摘要：闡述分布式新能源交直流母線混合型分布式發(fā)電儲能系統(tǒng)，分布式新能源發(fā)電中的儲能系統(tǒng)工作模式，各種工作模式下的電能管理策略，探討超*電容與蓄電池兩者共同組成的混合儲能系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：混合儲能系統(tǒng)，分布式新能源，電能管理。

0、引言

分布式發(fā)電中的儲能系統(tǒng)為了有*降低功率波單電壓獲取剩余容量。但需要特別注意的是，電池動所帶來的影響，就需要在外部電網(wǎng)展開新能源輸在工作過程中，剩余容量和單電壓兩者之間并不存出，從而促使系統(tǒng)時刻維持自帶負(fù)載輸出狀態(tài)。

1、分布式新能源交直流母線混合型分布式發(fā)電儲能系統(tǒng)

文章所闡述的分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)主要指的是交直流母線混合型分布式發(fā)電系統(tǒng)。此發(fā)電系統(tǒng)主要利用新能源太陽能與風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電。通常情況下，太陽能與風(fēng)能發(fā)電的跟*狀態(tài)都處于**功率點(diǎn)，但是由于這兩種新能源發(fā)電模式非常容易受到天氣等各種因素的影響與干擾，*終造成系統(tǒng)輸出功率狀態(tài)不能時刻保持穩(wěn)定狀態(tài)。因此，為了充分確保此系統(tǒng)可以在孤島條件下長時間處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，文章通過分析將超*電容與蓄電池作為系統(tǒng)儲能裝置，通過二者剩余容量以及自身特點(diǎn)等各種實(shí)際運(yùn)行情況，制定出不同的控制策略，從而達(dá)到對系統(tǒng)能量進(jìn)行有*管理的目的[1]。

1. 分布式新能源發(fā)電中的儲能系統(tǒng)工作模式

系統(tǒng)能源管理過程中的關(guān)鍵參考依據(jù)包括兩個主要方面，（1）電池的超前狀態(tài)；（2）超*電容器。在物理算法中超電容器和單電壓的平方形成正比例關(guān)系，由此可以推出能夠通過測量超電容器的單電壓獲取剩余容量。但需要特別注意的是，電池在工作過程中，剩余容量和單電壓兩者之間并不存在明確的函數(shù)關(guān)系，在此情況下就需要采取間接測量法。分布式新能源發(fā)電中的儲能系統(tǒng)使用的是系統(tǒng)系數(shù)積分法與卡門過濾器，從而實(shí)現(xiàn)在電池的線上能夠計算出SOC。本文對此進(jìn)行簡要的分析與討論，根據(jù)相關(guān)預(yù)測，假若將電力容量的SOC正常狀態(tài)設(shè)定為20%～90%之間，那么低容量可能為20%以下，容量則為90%以上?？梢缘贸鲈趯?shí)際應(yīng)用過程中會存在諸如SOC的30%～90%、電池、低容量以及容量等多種模式。當(dāng)采用同一種控制策略應(yīng)對所有模式時，檢查電池的SOC、超*電容器以及系統(tǒng)運(yùn)行時間之外的電網(wǎng)，就可以明確分布式新能源中儲存能量所需的控制策略。如圖1所示，AC/DC總線混合發(fā)電系統(tǒng)，主要借助太陽能和風(fēng)力發(fā)電，通常情況下，在實(shí)際運(yùn)行過程中，*的跟*狀態(tài)則為太陽能與風(fēng)力發(fā)電輸出處于快速的變化因素。例如，在天氣情況良好的狀態(tài)下，采用超*電容器作為能源儲存設(shè)備。分布式新能源發(fā)電中儲能系統(tǒng)為了促使其能夠在孤島狀態(tài)下處于長期而穩(wěn)定的運(yùn)行模式，就會利用長期能量儲存裝置，使用大容量電池，如612V/65Hz。應(yīng)明確的是，必*根據(jù)兩種不同的能源儲存單元的自身特點(diǎn)、外部電網(wǎng)實(shí)際狀況以及剩余容量情況等，分別采用針對性的控制策略[2]。

