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淺談“雙碳”目標(biāo)下民用建筑用戶側(cè)儲能微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)用策略

更新時間:2024-11-01 點擊次數(shù):953

周穎

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要:探索“雙碳"目標(biāo)下民用建筑用戶側(cè)儲能應(yīng)用前景和應(yīng)用策略,分析建筑用戶側(cè)儲能安全性等問題,探討建筑光儲直柔、儲能創(chuàng)新技術(shù)的推廣應(yīng)用,并提出利用用戶側(cè)儲能構(gòu)建多樣性自備電源的策略。

關(guān)鍵詞:“雙碳"目標(biāo);用戶側(cè)儲能;應(yīng)用前景;應(yīng)用策略;儲能安全;光儲直柔;自備電源;能源耦合

0 引言

        2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和,是中國為應(yīng)對全球氣候變化而作出的莊嚴(yán)承諾,也是2035遠景目標(biāo)綱要和“十四五"時期經(jīng)濟社會發(fā)展的主要目標(biāo)之一。我國碳排放主要來源于電力、建筑、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域,其中電力占比大,約2/5左右,其次是建筑領(lǐng)域,占比超1/5。建筑領(lǐng)域大的碳排放源是建筑用電和用熱產(chǎn)生的間接碳排放,約占我國碳排放總量的17%。因此,探索和研究建筑領(lǐng)域的降碳理念及實施路徑,是非常重要的。

        近些年,圍繞“雙碳"目標(biāo),地方相關(guān)政策頻出,相關(guān)行業(yè)從業(yè)人員也致力于不斷創(chuàng)新和研發(fā),從理念、技術(shù)等各方面,積極推動綠色低碳生產(chǎn)生活方式的轉(zhuǎn)變和變革。其中,用戶側(cè)儲能作為一種新興的能源技術(shù),其理念已被廣泛接受和認可,正在成為未來能源系統(tǒng)的重要組成部分,在平滑電網(wǎng)負荷和調(diào)峰填谷、節(jié)約能源成本、提高供電可靠性、可持續(xù)能源利用和碳減排等方面發(fā)揮重要作用,具有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Α?/span>

1 民用建筑用戶側(cè)儲能的應(yīng)用前景展望

        未來的供配電系統(tǒng)中,儲能是智能電網(wǎng)、可再生能源高占比能源系統(tǒng)、“互聯(lián)網(wǎng)+"智慧能源的重要組成部分和關(guān)鍵支撐技術(shù)。儲能技術(shù)主要有物理儲能(包括抽水蓄能、壓縮空氣蓄能和飛輪儲能等)和電化學(xué)儲能(主要包括鋰電池儲能、鉛蓄電池儲能和液流電池儲能)。物理儲能建設(shè)需要一定的自然條件,受地理條件制約,建設(shè)周期較長。目前,大規(guī)模儲能技術(shù)中只有抽水蓄能技術(shù)相對成熟,用于電網(wǎng)側(cè)。電化學(xué)儲能技術(shù)相對成熟,應(yīng)用空間廣泛,未來有可能成為具發(fā)展前景的儲能技術(shù)路線。其中電池儲能技術(shù)具有響應(yīng)速度快、效率高及對安裝維護要求低等優(yōu)點。從技術(shù)特點考慮,鋰電池具有存儲密度高、循環(huán)特性好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點,是電化學(xué)儲能中的絕對主力和發(fā)展方向,適合于用戶側(cè)儲能。

2 建筑儲能的安全性

        上述幾個方面中,建筑儲能的安全性是尤為需要關(guān)注的,它也是制約用戶側(cè)儲能在民用建筑中推廣應(yīng)用的主要因素之一,尤其是在建筑物內(nèi)部的應(yīng)用。從鋰電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化伊始,安全性便成了與之相伴的焦點話題。由于鋰電池的電極材料以及電解質(zhì)均較為易燃,當(dāng)內(nèi)部反應(yīng)積聚的熱量不能及時散失時,熱失控現(xiàn)象的出現(xiàn)便容易引發(fā)電池安全事故。北京豐臺區(qū)“4·16"較大火災(zāi)事故直接原因就是電池間內(nèi)的磷酸鐵鋰電池發(fā)生內(nèi)短路故障引發(fā)電池?zé)崾Э仄鸹?。近些年韓國發(fā)生的30多起電池儲能電站著火事件,也給我國儲能行業(yè)安全發(fā)展敲響了警鐘。雖然我國儲能裝機容量在近些年得到了大幅增長,但目前仍缺乏相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)文件,因此,亟待相關(guān)規(guī)劃、設(shè)計、施工、檢測、產(chǎn)品、運維等標(biāo)準(zhǔn)盡快出臺。

