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

安科瑞 陳聰

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)對氣候變化和實現(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)行儲存和供電的功能。文章對光儲充一體系統(tǒng)的設(shè)計與性能進(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) ；光儲充一體系統(tǒng) ；光伏發(fā)電 ；電能儲存

1、雙碳能源技術(shù)和光儲充一體系統(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)與利用過程中的 CO2和甲烷排放，實現(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。通過采用太陽能光伏、風(fēng)力發(fā)電等清潔能源生產(chǎn)技術(shù)，以及電化學(xué)儲能、氫能儲存等能源儲存技術(shù)，實現(xiàn)了對可再生能源的*效利用。同時，通過碳捕獲與封存、碳利用技術(shù)，有效減少 CO2排放并實現(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光儲充一體系統(tǒng)

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

2、光儲充一體系統(tǒng)設(shè)計

2.1 太陽能光伏組件選擇與設(shè)計

在太陽能光伏組件選擇與設(shè)計方面，采用*效的單晶硅太陽能電池板，提高能量轉(zhuǎn)換效率，具備*越的適應(yīng)性和耐候性。通過*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，并通過詳盡的陰影分析，*小化陰影損失。選擇效率超過20% 的單晶硅太陽能電池板，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*大化充電效率并對電池進(jìn)行保護(hù)。通過高度優(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*大程度地接收太陽輻射^[2]。引入多層次的實時監(jiān)控系統(tǒng)及遠(yuǎn)程監(jiān)控和報警系統(tǒng)，監(jiān)測電池狀態(tài)、光伏組件性能和充電控制器運(yùn)行情況等，以保障實時性的數(shù)據(jù)記錄。*后，為確保光儲充一體系統(tǒng)的可持續(xù)運(yùn)行，引入自動清潔系統(tǒng)，并制訂了定期巡檢計劃，以定期檢查電纜連接和系統(tǒng)組件，以充分發(fā)揮光儲充一體系統(tǒng)在能源收集和利用方面的潛力。

2.2 儲能設(shè)備選擇與設(shè)計

在儲能設(shè)備選擇與設(shè)計方面，選擇鋰離子電池儲能系統(tǒng)作為*佳解決方案，考慮其高能量密度、長壽命和輕量特性。通過進(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，將儲能系統(tǒng)與太陽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。進(jìn)行*面的經(jīng)濟(jì)性分析，考慮投資成本、運(yùn)營維護(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)計劃，監(jiān)測電池健康狀態(tài)、檢查連接線路和系統(tǒng)軟硬件，以確保儲能系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行^[3]。

2.3 電力轉(zhuǎn)換器設(shè)計

在電力轉(zhuǎn)換器設(shè)計中，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，同時優(yōu)化響應(yīng)時間和效率。引入智能控制策略，實時監(jiān)測電力需求和太陽能光伏系統(tǒng)輸出，以*大化能量利用。配置過載和短路保護(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。通過遙測與監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)測逆變器性能，記錄關(guān)鍵參數(shù)，實現(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

在控制系統(tǒng)設(shè)計方面，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)化儲能設(shè)備的運(yùn)行，以適應(yīng)動態(tài)的電能需求。配置遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對系統(tǒng)狀態(tài)的實時監(jiān)測與遠(yuǎn)程管理。這一*面的控制系統(tǒng)設(shè)計旨在*大程度地提高系統(tǒng)整體性能，確保光儲充一體系統(tǒng)在不同工況下實現(xiàn)*效穩(wěn)定的運(yùn)行。

3、光儲充一體系統(tǒng)性能分析

3.1 能量轉(zhuǎn)換效率分析

太陽能光伏組件中的*效單晶硅電池板選擇和*密設(shè)計的布局使得系統(tǒng)在不同日照條件下能夠*大化吸收太陽輻射，從而實現(xiàn)高能量轉(zhuǎn)換效率。采用的單晶硅太陽能電池板具有超過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。通過電池和充電控制器的*效設(shè)計，系統(tǒng)有效地將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能，并通過儲能設(shè)備中的鋰離子電池實現(xiàn)能量的*效儲存。在電力轉(zhuǎn)換器方面，選用了*效的直流 – 交流逆變器，逆變器在將儲存的直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能時，通過*進(jìn)的 MPPT 算法，光伏組件的能量輸出得到*大化。同時，系統(tǒng)實時監(jiān)測電力需求、光伏發(fā)電和儲能狀態(tài)，通過智能控制策略優(yōu)化能量的分配，使得系統(tǒng)在動態(tài)電能需求變化中保持*效運(yùn)行。某遙測與監(jiān)控系統(tǒng)的實時數(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 儲能效率分析

