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摘 要:構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵,在于提升系統(tǒng)的靈活性。儲(chǔ)能作為重要的調(diào)節(jié)資源,對(duì)于促進(jìn)新能源高比例消納、保障電力安全供應(yīng)和提高電力系統(tǒng)運(yùn)行效率具有重要作用。對(duì)儲(chǔ)能電站而言,儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制器作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的大腦,承擔(dān)著*化電能質(zhì)量、提高新能源電網(wǎng)穩(wěn)定等樞紐作用。為驗(yàn)證儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制器的性能,搭建基于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的協(xié)調(diào)控制器閉環(huán)試驗(yàn)平臺(tái),對(duì)儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制器的一次調(diào)頻,無(wú)功調(diào)壓及主備切換等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)研究,試驗(yàn)方法和試驗(yàn)結(jié)果有力地驗(yàn)證協(xié)調(diào)控制器的各項(xiàng)功能,為后續(xù)儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制器在工程現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用提供試驗(yàn)支撐。

關(guān)鍵詞:儲(chǔ)能;協(xié)調(diào)控制;一次調(diào)頻;無(wú)功調(diào)壓;主備切換

引言

隨著新能源風(fēng)電、光伏發(fā)電等間歇性、波動(dòng)性電源接入電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,以及分布式電源在配網(wǎng)應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大,電網(wǎng)系統(tǒng)的能量供需平衡及調(diào)節(jié)能力將面臨巨大挑戰(zhàn)。儲(chǔ)能技術(shù)具備功率控制能力及快速響應(yīng)特性,為電力系統(tǒng)提供一種有效解決功率不平衡的方法,可大大增加電網(wǎng)運(yùn)行控制的主動(dòng)性。儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制器是一種具備檢測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓頻率和功率，可接受調(diào)度和電化學(xué)儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)控指令，控制多臺(tái)儲(chǔ)能變流器，實(shí)現(xiàn)整站一次調(diào)頻、動(dòng)態(tài)無(wú)功調(diào)壓等控制功能的裝置。

作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的指揮樞紐，協(xié)調(diào)控制器是儲(chǔ)能電站的核心設(shè)備,肩負(fù)著電站一、二設(shè)備功率協(xié)調(diào)控制和信息交互等作用。針對(duì)協(xié)調(diào)控制器試驗(yàn)手段不充分的情況,為加快協(xié)調(diào)控制器的工程應(yīng)用進(jìn)程,有必要對(duì)一次調(diào)頻、無(wú)功調(diào)壓及主備切換等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)研究。本文搭建了基于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的協(xié)調(diào)控制器試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)協(xié)調(diào)控制器的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了閉環(huán)測(cè)試，為儲(chǔ)能新設(shè)備在工程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試與應(yīng)用提供技術(shù)手段。

1.產(chǎn)品介紹

安科瑞ACCU-100微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器是一種應(yīng)用于微電網(wǎng)、分布式發(fā)電、儲(chǔ)能等領(lǐng)域的智能協(xié)調(diào)控制器。裝置滿足系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及充電樁等設(shè)備的接入，通過(guò)對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集分析，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，并在此基礎(chǔ)上以安全經(jīng)濟(jì)*化運(yùn)行為目標(biāo)，獲取控制策略進(jìn)而對(duì)微電網(wǎng)實(shí)施調(diào)節(jié)控制，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)分布式能源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、負(fù)荷的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功能，促進(jìn)新能源就地化消納，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)微電網(wǎng)的需求管理，提高微電網(wǎng)運(yùn)行效率、降低供電成本，保障微電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.產(chǎn)品特點(diǎn)

ACCU-100微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器具備以下功能特點(diǎn)：

數(shù)據(jù)采集：支持串口、以太網(wǎng)等多通道實(shí)時(shí)運(yùn)行，滿足各類風(fēng)電與光伏逆變器、儲(chǔ)能等設(shè)備接入；

通訊管理：支持 Modbus RTU、Modbus TCP、IEC 60870-5-101、IEC 60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT 等通信規(guī)約，可實(shí)現(xiàn)云邊協(xié)同（結(jié)合安科瑞智慧能源管理云平臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程運(yùn)維）、OTA 升*、就地/遠(yuǎn)程切換、本地人機(jī)交互（選配）；

邊緣計(jì)算：靈活的報(bào)警閾值設(shè)置、主動(dòng)上傳報(bào)警信息、數(shù)據(jù)合并計(jì)算、邏輯控制、斷點(diǎn)續(xù)傳、數(shù)據(jù)加密、4G 路由；