3 積極推動建筑光儲直柔應(yīng)用落地

        今天,光儲直柔(Photovoltaics,Energystorage,DirectcurrentandFlexibility,PEDF)已不是一個陌生的概念,它是指通過光伏等可再生能源發(fā)電、儲能、直流配電和柔性用能來構(gòu)建適應(yīng)碳中和目標(biāo)需求的新型建筑配電系統(tǒng)(或稱建筑能源系統(tǒng)),如圖1所示。國發(fā)〔2021〕23號《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)2030年前碳達峰行動

淺談“雙碳

圖1建筑光儲直柔配電系統(tǒng)圖

        方案的通知》明確提出:提高建筑終端電氣化水平,建設(shè)集光伏發(fā)電、儲能、直流配電、柔性用電于一體的“光儲直柔"建筑。可以說,光儲直柔是“雙碳"目標(biāo)、能源政策的必然產(chǎn)物,也是重要的技術(shù)支撐。光儲直柔系統(tǒng)的終目的是柔性用電,使建筑用電由剛性負載轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝载撦d,其中用戶側(cè)儲能系統(tǒng)用于終端用戶側(cè)(如商業(yè)樓宇、工業(yè)園區(qū)等)存儲和管理電力,是其重要組成部分,發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

目前,已有一些建筑中開展了“光儲直柔"系統(tǒng)的應(yīng)用探索,如金磚新開發(fā)銀行總部(系統(tǒng)配置容量為86kW的光伏發(fā)電,126kWh的鉛酸電池儲能系統(tǒng),應(yīng)用直流配電系統(tǒng)供重要樓層照明)、深圳建科院未來大廈(系統(tǒng)配置容量為150kW的光伏發(fā)電,300kWh電池儲能系統(tǒng),應(yīng)用直流配電系統(tǒng),直流負載容量達到388kW)、清華大學(xué)建筑節(jié)能樓(系統(tǒng)配置容量為20kW的光伏發(fā)電,3組6.6kWh的鈦酸鋰電池儲能,應(yīng)用直流配電系統(tǒng))等。然而,目前的這些應(yīng)用案例中,儲能規(guī)模還較小,應(yīng)用場景相對單一,未來對于如何在大體量、多場景建筑中構(gòu)建合理的光儲直柔系統(tǒng)還需進一步探索和研究。

4 應(yīng)用用戶側(cè)儲能構(gòu)建多樣性自備電源之策略

        隨著對儲能的政策支持,以及制約其大規(guī)模應(yīng)用的儲能安全性、經(jīng)濟性等問題得到逐步解決后,應(yīng)用用戶側(cè)儲能可以在建筑內(nèi)打造更多應(yīng)用場景,如作為建筑自備電源。當(dāng)前,建筑中常見的自備電源有:獨立于正常電源的發(fā)電機組、蓄電池組(EPS、UPS)、干電池等,具體根據(jù)用電負荷的容量、允許中斷供電的時間以及要求的電源為交流或直流等條件來確定。在儲能技術(shù)發(fā)展的今天,構(gòu)建建筑自備電源就有了多種選擇,可以是傳統(tǒng)的柴油發(fā)電機,也可以是“柴油發(fā)電機+儲能"多能混合的模式,還可以是純儲能的模式,具體結(jié)合工程實際情況進行經(jīng)濟性、合理性分析而定。

5 Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

5.1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,全天候進行數(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)濟優(yōu)化運行為目標(biāo),促進可再生能源應(yīng)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(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷,提高電力設(shè)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(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。

5.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

本方案遵循的標(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)控制計算機系統(tǒng)工業(yè)控制計算機基本平臺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)控制計算機系統(tǒng)通用規(guī)范6部分:驗收大綱

GB/T2887-2011計算機場地通用規(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)機房設(shè)計規(guī)范

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

DL/T634.5104遠動設(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)負荷管理技術(shù)導(dǎo)則

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運行規(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)運行導(dǎo)則

5.3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。

5.4型號說明

3.5.5系統(tǒng)配置

5.5.1系統(tǒng)架構(gòu)

