銷售聯系方式：
安科瑞電氣股份有限公司
聯系人：邵怡倩
電話：18702106120
QQ：2885106379
地址：上海市嘉定區育綠路253號
0.引言
光伏并網發電系統的基本結構有：光伏電池陣列，蓄電池組，逆變器和配電網等多個部分組成。光伏并網發電系統在一定程度上可以分為兩種，一種是可調度式并網光伏發電系統，另一種是不可調度式并網光伏發電系統。可調度式并網光伏發電系統可以設置儲能裝置。除此之外，還有不間斷的電源以及能夠做到源濾波的功能，同時可調度式并網光伏發電系統還有益于電網調峰。不可調度式并網光伏發電系統，在與主電網斷開的情況下，系統自動停止供電工作。這兩個系統大的不同就是可調度式光伏發電系統可以持續不間斷供電工作，不會停止；而不可調度式光伏發電系統，在與主電網斷開的情況下，可以自動停止供電工作。逆變器在系統中具有重要的作用，它具有三大發展趨勢：（1）拓撲結構日趨簡單，生產成本逐步降低，體積逐步變小，節約成本是它發展的大優勢。（2）允許的大輸入電流電壓范圍逐步擴大，逐步加強對軟開關技術的應用。（3）電網適應性不斷增強，各種保護更加完善，確保**可靠。
1.儲能技術在光伏并網發電系統中的應用
1.1 電力調峰
對電力峰值的功率的調整是為了能夠更加有效的應對用電的高峰期，在用電的高峰期會出現功率負載過大的情況，可以根據高峰期負載的情況，使用儲能技術對其進行調整，可以依靠實際需求的改變，將系統產生的能量儲存在儲能裝置中。當負載達到高峰時，儲能裝置釋放儲存的能量，提供負荷供電的電力，對提高供電的整體運行的穩定性和可靠性有很大的幫助。
1.2 提高電網運行的經濟性和**性
1.3 微電網
微電網是一種相對分散的獨立供配電能源系統，主要由負荷和多個微電源組成[2]。系統采用了大量的電力技術以及能量管理控制技術，將汽柴油發電機或者風電、光伏發電及儲能設備等裝置整合在一起，接入到用戶側。微電網可在秒級甚至毫秒級動作，以提高負載供電的可靠性，同時對電網削峰填谷、降低線路損耗、穩定電網電壓起到重要作用，還可以提供不間斷電源滿足負載需求。在未來的供電系統中，微電網系統會成為一個重要的發展方向，微電網系統的運用，將會地提升當前電網的工作效率以及其穩定性與**性，因為微電網系統可以在微電網與發電系統分離的時候對負載進行獨立的供電，所以其穩定性會更高。
- 儲能系統
2.1儲能技術
用于光伏并網發電的儲能裝置通常在惡劣的環境下運行。此外，由于光伏發電輸出的不穩定性，儲能系統的充電和放電條件相對較差，有時需要頻繁的小周期充電和放電。根據光伏并網發電系統的特點以及儲能裝置的發展現狀，應從以下幾個方面發展和改進光伏并網發電儲能技術：一是提高光伏發電系統的能量密度以及功率密度；二是對儲能裝置的儲能容量進行提高，同時延長儲能裝置的使用壽命；三是提高充放電的速度；四是確保在各種環境中能夠**可靠地運行；五，降低儲能裝置的使用成本。
2.2控制技術
為了能夠提高儲能裝置的使用壽命，以及盡可能地提高儲能裝置的輸出功率，提升儲能裝置的工作效率，就需要對儲能裝置的充放電情況進行詳細的分析，并以此來指定有針對性的儲能裝置充放電策略。
2.4電化學儲能方式
電化學的儲能方式就是使用各種類型的電池來進行儲能，電化學的儲能可以根據電池所使用的化學物質的差異而分為很多類型，例如，常見的電化學儲能類型有液流電池，鎳金屬氫電池，鉛酸電池、鋰離子電池、以及、硫化鈉電池等。目前市場上，有一種具有種種低廉的價格，高能量的密度的電化學儲能是鉛酸蓄電池儲能，被廣泛應用于小型風力發電，中小型分布式供電系統，光伏發電系統等領域，已經是現階段成熟的儲能技術了。
3.安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統解決方案
3.1概述
安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統具有完善的儲能監控與管理功能，涵蓋了儲能系統設備(PCS、BMS、電表、消防、空調等)的詳細信息，實現了數據采集、數據處理、數據存儲、數據查詢與分析、可視監控、報警管理、統計報表等功能。在**應用上支持能量調度，具備計劃曲線、削峰填谷、需量控制、備用電源等控制功能。系統對電池組性能進行實時監測及歷史數據分析、根據分析結果采用智
能化的分配策略對電池組進行充放電控制，優化了電池性能，提高電池壽命。系統支持Windows操作系統，數據庫采用SQLServer。本系統既可以用于儲能一體柜，也可以用于儲能集裝箱，是專門用于儲能設備管理的一套軟件系統平臺。
3.2適用場合
系統可應用于城市、高速公路、工業園區、工商業區、居民區、智能建筑、海島、無電地區可再生能源系統監控和能量管理需求。
3.2.1工商業儲能四大應用場景
1）工廠與商場：工廠與商場用電習慣明顯，安裝儲能以進行削峰填谷、需量管理，能夠降低用電成本，并充當后備電源應急；
2）光儲充電站：光伏自發自用、供給電動車充電站能源，儲能平抑大功率充電站對于電網的沖擊；
3）微電網：微電網具備可并網或離網運行的靈活性，以工業園區微網、海島微網、偏遠地區微網為主，儲能起到平衡發電供應與用電負荷的作用；
4）新型應用場景：工商業儲能積極探索融合發展新場景，已出現在數據、5G基站、換電重卡、港口岸電等眾多應用場景。
3.3系統結構
3.4.1實時監測
微電網能量管理系統人機界面友好，應能夠以系統一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數、電能等電參數信息，監視各回路斷路器、隔離開關等合、分閘狀態及故障、告警等信號。
系統應可以對分布式電源、儲能系統進行發電管理，使管理人員實時掌握發電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態及發電單元與儲能單元運行功率設置等。
系統應可以對儲能系統進行狀態管理，能夠根據儲能系統的荷電狀態進行及時告警，并支持定期的電池維護。
微電網能量管理系統的監控系統界面包括系統主界面，包含微電網光伏、風電、儲能、充電樁及總體負荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據不同的需求，也可將充電，儲能及光伏系統信息進行顯示。