策略管理：防逆流、計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、有功/無(wú)功控制、光儲(chǔ)協(xié)調(diào)等，并支持策略定制;

系統(tǒng)安全：基于不可信模型設(shè)計(jì)的用戶權(quán)限，防止非法用戶侵入；基于數(shù)據(jù)加密與數(shù)據(jù)安全驗(yàn)證技術(shù)，采用數(shù)據(jù)標(biāo)定與防篡改機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)固證和可追溯；

運(yùn)行安全：采集分析包括電池、溫控及消防在內(nèi)的全站信號(hào)與測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行安全預(yù)警預(yù)測(cè)。

3. 產(chǎn)品參數(shù)

ACCU-100微電網(wǎng)控制器主要負(fù)責(zé)工商業(yè)光儲(chǔ)充新能源電站的數(shù)據(jù)采集、本地控制策略以及云端數(shù)據(jù)的交互。支持容量為：儲(chǔ)能容量:≤400kW，光伏容量:≤400kWp。

圖 3-1 ACCU-100 產(chǎn)品示意圖

ACCU-100 微電網(wǎng)控制器典型的硬件配置與附件參數(shù)如下表 3-1 所示。

表 3-1 典型配置參數(shù)表

4. 系統(tǒng)架構(gòu)

圖 4-1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

ACCU-100 協(xié)調(diào)控制器：控制儲(chǔ)能設(shè)備、分布式能源、可調(diào)負(fù)荷設(shè)備的出力與電力需求，并能根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益模型在滿足調(diào)度的前提下，進(jìn)行光儲(chǔ)置換，減少棄光。并與云端平臺(tái)進(jìn)行交互，響應(yīng)云端策略配置。

智慧能源管理云平臺(tái) EMS3.0：滿足跨站點(diǎn)，跨區(qū)域海量數(shù)據(jù)的接入，通過(guò)數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)各站點(diǎn)資源類、電量類、損耗類、指標(biāo)類、維護(hù)類、貢獻(xiàn)類等指標(biāo)計(jì)算與管控，并通過(guò)多樣化預(yù)測(cè)，分析發(fā)電與用電趨勢(shì)結(jié)合電價(jià)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)計(jì)劃、負(fù)荷需求，提供控制方案。同時(shí)提供遠(yuǎn)程監(jiān)控與運(yùn)維功能。

5.性能指標(biāo)

表5-1ACCU-100協(xié)調(diào)控制器性能指標(biāo)

6. 能量調(diào)度

表6-1典型能量調(diào)度功能表

7.方案架構(gòu)

8.主要功能

1)系統(tǒng)總覽：實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、負(fù)荷、充電樁、環(huán)境數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測(cè)、可視化展示、異常告警收益統(tǒng)計(jì)等功能。

2)設(shè)備監(jiān)控：實(shí)現(xiàn)光伏組件、逆變器、PCS、BMS、充電樁等設(shè)備的發(fā)電、用電、充放電的狀態(tài)監(jiān)控，并支持事件查詢、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。

3)功率預(yù)測(cè)：實(shí)現(xiàn)光伏短時(shí)和超短時(shí)功率預(yù)測(cè)，并經(jīng)進(jìn)行誤差分析，同時(shí)對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)所有負(fù)荷，基于歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析算法，預(yù)測(cè)負(fù)荷功率曲線。

4)*化控制：協(xié)同光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、負(fù)載等多種能源主體動(dòng)態(tài)規(guī)劃智能策略，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能、光伏協(xié)調(diào)控制，比如計(jì)劃曲線、削峰填谷、防逆流、新能源消納、需量控制等。

5)經(jīng)濟(jì)調(diào)度：根據(jù)光伏與負(fù)荷功率預(yù)測(cè)結(jié)果，結(jié)合分時(shí)電價(jià)電網(wǎng)交互功率、儲(chǔ)能狀態(tài)及約束條件，以用電成本低為目標(biāo)，建立經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，采用深度學(xué)習(xí)算法解析微電網(wǎng)運(yùn)行功率計(jì)劃，系統(tǒng)通過(guò)將功率計(jì)劃進(jìn)行分解，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏、儲(chǔ)能。

6)能源分析：具備微電網(wǎng)能耗及效益分析、微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析、多維度電量分析，并為智能化運(yùn)維提供依據(jù)。