0引言
隨著電動(dòng)汽車的快速發(fā)展,人們對(duì)充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃與建設(shè)提出了更高要求。與此同時(shí),在“碳達(dá)峰、碳中和"戰(zhàn)略背景下,為應(yīng)對(duì)化石能源枯竭和環(huán)境污染問(wèn)題,提升可再生能源發(fā)展和利用水平、實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展成為世界各國(guó)的目標(biāo)。光儲(chǔ)充電站作為兼具新能源消納、負(fù)荷波動(dòng)平抑和延緩輸電線路擴(kuò)容功能的新型充電服務(wù)設(shè)施,近年來(lái)得到了廣泛關(guān)注與研究。儲(chǔ)能系統(tǒng)具備雙向變功率的電能傳輸特性,是光儲(chǔ)充電站中*靈活的能量控制單元,因此儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行策略研究對(duì)提升光儲(chǔ)充電站綜合效益具有重要意義。
根據(jù)給定控制目標(biāo),結(jié)合功率平衡關(guān)系得到被控對(duì)象的功率控制信號(hào),使其在運(yùn)行時(shí)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行跟蹤,可有效解決上述問(wèn)題。采用低通濾波、移動(dòng)平均濾波和高斯濾波等方法得到目標(biāo)并網(wǎng)功率值,對(duì)光儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行并網(wǎng)功率平滑控制,提高了光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能輸出質(zhì)量;提出一種電池儲(chǔ)能參與電網(wǎng)削峰填谷的變功率控制策略,通過(guò)設(shè)定峰谷閾值進(jìn)行并網(wǎng)負(fù)荷整形;結(jié)合分時(shí)電價(jià)確定儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電時(shí)刻,通過(guò)對(duì)儲(chǔ)能進(jìn)行“低儲(chǔ)高放"賺取峰谷電價(jià)差,提升了儲(chǔ)能電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。綜上,根據(jù)不同控制目標(biāo),儲(chǔ)能系統(tǒng)主要運(yùn)行模式可分為并網(wǎng)功率平滑、并網(wǎng)負(fù)荷整形和分時(shí)電價(jià)套利等。實(shí)際應(yīng)用中,光儲(chǔ)充電站儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行往往不能簡(jiǎn)單從電網(wǎng)側(cè)功率調(diào)節(jié)或負(fù)荷側(cè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等單一方面考慮。
針對(duì)上述問(wèn)題,本文提出一種考慮多模式融合的光儲(chǔ)充電站儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行策略。通過(guò)對(duì)光儲(chǔ)充電站儲(chǔ)能系統(tǒng)功率平滑、負(fù)荷整形和分時(shí)電價(jià)3種運(yùn)行模式進(jìn)行融合設(shè)計(jì),建立光儲(chǔ)充電站儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化控制模型,得到兼具多種技術(shù)優(yōu)勢(shì)的儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行策略,并結(jié)合上海某光儲(chǔ)充電站運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真與實(shí)驗(yàn)分析,驗(yàn)證所提運(yùn)行策略的有效性。
1光儲(chǔ)充電站結(jié)構(gòu)及運(yùn)行模式
設(shè)計(jì)的光儲(chǔ)充電站結(jié)構(gòu)如圖1所示,相比于傳統(tǒng)電動(dòng)汽車充電站結(jié)構(gòu),光儲(chǔ)充電站中配置有光伏電池組和儲(chǔ)能電池組。其中,光伏電池組經(jīng)DC/AC變換器連接至交流母線,作為光儲(chǔ)充電站的重要電力來(lái)源;儲(chǔ)能電池組通過(guò)DC/AC變換器與交流母線相連,用于平抑交流母線不平衡功率;能量管理系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)各能量單元的功率信息對(duì)各時(shí)刻光伏電池組、儲(chǔ)能電池組和電網(wǎng)的功率進(jìn)行調(diào)控,以滿足充電負(fù)荷需求。
考慮*大化新能源消納,光伏逆變器采用*大功率點(diǎn)跟蹤控制模式[19],任意時(shí)刻t的光伏出力可視為不可控量,與電動(dòng)汽車充電負(fù)荷疊加為光儲(chǔ)充電站的等效負(fù)荷,即
式中:為等效負(fù)荷;為電動(dòng)汽車充電負(fù)荷;為光伏出力;為交流充電負(fù)荷;為直流充電負(fù)荷。
由式(3)可知,通過(guò)改變各時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率,可優(yōu)化電網(wǎng)與光儲(chǔ)充電站間的功率傳輸。從電網(wǎng)運(yùn)行和光儲(chǔ)充電站運(yùn)營(yíng)的角度出發(fā),光儲(chǔ)充電站主要存在以下幾種運(yùn)行模式。
1)功率平滑模式。
