摘 要：綜合智慧能源是一種創(chuàng)新的能源管理解決方案，是隨著可再生能源和分布式能源的發(fā)展、能源的協(xié)同利用，以及能源管理、技術(shù)變革催生出來的一種新產(chǎn)業(yè)，涉及到智慧城鎮(zhèn)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)、集群樓宇、能源基地等多種場景。儲(chǔ)能系統(tǒng)在整個(gè)產(chǎn)業(yè)中有很重要的作用，不僅可以促進(jìn)可再生能源的消納，還通過與其他能源形式的協(xié)同供應(yīng)和互動(dòng)優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)智慧化能源管理。為了實(shí)時(shí)監(jiān)視儲(chǔ)能電站的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，需要引入一套監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行綜合監(jiān)控管理，本文介紹了安科瑞在浙江某10MW/20MWh綜合智慧能源項(xiàng)目中提供的分布式儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)方案，包括二次分散裝置、二次設(shè)備預(yù)制艙內(nèi)部分屏柜以及一套Acrel-1000DP分布式儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)。

1.項(xiàng)目設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目規(guī)模為10MW/20MWh，共建設(shè)兩個(gè)儲(chǔ)能單元，每個(gè)儲(chǔ)能單元由2套2.5MW/5MWh儲(chǔ)能設(shè)備組成，通過2回10KV線路接入10kVⅠ、Ⅱ段母線。每套儲(chǔ)能單元包括10kv計(jì)量柜、壓變柜、儲(chǔ)能進(jìn)線柜、出線柜、站用變柜等7面開關(guān)柜，一次設(shè)備有2臺(tái)2500kW干式升壓變，4臺(tái)1250kW儲(chǔ)能變流器，2座5MWh儲(chǔ)能電池艙，1臺(tái)315kVA站用變。

圖1.1 系統(tǒng)接線圖

圖1.2 電氣平面布置圖

2.技術(shù)方案

本項(xiàng)目配置了Acrel-1000DP分布式儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能電站的集中管理，包括設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測、故障報(bào)警、運(yùn)行參數(shù)設(shè)置等，并將儲(chǔ)能站信息做104轉(zhuǎn)發(fā)，通過已有的調(diào)度通道上傳調(diào)度中心。

二次設(shè)備配置方案為：在每回儲(chǔ)能進(jìn)線隔離柜上配置故障解列裝置1套、防孤島裝置1套；儲(chǔ)能進(jìn)線開柜上配置線路三段式過流保護(hù)裝置1套；儲(chǔ)能出線開關(guān)柜上配置升壓變二段式過流保護(hù)裝置1套；母設(shè)柜上配置測控裝置1套+交換機(jī)1臺(tái)；站用變開關(guān)柜上配置升壓變二段式過流保護(hù)裝置1套；兩回進(jìn)線配置電能質(zhì)量監(jiān)測裝置1套，并與公用測控裝置共組1面屏。

2.1.二次電氣設(shè)備

1）線路保護(hù)裝置

線路保護(hù)裝置主要功能是確保電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測電流、電壓等電氣參數(shù)，一旦檢測到異常，如過載、短路或接地故障，線路保護(hù)裝置會(huì)迅速切斷電源，從而防止設(shè)備損壞和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

2）防孤島裝置

在電網(wǎng)失電的情況下，分布式電源未能夠及時(shí)與電網(wǎng)斷開連接，會(huì)形成孤島狀態(tài)，這種狀態(tài)可能造成分布式電源不可控、電網(wǎng)恢復(fù)時(shí)的電壓和頻率不匹配等問題。防孤島裝置通過實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài)，一旦檢測到電網(wǎng)斷電，能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)迅速切斷分布式電源與電網(wǎng)的連接，同時(shí)，防孤島裝置還具有多種保護(hù)功能，如高頻、低頻、過電壓、低電壓保護(hù)等，能全面保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3）故障解列裝置

裝置能夠監(jiān)測電網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，一旦檢測到異常或故障信號(hào)，如短路、過載等，它會(huì)立即啟動(dòng)，將故障儲(chǔ)能單元或設(shè)備與電網(wǎng)斷開，既能防止故障設(shè)備對(duì)電網(wǎng)造成進(jìn)一步損害，也確保其他正常運(yùn)行的儲(chǔ)能單元繼續(xù)供電，保障用戶的電力需求。