儲能效率直接關(guān)系到儲能系統(tǒng)對太陽能的有效吸收和釋放。儲能效率的主要影響因素包括充電和放電的過程效率及電池的自放電損失。經(jīng)過深度充放電管理、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)在能量的儲存和釋放過程中表現(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)成功實現(xiàn)了對電池循環(huán)壽命的*大化控制。通過*密的電池監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)測電池的狀態(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。根據(jù) IEC 61683，在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行條件下，整個儲能系統(tǒng)的總體儲能效率維持在85% 以上。這一儲能效率的高水平表明系統(tǒng)在吸收太陽能并將其轉(zhuǎn)化為電能，以及在需要時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，采用的單晶硅太陽能電池板在典型日照條件下實現(xiàn)了超過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*大程度地接收太陽輻射，從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定供電能力。通過深度充放電管理和溫度控制，系統(tǒng)成功維護(hù)了儲能設(shè)備的*效運(yùn)行，確保了在非太陽能供應(yīng)時能夠提供穩(wěn)定的電能輸出。在儲能系統(tǒng)的充電和放電過程中，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)，通過采用*效率的直流 – 交流逆變器，實現(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*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)來源于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測試報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。儲能設(shè)備方面，鋰離子電池以其低自放電率和較長的循環(huán)壽命為系統(tǒng)提供了可靠的儲能媒介。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程。實時電池監(jiān)控系統(tǒng)對電池狀態(tài)進(jìn)行細(xì)致監(jiān)測，可及時發(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)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的*進(jìn)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、儲能系統(tǒng)、充電樁運(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)控制計算機(jī)系統(tǒng)工業(yè)控制計算機(jī)基本平臺*2部分：性能評定方法

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

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

GB/T2887-2011計算機(jī)場地通用規(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)計規(guī)范

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

DL/T634.5104遠(yuǎn)動設(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)計規(guī)范

NB/T10148-2019微電網(wǎng)*1部分：微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(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。

4.4型號說明

4.5系統(tǒng)配置

4.5.1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

4.6系統(tǒng)功能

4.6.1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：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、儲能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計列表等。

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。

4.6.1.2儲能界面

圖4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5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6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7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8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9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10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11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12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*大、*小電壓、溫度值及所對應(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。

4.6.1.4充電樁界面

圖14充電樁界面

本界面用來展示對充電樁系統(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，且通過不同的配置，實現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

4.6.2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16光伏預(yù)測界面

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、有序充電、動態(tài)擴(kuò)容等。

圖17策略配置界面

4.6.4運(yùn)行報表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備*定時間的運(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、正向有功電能等。

圖18運(yùn)行報表

4.6.5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19實時告警

4.6.6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20歷史事件查詢

4.6.7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*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、*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24統(tǒng)計報表

4.6.11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、表計等信息。

4.6.12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。

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。

4.6.14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。

4.6.15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*10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*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

隨著“雙碳”目標(biāo)推進(jìn)，我國光伏、儲能、新能源汽車發(fā)展不斷進(jìn)步，“光伏 + 儲能 + 充電”組合也被越來越多地應(yīng)用到市場中。光儲充一體系統(tǒng)通過精心選擇與設(shè)計，在太陽能光伏組件、儲能設(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、儲能效率和供電穩(wěn)定性方面表現(xiàn)*越。監(jiān)測機(jī)制和管理策略確保了系統(tǒng)在長期運(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)測決策支持系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計[J]. 中國市場，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 . 分布式光儲一體并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計與研究 [J]. 通訊世界，2018（5）：132-133.

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

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