圖1交流混合母線分布式發(fā)電系統(tǒng)

1. 各種工作模式下的電能管理策略

2. 儲能系統(tǒng)均處于正常模式的情況。此模式是*為常見的工作模式，此時電池剩余容量與超*電容都維持在正常狀態(tài)。但由于新能源發(fā)電系統(tǒng)采用的太陽能與風(fēng)能發(fā)電模式都具備間歇性特質(zhì)，因此在實(shí)際運(yùn)行時*易發(fā)生本地載荷驟然降低或增加的突發(fā)*況。當(dāng)出現(xiàn)此種情況時，勢必會導(dǎo)致發(fā)電系統(tǒng)輸出功率發(fā)生頻波動。并且同時又因?yàn)樾铍姵匮b置需要比較長的時間來完成充電或是放點(diǎn)過程，就難以及時有*的控制此種頻波動。所以，就應(yīng)當(dāng)充分利用超*電容控制這部分波動功率。除此之外，在分布式新能源發(fā)電儲能系統(tǒng)處在孤島條件或并網(wǎng)狀態(tài)下運(yùn)行時，同樣可以對儲能系統(tǒng)中的功率采取上述能量管理策略進(jìn)行合理的配置，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況產(chǎn)生出實(shí)際所需功率。同時能夠通過合理調(diào)節(jié)增益K的方式，實(shí)現(xiàn)有*分配超*電容與蓄電池兩種儲能裝置所輸出的功率。例如，當(dāng)超*電容剩余較大的容量時，可以將增益K相應(yīng)的提，從而促使超*電容能夠承擔(dān)較多的功率輸出。

（2）蓄電池異常模式。蓄電池異常模式狀態(tài)下的情況主要表現(xiàn)為蓄電池儲能裝置所剩余的容量處于較低或較的狀態(tài)，而超*電容裝置當(dāng)中的剩余容量卻一直處于正常狀態(tài)。在此種情況下，就會使整體電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性大幅度降低，因此，為了確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必*在*短的時間內(nèi)使系統(tǒng)恢復(fù)到正常工作模式。同時，當(dāng)分布式發(fā)電中的儲能系統(tǒng)處于并網(wǎng)狀態(tài)的情況下，其實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)就會與蓄電池電容異常模式比較接近，此時，為了盡快恢復(fù)蓄電池裝置自身的剩余容量，就必*采用內(nèi)外電網(wǎng)能量交換的方法，從而真*確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在此過程中，可能會產(chǎn)生一定的功率沖擊，但其對系統(tǒng)造成的實(shí)際影響并不明顯。除此之外，在孤島狀態(tài)下儲能系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中，由于超*電容裝置自身能量存儲狀態(tài)有一定的限*，因此難以促使蓄電池裝置在短時間內(nèi)借助能量傳遞的方式恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。針對此種情況，就只能借助超*電容來確保能量的有*傳遞，直到并網(wǎng)成功之后，才能夠再將蓄電池裝置充電，從而確保其能夠恢復(fù)到正常的運(yùn)行狀態(tài)[3]。