        本平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進行設(shè)計,即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層,詳細拓撲結(jié)構(gòu)如下:

5.6系統(tǒng)功能

5.6.1實時監(jiān)測

        微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機界面友好,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(shè)置等。

        系統(tǒng)應(yīng)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(fēng)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。

淺談“雙碳

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。

5.6.1.1光伏界面

淺談“雙碳

淺談“雙碳

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行數(shù)據(jù)進行展示。4.6.1.2儲能界面

淺談“雙碳

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。

淺談“雙碳

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)進行設(shè)置,包括開關(guān)機、運行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。

淺談“雙碳

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)進行設(shè)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。

淺談“雙碳

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。

淺談“雙碳

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)的異常信息進行告警。

淺談“雙碳

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)的異常信息進行告警。

淺談“雙碳

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)、運行狀態(tài)、STS運行狀態(tài)及STS故障告警等。

淺談“雙碳

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。

淺談“雙碳

圖12儲能電池簇運行數(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。

5.6.1.2風(fēng)電界面

淺談“雙碳

淺談“雙碳

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直流側(cè)、交流側(cè)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(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行數(shù)據(jù)進行展示。

5.6.1.3充電樁界面

淺談“雙碳

淺談“雙碳

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、電量費用,變化曲線、各個充電樁的運行數(shù)據(jù)等。

5.6.1.4視頻監(jiān)控界面

淺談“雙碳

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。

5.6.1.5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。

淺談“雙碳

圖16光伏預(yù)測界面

5.6.1.6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、負荷需求及分時電價信息,進行系統(tǒng)運行模式的設(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)擴容等。

淺談“雙碳

淺談“雙碳

圖17策略配置界面

5.6.2運行報表

        應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備時間的運行參數(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。

淺談“雙碳

圖18運行報表

5.6.3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,包括保護事件名稱、保護動作時刻;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

5.6.4歷史事件查詢

        應(yīng)能夠?qū)b信變位,保護動作、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行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯,查詢統(tǒng)計、事故分析。

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圖20歷史事件查詢

5.6.5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)測點的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)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: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(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。

淺談“雙碳

圖21微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

5.6.7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)備進行遠程遙控操作。系統(tǒng)維護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

5.6.8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。

淺談“雙碳

5.6.9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)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況,即該節(jié)點進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)間電能量交換進行統(tǒng)計分析;對系統(tǒng)運行的節(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)點進行電能質(zhì)量分析。

淺談“雙碳

圖24統(tǒng)計報表

5.6.9.1網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

        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。

淺談“雙碳

圖25微電網(wǎng)系統(tǒng)拓撲界面

        本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓撲,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。

5.6.9.2通信管理

        可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進行管理、控制、數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。系統(tǒng)維護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。

淺談“雙碳

5.6.9.3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)運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

淺談“雙碳

5.6.9.4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、判斷保護是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運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。每個采樣點錄波至少包含12個模擬量、10個開關(guān)量波形。

淺談“雙碳

5.6.9.5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,存儲事故掃描周期及事故后10個掃描周期的有關(guān)點數(shù)據(jù)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點可由用戶和隨意修改。

圖29事故追憶

6硬件及其配套產(chǎn)品

序號

設(shè)備

型號

圖片

說明

1

能量管理系統(tǒng)

Acrel-2000MG

淺談“雙碳

內(nèi)部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控,由通信管理機、工業(yè)平板電腦、串口服務(wù)器、遙信模塊及相關(guān)通信輔件組成。

數(shù)據(jù)采集、上傳及轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器及協(xié)同控制裝置

策略控制:計劃曲線、需量控制、削峰填谷、備用電源等

2

顯示器

25.1英寸液晶顯示器

系統(tǒng)軟件顯示載體

3

UPS電源

UPS2000-A-2-KTTS

為監(jiān)控主機提供后備電源

4

打印機

HP108AA4

用以打印操作記錄,參數(shù)修改記錄、參數(shù)越限、復(fù)限,系統(tǒng)事故,設(shè)備故障,保護運行等記錄,以召喚打印為主要方式

5

音箱

R19U

播放報警事件信息

6

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機

D-LINKDES-1016A16

提供 16 口百兆工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機解決了通信實時性、網(wǎng)絡(luò)安全性、本質(zhì)安全與安全防爆技術(shù)等技術(shù)問題