功率平滑模式主要從電網(wǎng)運(yùn)行角度優(yōu)化光儲(chǔ)充電站并網(wǎng)負(fù)荷變化率,其具體方式是利用儲(chǔ)能系統(tǒng)雙向變功率輸出特性,通過(guò)調(diào)節(jié)各時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電狀態(tài)及其功率大小,緩沖光伏發(fā)電與電動(dòng)汽車充電負(fù)荷的功率驟變,使光儲(chǔ)充電站并網(wǎng)負(fù)荷曲線趨于平滑,減小充電負(fù)荷對(duì)配電網(wǎng)的沖擊。
2)負(fù)荷整形模式。
負(fù)荷整形模式主要從電網(wǎng)運(yùn)行角度優(yōu)化光儲(chǔ)充電站并網(wǎng)負(fù)荷變化范圍,其具體方式是使儲(chǔ)能系統(tǒng)在等效負(fù)荷低于設(shè)定功率下充電,高于設(shè)定功率上放電,保證光儲(chǔ)充電站并網(wǎng)負(fù)荷穩(wěn)定在合理的上下限之間,延緩輸電線路擴(kuò)容。
3)分時(shí)電價(jià)模式。
分時(shí)電價(jià)模式主要從光儲(chǔ)充電站運(yùn)營(yíng)角度對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電時(shí)段進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,其具體方式是利用儲(chǔ)能系統(tǒng)在谷電價(jià)時(shí)段充電、峰電價(jià)時(shí)段放電,以獲取峰谷差價(jià)利潤(rùn),提高光儲(chǔ)充電站運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
以上3種運(yùn)行模式均能從不同角度實(shí)現(xiàn)光儲(chǔ)充電站運(yùn)行優(yōu)化。如功率平滑模式和負(fù)荷整形模式分別從并網(wǎng)負(fù)荷變化率和變化范圍2個(gè)方面進(jìn)行了優(yōu)化,改善了光儲(chǔ)充電站并網(wǎng)負(fù)荷功率質(zhì)量;分時(shí)電價(jià)模式則利用峰谷電價(jià)差降低了光儲(chǔ)充電站購(gòu)電成本,提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。然而,光儲(chǔ)充電站實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中需要兼顧電網(wǎng)側(cè)運(yùn)行的技術(shù)性指標(biāo)和充電站經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)[6],因此須對(duì)以上3種運(yùn)行模式進(jìn)行融合設(shè)計(jì)。
2多模式融合的光儲(chǔ)充電站儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行策略
2.1多模式融合設(shè)計(jì)
功率平滑模式和負(fù)荷整形模式的主要控制目標(biāo)均為光儲(chǔ)充電站并網(wǎng)負(fù)荷功率,是不同技術(shù)指標(biāo)下2種并網(wǎng)負(fù)荷功率調(diào)節(jié)手段,具有較好的兼容性,可在完成功率平滑控制目標(biāo)的基礎(chǔ)上,同時(shí)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷整形控制要求。分時(shí)電價(jià)模式的儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率則主要取決于峰谷電價(jià)時(shí)段,與實(shí)際并網(wǎng)負(fù)荷功率的變化情況可能存在一定偏差,即峰電價(jià)時(shí)段不一定為實(shí)際負(fù)荷峰值時(shí)段,谷電價(jià)時(shí)段不一定為實(shí)際負(fù)荷谷值時(shí)段。因此,若簡(jiǎn)單將3種運(yùn)行模式疊加,可能導(dǎo)致并網(wǎng)負(fù)荷功率“峰上加峰"的情況,不利于光儲(chǔ)充電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。此外,考慮工作周期內(nèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)參與并網(wǎng)負(fù)荷功率調(diào)節(jié)的充電量和放電量通常不相等,若不采取措施對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行能量平衡,將難以保證儲(chǔ)能系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)運(yùn)行。
為解決上述問(wèn)題,提出一種多模式融合的儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行策略,主要思路如下。
1)根據(jù)各時(shí)刻光伏出力和充電負(fù)荷數(shù)據(jù),得到各時(shí)刻光儲(chǔ)充電站原始并網(wǎng)負(fù)荷功率,即各時(shí)刻等效負(fù)荷功率,構(gòu)成等效負(fù)荷功率序列。
2)對(duì)等效負(fù)荷功率序列進(jìn)行功率平滑處理,得到功率平滑處理后的并網(wǎng)負(fù)荷功率序列,在此基礎(chǔ)上對(duì)所得序列進(jìn)行負(fù)荷整形處理,進(jìn)一步得到負(fù)荷整形處理后的并網(wǎng)負(fù)荷功率序列。
3)計(jì)算負(fù)荷整形處理后的并網(wǎng)負(fù)荷功率序列與等效負(fù)荷功率序列之間的能量差,基于“低儲(chǔ)高放"的分時(shí)電價(jià)模式,對(duì)上述能量差進(jìn)行平衡。因此,光儲(chǔ)充電站多模式融合運(yùn)行目標(biāo)主要由2個(gè)部分構(gòu)成。從并網(wǎng)功率優(yōu)化角度,對(duì)功率平滑模式和負(fù)荷整形模式進(jìn)行融合,實(shí)現(xiàn)光儲(chǔ)充電站并網(wǎng)負(fù)荷曲線的優(yōu)化調(diào)節(jié);結(jié)合光儲(chǔ)充電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求,利用分時(shí)電價(jià)模式進(jìn)一步解決融合運(yùn)行帶來(lái)的儲(chǔ)能系統(tǒng)能量不平衡問(wèn)題。