圖2系統主界面
子界面主要包括系統主接線圖、光伏信息、風電信息、儲能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統計列表等。
3.4.2光伏界面
圖3光伏系統界面
本界面用來展示對光伏系統信息，主要包括逆變器直流側、交流側運行狀態監測及報警、逆變器及電站發電量統計及分析、并網柜電力監測及發電量統計、電站發電量年有效利用小時數統計、發電收益統計、碳減排統計、輻照度/風力/環境溫濕度監測、發電功率模擬及效率分析；同時對系統的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數據進行展示。
3.4.3儲能界面
圖4儲能系統界面
本界面主要用來展示本系統的儲能裝機容量、儲能當前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。
圖5儲能系統PCS參數設置界面
本界面主要用來展示對PCS的參數進行設置，包括開關機、運行模式、功率設定以及電壓、電流的限值。
圖6儲能系統BMS參數設置界面
本界面用來展示對BMS的參數進行設置，主要包括電芯電壓、溫度保護限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。
圖7儲能系統PCS電網側數據界面
本界面用來展示對PCS電網側數據，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數等。
圖8儲能系統PCS交流側數據界面
本界面用來展示對PCS交流側數據，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數、溫度值等。同時針對交流側的異常信息進行告警。
圖9儲能系統PCS直流側數據界面
本界面用來展示對PCS直流側數據，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側的異常信息進行告警。
圖10儲能系統PCS狀態界面
本界面用來展示對PCS狀態信息，主要包括通訊狀態、運行狀態、STS運行狀態及STS故障告警等。
圖11儲能電池狀態界面
本界面用來展示對BMS狀態信息，主要包括儲能電池的運行狀態、系統信息、數據信息以及告警信息等，同時展示當前儲能電池的SOC信息。
圖12儲能電池簇運行數據界面
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，并展示當前電芯的低電壓、溫度值及所對應的位置。
3.4.4風電界面
圖13風電系統界面
本界面用來展示對風電系統信息，主要包括逆變控制一體機直流側、交流側運行狀態監測及報警、逆變器及電站發電量統計及分析、電站發電量年有效利用小時數統計、發電收益統計、碳減排統計、風速/風力/環境溫濕度監測、發電功率模擬及效率分析；同時對系統的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數據進行展示。
3.4.5充電樁界面
3.4.6視頻監控界面
3.4..7發電預測
系統應可以通過歷史發電數據、實測數據、未來天氣預測數據，對分布式發電進行短期、超短期發電功率預測，并展示合格率及誤差分析。根據功率預測可進行人工輸入或者自動生成發電計劃，便于用戶對該系統新能源發電的集中管控。
3.4.8策略配置
系統應可以根據發電數據、儲能系統容量、負荷需求及分時電價信息，進行系統運行模式的設置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計劃、需量控制、有序充電、動態擴容等。
3.4.9運行報表
應能查詢各子系統、回路或設備指定時間的運行參數，包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。
3.4.10實時報警
應具有實時報警功能，系統能夠對各子系統中的逆變器、雙向變流器的啟動和關閉等遙信變位，及設備內部的保護動作或事故跳閘時應能發出告警。
3.4.12電能質量監測
應可以對整個微電網系統的電能質量包括穩態狀態和暫態狀態進行持續監測，使管理人員實時掌握供電系統電能質量情況，以便及時發現和消除供電不穩定因素。
1）在供電系統主界面上應能實時顯示各電能質量監測點的監測裝置通信狀態、各監測點的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度%和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度%和正序/負序/零序電流值；
2）諧波分析功能
3）電壓波動與閃變，電壓波動值、電壓短閃變值、電壓長閃變值；電壓波動曲線、短閃變曲線和長閃變曲線；顯示電壓偏差與頻率偏差；
4）功率與電能計量，提供有功負荷曲線，包括日有功負荷曲線（折線型）和年有功負荷曲線（折線型）；
5）電壓暫態監測：在電能質量暫態事件如電壓暫升、電壓暫降、短時中斷發生時，系統產生告警；查看相應暫態事件發生前后的波形。
6）電能質量數據統計：系統應能顯示1min統計整2h存儲的統計數據，包括均值、低值、95%概率值、方均根值。
7）事件記錄查看功能
應可以對整個微電網系統范圍內的設備進行遠程遙控操作。系統維護人員可以通過管理系統的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預置、遙控返校、遙控執行的操作順序，可以及時執行調度系統或站內相應的操作命令。
3.4.19故障錄波
應可以在系統發生故障時，自動準確地記錄故障前、后過程的各相關電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護是否正確動作、提高電力系統**運行水平有著重要作用。
3.4.20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據，包括開關位置、保護動作狀態、遙測量等，形成事故分析的數據基礎。