7

GPS時鐘

ATS1200GB

利用 gps 同步衛(wèi)星信號,接收 1pps 和串口時間信息,將本地的時鐘和 gps 衛(wèi)星上面的時間進行同步

8

交流計量電表

AMC96L-E4/KC

電力參數(shù)測量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率,頻率、功率因數(shù)等)、復(fù)費率電能計量、

四象限電能計量、諧波分析以及電能監(jiān)測和考核管理。多種外圍接口功能:帶有RS485/MODBUS-RTU 協(xié)議:帶開關(guān)量輸入和繼電器輸出可實現(xiàn)斷路器開關(guān)的"遜信“和“遙控"的功能

9

直流計量電表

PZ96L-DE

可測量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率、正向與反向電能??蓭?RS485 通訊接口、模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、開關(guān)量輸入/輸出等功能

10

電能質(zhì)量監(jiān)測

APView500

實時監(jiān)測電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、諾波等電能質(zhì)量,記錄各類電能質(zhì)量事件,定位擾動源。

11

防孤島裝置

AM5SE-IS

防孤島保護裝置,當(dāng)外部電網(wǎng)停電后斷開和電網(wǎng)連接

12

箱變測控裝置

AM6-PWC

置針對光伏、風(fēng)能、儲能升壓變不同要求研發(fā)的集保護,測控,通訊一體化裝置,具備保護、通信管理機功能、環(huán)網(wǎng)交換機功能的測控裝置

13

通信管理機

ANet-2E851

能夠根據(jù)不同的采集規(guī)的進行水表、氣表、電表、微機保護等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)果集匯總:

提供規(guī)約轉(zhuǎn)換、透明轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)加密壓縮、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、邊緣計算等多項功能:實時多任務(wù)并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),可多鏈路上送平臺據(jù):

14

串口服務(wù)器

Aport

功能:轉(zhuǎn)換“輔助系統(tǒng)"的狀態(tài)數(shù)據(jù),反饋到能量管理系統(tǒng)中。

1)空調(diào)的開關(guān),調(diào)溫,及斷電(二次開關(guān)實現(xiàn))

2)上傳配電柜各個空開信號

3)上傳 UPS 內(nèi)部電量信息等

4)接入電表、BSMU 等設(shè)備

15

遙信模塊

ARTU-K16

1)反饋各個設(shè)備狀態(tài),將相關(guān)數(shù)據(jù)到串口服務(wù)器:

讀消防 VO信號,并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(關(guān)機、事件上報等)

2)采集水浸傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā)3)給到上層(水浸信號事件上報)

4)讀取門禁程傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā)


































































7 結(jié)語

        毋庸置疑,通過對光儲微電網(wǎng)混合系統(tǒng)控制策略及開關(guān)優(yōu)化方面的分析,能夠合理的選擇出額定功率和額定容量的配置,從而保障微電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。

        “雙碳"目標(biāo)將推動整個能源系統(tǒng)的低碳發(fā)展,儲能技術(shù)的應(yīng)用使建筑能源系統(tǒng)的構(gòu)建模式也將更具多樣性和靈活性,將在降低裝機容量配置、避免電力增容、削峰填谷、有效解決可再生能源消納難、提高供電可靠性、促進碳減排提升社會效益等方面發(fā)揮重要作用。

        本文主要探討的是用戶側(cè)電化學(xué)儲能,而實際上儲能的概念更加寬泛,它是儲電、儲熱、儲氣等的綜合,不局限于化學(xué)電池儲能等方式。建筑內(nèi)可利用的各類具有儲能/蓄能能力的設(shè)備設(shè)施都可以作為儲能資源,如水蓄冷、冰蓄冷等,均是常見的可實現(xiàn)電力移峰填谷的技術(shù)手段。在此基礎(chǔ)上,還可通過能源基礎(chǔ)設(shè)施耦合建設(shè),如水蓄冷系統(tǒng)利用建筑消防水池蓄冷,既節(jié)省土建費用,提升空間集約利用水平,也可節(jié)省消防水池維護和消防水質(zhì)保持費用,進一步降低成本。


參考文獻

[1]邊濤.電儲能系統(tǒng)在商業(yè)項目中的應(yīng)用[J].建筑電氣,2020(11):36-42.

[2]殷小明.“雙碳"目標(biāo)下民用建筑用戶側(cè)儲能應(yīng)用展望與策略

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


作者簡介

周穎,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,



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