3仿真分析
3.1數(shù)據(jù)來(lái)源
選取圖3所示上海某光儲(chǔ)充電站24h運(yùn)行曲線進(jìn)行仿真分析。該光儲(chǔ)充電站具體配置參數(shù)如
表2所示,其功率采樣時(shí)間間隔Δt=1min。
3.2仿真結(jié)果與分析
3.2.1仿真結(jié)果
設(shè)定滑動(dòng)系數(shù)N=15,并網(wǎng)負(fù)荷上、下限分別為變壓器額定功率的75%和1%,可得到光儲(chǔ)充電站儲(chǔ)能系統(tǒng)待平衡能量為?7.65kW·h,即能量平衡前儲(chǔ)能系統(tǒng)24h放電量比充電量多7.65kW·h,因此須增大儲(chǔ)能系統(tǒng)充電量。根據(jù)上海市*新分時(shí)電價(jià)政策,08:00—11:00、18:00—21:00為峰時(shí)段;06:00—08:00、11:00—18:00、21:00—22:00為平時(shí)段;22:00至次日06:00為谷時(shí)段。結(jié)合圖3可知,光儲(chǔ)充電站在00:00—06:00負(fù)荷較低,且處于谷電價(jià)時(shí)段,宜在此階段增大儲(chǔ)能系統(tǒng)充電功率,進(jìn)行儲(chǔ)能系統(tǒng)能量平衡。因此,設(shè)定00:00—06:00為能量平衡時(shí)段,即T1=00:00,T2=06:00。基于以上設(shè)定,可得到所提策略下儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率曲線及SOC變化曲線,如圖4所示。
基于上述儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方案,可得到儲(chǔ)能工作前后光儲(chǔ)充電站并網(wǎng)負(fù)荷曲線對(duì)比,如圖5所示。其中,儲(chǔ)能工作前曲線為光儲(chǔ)充電站原始并網(wǎng)負(fù)荷曲線(即光儲(chǔ)充電站等效負(fù)荷曲線),儲(chǔ)能工作后曲線為所提策略下光儲(chǔ)充電站并網(wǎng)負(fù)荷曲線。由圖5可知,所提策略可有效實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)點(diǎn)功率平滑和負(fù)荷整形,降低光儲(chǔ)充電站并網(wǎng)點(diǎn)功率變化率和變化范圍,減小光充電站負(fù)荷波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊。
4 Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)
4.1平臺(tái)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)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),專門(mén)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)以及充電站的接入,*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)、充電站運(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平臺(tái)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。
5充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案
5.1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)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電站等各回路電壓、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:相電壓、線電壓、三相電流、有功/無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無(wú)功電度、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、充電站及總體負(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1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、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。
5.1.1光伏界面
圖2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。
5.1.2儲(chǔ)能界面
圖3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4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5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6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7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8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9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10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11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)前電芯的電壓、溫度值及所對(duì)應(yīng)的位置。