2.2. 電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置

電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測儲(chǔ)能站接入電網(wǎng)后的電能質(zhì)量，包括電壓偏差、頻率偏差、諧波含量、三相不平衡度等關(guān)鍵指標(biāo)。通過高精度的測量與分析，它能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量問題，如電壓波動(dòng)、諧波污染等，為運(yùn)維人員提供及時(shí)的告警信息，此外，電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)記錄功能還可為后續(xù)的故障排查和電能質(zhì)量治理提供有力支持。

3.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目采用了分層分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿足現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化對(duì)效率和穩(wěn)定性要求。系統(tǒng)架構(gòu)主要由三大部分組成：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層以及現(xiàn)場設(shè)備層。

站控管理層：主要承擔(dān)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的集中監(jiān)控任務(wù)，同時(shí)向操作人員提供實(shí)時(shí)系統(tǒng)信息，支持深入的數(shù)據(jù)分析與處理功能，確保企業(yè)可以及時(shí)掌握生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，做出科學(xué)決策。

網(wǎng)絡(luò)通信層：負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)信息的高效傳輸與數(shù)據(jù)交換，支持多種網(wǎng)絡(luò)布局模式，可根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境及需求靈活調(diào)整，保證了不同設(shè)備間以及系統(tǒng)各組成部分之間的順暢溝通與協(xié)作。

現(xiàn)場設(shè)備層：集成了各類必要的硬件設(shè)施，這些裝置一方面用于收集現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，另一方面則依據(jù)站控層下達(dá)的操作指令執(zhí)行具體的控制動(dòng)作，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的核心要素。

圖3.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

項(xiàng)目配置設(shè)備清單如下表所示：

表3.1 方案設(shè)備列表

4.                      現(xiàn)場圖片

5.系統(tǒng)功能

5.1. 實(shí)時(shí)監(jiān)測

系統(tǒng)人機(jī)界面可以繪制展示新建1#、2#儲(chǔ)能站和4套變流器升壓艙的一次系統(tǒng)圖，并實(shí)時(shí)顯示采集到的電壓、電流、功率和變壓器溫度等關(guān)鍵參數(shù)和開關(guān)柜內(nèi)斷路器、手車、接地刀閘的分合狀態(tài)。

圖5.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測界面

5.2.  電能質(zhì)量在線監(jiān)測

系統(tǒng)通過采集儲(chǔ)能進(jìn)線處電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)，可以對(duì)整個(gè)供電系統(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。系統(tǒng)在人機(jī)界面實(shí)時(shí)顯示裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度百分比和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度百分比和正序/負(fù)序/零序電流值，幫助管理人員實(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。

圖5.2 電能質(zhì)量在線監(jiān)測界面

5.3.   動(dòng)環(huán)監(jiān)測

系統(tǒng)可以采集一、二次設(shè)備艙內(nèi)的空調(diào)數(shù)據(jù)，在人機(jī)界面展示艙內(nèi)外的溫濕度、機(jī)組狀態(tài)、高低溫告警信息，確保值班室人員能夠迅速判斷預(yù)制艙的環(huán)境狀況，從而保證儲(chǔ)能站內(nèi)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

圖5.3 動(dòng)環(huán)監(jiān)測

5.4.  數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)

采集到的儲(chǔ)能站信息通過網(wǎng)關(guān)采用IEC104協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)，經(jīng)過已有的調(diào)度通道上傳到調(diào)度中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程集中管理和分析。

圖5.4 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)

6.結(jié)語

綜合智慧能源不僅涵蓋傳統(tǒng)能源的高效利用，還充分整合了可再生能源、分布式儲(chǔ)能和智能電網(wǎng)等新興技術(shù)，其中，分布式儲(chǔ)能作為一種靈活、高效的能源管理解決方案，能夠有效緩解電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)、增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并提高可再生能源的消納能力。本項(xiàng)目中引入的儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測儲(chǔ)能設(shè)備的狀態(tài)（如電量水平、溫度、電壓等），并根據(jù)實(shí)際需要自動(dòng)調(diào)整充放電策略，該系統(tǒng)可以極大地提高儲(chǔ)能站的工作效率和安全性，同時(shí)延長儲(chǔ)能設(shè)備的使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1] 陸王琳,陸啟亮,張志洪.碳中和背景下綜合智慧能源發(fā)展趨勢[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào),2022,42(1):9.2022.01.002.

[2] 汪鵬,沈忠杰.園區(qū)分布式能源微網(wǎng)的智慧能源調(diào)控系統(tǒng).[2024-11-01].

[3] 鄧齊政.儲(chǔ)電于民 互補(bǔ)儲(chǔ)電于網(wǎng)——發(fā)展分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)的意義[J].儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù),2012(2):2.DOI: CNKI:SUN:CNKX.0.2012-02-013.