（3）超*電容異常模式。對于超*電容異常模式來講，其所表現(xiàn)出的異常情況為：當(dāng)蓄電池儲能裝置自身的剩余容量處于正常狀態(tài)下，而超*電容儲能裝置當(dāng)中的剩余容量卻會發(fā)生較或較低的異常情況。在此種背景下，分布式發(fā)電儲能系統(tǒng)自身性能就會大幅度降低，例如其吸收與釋放頻功率性能，嚴(yán)重時還會給整體系統(tǒng)相應(yīng)功能帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。必*及時使系統(tǒng)恢復(fù)到正常的工作模式。與此同時，當(dāng)分布式新能源發(fā)電中儲能系統(tǒng)處于并網(wǎng)狀態(tài)當(dāng)中時，可以將外部電網(wǎng)視為一個不設(shè)上限的電網(wǎng)連接，在此情況下，超*電容就可以借助能量傳遞的方式，來將超出自身的能量傳遞到外部電網(wǎng)當(dāng)中，從而能夠促使自身在短時間內(nèi)恢復(fù)到正常的運(yùn)行狀態(tài)。此外，在孤島狀態(tài)下，儲能系統(tǒng)運(yùn)行過程當(dāng)中，由于會缺乏外部電網(wǎng)提供的相應(yīng)輔助支持，因此就應(yīng)當(dāng)充分確保儲能系統(tǒng)一直維持在功率平衡的穩(wěn)定狀態(tài)，通過超*電容來切實(shí)提升系統(tǒng)自身的反應(yīng)力。與此同時，為了確保分布式新能源發(fā)電輸出功率穩(wěn)定性的有*提升，還必*強(qiáng)化超*電容與蓄電池二者儲能裝置之間的能量傳遞，從而切實(shí)達(dá)到能量有*管理的目的。

（4）全部異常模式。對于全部異常模式狀態(tài)下的能量管理策略來講，必*綜合考慮上述幾種異常模式，通過直流母線之間的相互均衡，從而促使異常模式能夠合理轉(zhuǎn)述為上述的其中一個模式，進(jìn)而可以再運(yùn)用相對應(yīng)的管理策略實(shí)行控制。針對都處于異常模式下的能量管理策略來講，可以分為下面兩種情況：①蓄電池剩余容量與超*電容都處于過的情況，此時就需要在孤島運(yùn)行過程中，控制其自身輸出功率；②對于蓄電池剩余容量與超*電容兩者都處在過低的狀態(tài)下來講，為了有*維持敏*負(fù)荷始終處于正常狀態(tài)下，就必*剔除一些不必要的負(fù)載，從而充分確保分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

1. Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)概述

4.1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)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，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(jìn)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(yùn)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(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)，提升可再生能源應(yīng)用，提電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動；有*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。

4.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

本方案遵循的國家標(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(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范第1部分：通用要求

GB/T26806.2-2011工業(yè)控制計算機(jī)系統(tǒng)工業(yè)控制計算機(jī)基本平臺第2部分：性能評定方法

GB/T26802.5-2011工業(yè)控制計算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范第5部分：場地安全要求

GB/T26802.6-2011工業(yè)控制計算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范第6部分：驗(yàn)收大綱

GB/T2887-2011計算機(jī)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(jī)房設(shè)計規(guī)范

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

DL/T634.5104遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng)第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(yùn)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(yùn)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(fù)荷管理技術(shù)導(dǎo)則

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運(yùn)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)第1部分：微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則

NB/T10149-2019微電網(wǎng)第2部分：微電網(wǎng)運(yùn)行導(dǎo)則

4.3適用場合

系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、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。

4.4型號說明

Acrel-2000系列監(jiān)控系統(tǒng)MG—微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。

5.1系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

實(shí)時監(jiān)測

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(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)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(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對儲能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時告警，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、儲能、充電樁及總體負(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，儲能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。

1. 結(jié)束語

本文探討超*電容與蓄電池兩者共同組成的混合儲能系統(tǒng)，設(shè)計出具備針對性的能力管理策略，從而助力分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行中的功率平衡，**程度上降低系統(tǒng)內(nèi)部功率波動給外部電網(wǎng)產(chǎn)生的負(fù)面沖擊，有*確保在孤島條件下分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)能夠平穩(wěn)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

1. 蔡福霖,胡澤春,曹敏健,蔡德福,陳汝斯,孫冠群.提升新能源消納能力的集中式與分布式電池儲能協(xié)同規(guī)劃[J].電力系統(tǒng)自動化,2022,46(20):23-32.

2. 夏榮，李奎.分布式新能源發(fā)電中的儲能系統(tǒng)能量管理

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