5.1.3風(fēng)電界面
圖12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。
5.1.4充電站界面
圖13充電站界面
本界面用來(lái)展示對(duì)充電站系統(tǒng)信息,主要包括充電站用電總功率、交直流充電站的功率、電量、電量費(fèi)用,變化曲線、各個(gè)充電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。
5.1.5視頻監(jiān)控界面
圖14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(huà)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。
5.1.6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15光伏預(yù)測(cè)界面
5.1.7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、防逆流、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。
具體策略根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況(如儲(chǔ)能柜數(shù)量、負(fù)載功率、光伏系統(tǒng)能力等)進(jìn)行接口適配和策略調(diào)整,同時(shí)支持定制化需求。
圖16策略配置界面
5.1.8運(yùn)行報(bào)表
應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備*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、尖峰平谷時(shí)段電量等。
圖17運(yùn)行報(bào)表
5.1.9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18實(shí)時(shí)告警
5.1.10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19歷史事件查詢
5.1.11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*和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度*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、*值、*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。
6結(jié)束語(yǔ)
本文針對(duì)光儲(chǔ)充電站儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行問(wèn)題進(jìn)行了研究,對(duì)功率平滑、負(fù)荷整形和分時(shí)電價(jià)3種運(yùn)行模式進(jìn)行了融合設(shè)計(jì),得出以下結(jié)論。
1)所提策略可使光儲(chǔ)充電站負(fù)荷波動(dòng)率降低為原來(lái)的22.4%,同時(shí)將光儲(chǔ)充電站負(fù)荷變化范圍限制于變壓器額定功率的1%~75%,能夠從負(fù)荷波動(dòng)率和波動(dòng)范圍2個(gè)方面改善光儲(chǔ)充電站并網(wǎng)負(fù)荷曲線,降低光儲(chǔ)充電站負(fù)荷波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量造成的不利影響,延長(zhǎng)變壓器運(yùn)行壽命。
2)所提策略下光儲(chǔ)充電站儲(chǔ)能系統(tǒng)24h充放電量相等,能夠克服因并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)導(dǎo)致的儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電量失衡問(wèn)題,提升儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。
3)所提策略利用谷電價(jià)時(shí)段對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)能量平衡,總購(gòu)電成本相比原始狀態(tài)降低了0.69%,同時(shí)還可兼顧實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)功率平滑、并網(wǎng)負(fù)荷整形、儲(chǔ)能系統(tǒng)能量平衡等技術(shù)效果,能夠提升光儲(chǔ)充電站的綜合運(yùn)行性能。
4)實(shí)驗(yàn)表明,所提策略下儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際交流側(cè)功率能夠較好地跟蹤其功率給定值,具備可行性。本研究將儲(chǔ)能系統(tǒng)視為整體,與光儲(chǔ)充電站中其他能量單元進(jìn)行功率的優(yōu)化分配。事實(shí)上,隨著電池儲(chǔ)能系統(tǒng)壽命周期的不斷增長(zhǎng),其內(nèi)部各儲(chǔ)能單元將呈現(xiàn)出一定的個(gè)體差異性,因此基于論文所提策略框架下的儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部功率分配問(wèn)題將是下一步研究重點(diǎn)。
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