概述

Acrel-2000MG光儲直柔微電網(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，總結國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的先進經(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)、儲能系統(tǒng)以及充電樁的接入，全天候進行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風能、儲能系統(tǒng)、充電樁運行狀態(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)定的基礎上以經(jīng)濟優(yōu)化運行為目標，促進可再生能源應用，提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性、補償負荷波動；有效實現(xiàn)用戶側的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷，提高電力設備運行效率、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)濟運行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應采用分層分布式結構，整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層：設備層、網(wǎng)絡通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡采用標準以太網(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Modbus RTU、Modbus TCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT 等通信規(guī)約。

拓撲圖如下：

方案目標

系統(tǒng)應通過光儲直柔微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡和計算機軟件，實現(xiàn)供微電網(wǎng)系統(tǒng)在運行過程中的數(shù)據(jù)采集、運行監(jiān)視、運行管理和優(yōu)化控制、事故記錄和分析、繼電保護等，完成企業(yè)微電網(wǎng)的安全、高效、經(jīng)濟運行管理。系統(tǒng)應由站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層構成。

1) 數(shù)據(jù)采集及處理：通過光伏發(fā)電設備、儲能設備、充電樁、負荷及輔助設備等實時采集現(xiàn)場各種電參數(shù)、開關量及溫度量、電能抄表值等；

2) 實時監(jiān)控：實時監(jiān)控微電網(wǎng)系統(tǒng)的綜合數(shù)據(jù)、系統(tǒng)性能、功率輻射曲線、上網(wǎng)電量與發(fā)電量、系統(tǒng)損耗等，及時掌握微電網(wǎng)系統(tǒng)的整體運行水平，包括對光伏逆變器、儲能變流器、充電樁、主接線、通訊狀態(tài)等的實時監(jiān)控；

3) 畫面顯示：各子系統(tǒng)的發(fā)用電信息與狀態(tài)、各回路的合、分狀態(tài)、變位信息、保護設備動作及復歸信息、交直流系統(tǒng)及所用變系統(tǒng)的信息、各測量值的實時數(shù)據(jù)、系統(tǒng)拓撲、各種告警、運行曲線、環(huán)境數(shù)據(jù)等信息；

4) 智能控制策略：包括峰谷策略、最大需量策略、平滑出力、計劃曲線策略、防逆流策略、自定義控制策略等；

5) 記錄功能：具有電壓、電流、功率、電能以及事故、告警事件等各種歷史數(shù)據(jù)的存儲功能，以供查詢、分析、打印；

6) 報警處理：用戶可以根據(jù)自己的需要分類篩選有關報警，并將報警歸納于不同的報警窗口。同時通過告警異常事件進行管理，為設備性能的評估、準確判斷故障、提供支持；通過事故追憶和事故重演，可分析事故發(fā)生原因，避免事故的再次發(fā)生，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行；

7) 應具有完善的用戶權限管理功能，避免越權操作，同時支持對操作密碼進行設置，為系統(tǒng)的遙控/遙調(diào)等操作安全性提供保障；

8) 曲線分析功能：可以曲線形式展示實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫中的模擬量、電度量數(shù)據(jù)，以便分析其當前運行狀態(tài)及有關歷史趨勢；

報表統(tǒng)計功能：通過報表，可以方便分析供電系統(tǒng)及各回路運行參數(shù)，形成運行日報、月報、電能統(tǒng)計日報、月報、年報。

設計范圍

根據(jù)客戶需求及項目實際情況，本項目智能化設計一套Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。

本項目建議設置直流母線，實現(xiàn)光伏、儲能、充電樁通過直流直接交互，因直流電源（新能源）本身具備不可靠的特性，因此需要通過AC/DC模塊并入交流母線，作為充電樁電源的重要補充，相關設計由相關廠家負責。

本方案重點解決光伏發(fā)電功率控制、充能充放策略以及充電樁有序充電控制等，因此對此處不再贅述。

控制策略

? 自發(fā)自用：過設置PCC點的功率值，系統(tǒng)控制PCC點功率穩(wěn)定在設置值。在這種狀態(tài)下，系統(tǒng)處于自發(fā)自用的狀態(tài)下，即：1）當分布式電源輸出功率大于負載功率時，不能被負載消耗時，增加負載或儲能系統(tǒng)充電。2）當分布式電源輸出功率小于負載功率時，不夠負載消耗時，減少負載（或者調(diào)節(jié)充電功率）或者儲能系統(tǒng)對負載放電。

? 削峰填谷：1）根據(jù)用戶用電規(guī)律，設置峰值和谷值，當電網(wǎng)功率大于峰值時，儲能系統(tǒng)放電，以此來降低負荷高峰；當電網(wǎng)功率小于谷值時，儲能系統(tǒng)充電，以此來填補負荷低谷，使發(fā)電、用電趨于平衡。2)根據(jù)分布式電源發(fā)電規(guī)律，設置峰值和谷值，當電網(wǎng)功率大于峰值時，儲能系統(tǒng)充電，以此來降低發(fā)電高峰；當電網(wǎng)功率小于谷值時，儲能系統(tǒng)放電，以此來填補發(fā)電低谷，使發(fā)電、用電趨于平衡。

? 需量控制：在光伏系統(tǒng)出力的情況下，如果負荷功率仍然超過設置的需量功率，則控制儲能系統(tǒng)出力，平抑超出需量部分的功率，增加系統(tǒng)的經(jīng)濟性。

? 有序充電：在變壓器容量范圍內(nèi)進行充電，如果充電功率接近變壓容量限值，優(yōu)先控制光伏最大功率輸出或儲能進行放電，如果光儲仍不滿足充電需求，則進行降功率運行，直至切除部分充電樁（改變充電行為），對于充電樁的切除按照后充先切，先來后切的方式進行有序的充電。（有些是以充電時間與充電功率為控制變量，以充電費用或者峰谷差最小為目標）

? 平抑波動：根據(jù)負荷的用電功率變化，進行充放電的控制，如功率變化率大于某個設定值，進行放電，主要用于降低電網(wǎng)沖擊

? 力調(diào)控制：跟蹤關口功率因數(shù)，控制儲能PCS連續(xù)調(diào)節(jié)無功功率輸出

? 電池維護策略：定期對電池進行一次100%DOD深充深放循環(huán)；通過系統(tǒng)下發(fā)指令，更改BMS的充滿和放空保護限值，以滿足100%DOD充放，系統(tǒng)按照正常調(diào)度策略運行

軟件功能

實時監(jiān)測

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機界面友好，應能夠以系統(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、隔離開關等合、分閘狀態(tài)及有關故障、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：開關狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進行發(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行功率設置等。

系統(tǒng)應可以對儲能系統(tǒng)進行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進行及時告警，并支持定期的電池維護。

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(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)信息進行顯示。

光伏界面

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、交流側運行狀態(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行數(shù)據(jù)進行展示。

儲能界面

本界面主要用來展示本系統(tǒng)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。

風電界面

本界面用來展示對風電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機直流側、交流側運行狀態(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、風速/風力/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行數(shù)據(jù)進行展示。

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、電量費用，變化曲線、各個充電樁的運行數(shù)據(jù)等。