安科瑞智慧能源平臺(tái)賦能光儲(chǔ)電站容量?jī)?yōu)化與協(xié)調(diào)控制

唐雪陽(yáng)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

一、引言

儲(chǔ)能型光伏電站是破解可再生能源間歇性、不穩(wěn)定性難題的關(guān)鍵路徑，對(duì)提升能源利用率、保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行、推動(dòng)綠色能源轉(zhuǎn)型具有重要意義。隨著光伏技術(shù)迭代與成本下降，光伏發(fā)電在能源結(jié)構(gòu)中的占比持續(xù)提升，但其出力波動(dòng)性、不可預(yù)測(cè)性仍對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成挑戰(zhàn)，儲(chǔ)能電池容量?jī)?yōu)化配置與光儲(chǔ)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞該領(lǐng)域開展了大量研究，涵蓋容量配置優(yōu)化、能量管理策略等方向，但現(xiàn)有研究多聚焦特定條件下的系統(tǒng)性能分析，缺乏對(duì)不同場(chǎng)景的適應(yīng)性探討，且多組混合儲(chǔ)能協(xié)同控制機(jī)制研究不足，忽略實(shí)際技術(shù)限制與成本因素，導(dǎo)致理論成果難以高效落地。為此，本研究聚焦儲(chǔ)能型光伏電站電池容量配置優(yōu)化與協(xié)調(diào)控制，通過(guò)分析光儲(chǔ)電站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、儲(chǔ)能容量配置及充放電策略，構(gòu)建電站可靠性模型，引入功率滲透率、容量滲透率等關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)比不同類型儲(chǔ)能電池性能參數(shù)并提出科學(xué)的容量?jī)?yōu)化方案；同時(shí)設(shè)計(jì)多組混合儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制策略，通過(guò)事件觸發(fā)函數(shù)與調(diào)節(jié)機(jī)制實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)能量管理，提升系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。研究結(jié)果可為儲(chǔ)能型光伏電站的設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)提供重要參考，助力可再生能源高效消納與電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

二、平臺(tái)護(hù)航，光儲(chǔ)高效運(yùn)行

基于上述研究背景與需求，儲(chǔ)能型光伏電站的容量?jī)?yōu)化配置與協(xié)調(diào)控制需依托高效的智能化管理載體落地實(shí)施，安科瑞智慧能源管理平臺(tái)（AcrelEMS 3.0）應(yīng)運(yùn)而生，成為銜接理論研究與工程實(shí)踐的核心樞紐。該平臺(tái)深度融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算及智能控制技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能型光伏電站光伏單元、儲(chǔ)能單元、電網(wǎng)及負(fù)荷單元的全鏈路監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集與智能調(diào)控，不僅能精準(zhǔn)捕捉光伏發(fā)電出力波動(dòng)、儲(chǔ)能電池運(yùn)行狀態(tài)及負(fù)荷動(dòng)態(tài)變化等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為電池容量?jī)?yōu)化配置提供真實(shí)有效的數(shù)據(jù)支撐，還可通過(guò)內(nèi)置的協(xié)同控制算法，落地多組混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的精細(xì)化調(diào)節(jié)策略，動(dòng)態(tài)分配充放電功率、平衡能源供需，有效降低功率波動(dòng)、提升系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性與能源利用效率。依托該平臺(tái)，可將光儲(chǔ)容量?jī)?yōu)化方案與協(xié)調(diào)控制策略轉(zhuǎn)化為可落地、可管控的智能化運(yùn)維舉措，破解傳統(tǒng)光儲(chǔ)系統(tǒng)管理粗放、響應(yīng)滯后、數(shù)據(jù)割裂等難題，為儲(chǔ)能型光伏電站安全、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供技術(shù)保障。

三、安科瑞智慧能源管理平臺(tái)

3.1安科瑞智慧能源管理平臺(tái)

AcrelEMS 智慧能源管理平臺(tái)是針對(duì)企業(yè)微電網(wǎng)的能效管理平臺(tái)，對(duì)企業(yè)微電網(wǎng)分布式電源、市政電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電設(shè)施以及各類交直流負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)視、智能預(yù)測(cè)、動(dòng)態(tài)調(diào)配，優(yōu)化策略，診斷告警，可調(diào)度源荷有序互動(dòng)、能源全景分析，滿足企業(yè)微電網(wǎng)能效管理數(shù)字化、安全分析智能化、調(diào)整控制動(dòng)態(tài)化、全景分析可視化的需求，完成不同策略下光儲(chǔ)充資源之間的靈活互動(dòng)與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為用戶降低能源成本，提高微電網(wǎng)運(yùn)行效率。AcrelEMS 智慧能源管理平臺(tái)可以接受虛擬電廠的調(diào)度指令和需求響應(yīng)，是虛擬電廠平臺(tái)的企業(yè)級(jí)子系統(tǒng)。

圖1 AcrelEMS 智慧能源管理平臺(tái)主界面

3.2平臺(tái)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)覆蓋企業(yè)微電網(wǎng)“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)-充”各環(huán)節(jié)，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)采集測(cè)控裝置、光伏、儲(chǔ)能、充電樁、常規(guī)負(fù)荷數(shù)據(jù)，根據(jù)負(fù)荷變化和電網(wǎng)調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化控制，促進(jìn)新能源消納的同時(shí)降低對(duì)電網(wǎng)的至大需量，使之運(yùn)行安全。

圖2 AcrelEMS 智慧能源管理平臺(tái)結(jié)構(gòu)

3.3平臺(tái)功能

3.3.1.能源數(shù)字化展示

通過(guò)展示大屏實(shí)時(shí)顯示市電、光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電樁以及其它負(fù)荷數(shù)據(jù)，快速了解能源運(yùn)行情況。

3.3.2.優(yōu)化控制

直觀顯示能源生產(chǎn)及流向，包括市電、光伏、儲(chǔ)能充電及消耗過(guò)程，通過(guò)優(yōu)化控制儲(chǔ)能和可控負(fù)載提升新能源消納，削峰填谷，平滑系統(tǒng)出力，并顯示優(yōu)化前和優(yōu)化后能源曲線對(duì)比等。

3.3.3.智能預(yù)測(cè)

結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)對(duì)光伏、風(fēng)力發(fā)電功率和負(fù)荷功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，并與實(shí)際功率進(jìn)行對(duì)比分析，通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)和負(fù)荷控制實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度，降低需量和用電成本。

3.3.4.能耗分析

采集企業(yè)電、水、天然氣、冷/熱量等各種能源介質(zhì)消耗量，進(jìn)行同環(huán)比比較，顯示能源流向，能耗對(duì)標(biāo)，并折算標(biāo)煤或碳排放等。

3.3.5.有序充電

系統(tǒng)支持接入交直流充電樁，并根據(jù)企業(yè)負(fù)荷和變壓器容量，并和變壓器負(fù)荷率進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，引導(dǎo)用戶有序充電，保障企業(yè)微電網(wǎng)運(yùn)行安全。

3.3.6.運(yùn)維巡檢

系統(tǒng)支持任務(wù)管理、巡檢/缺陷/消警/搶修記錄以及通知工單管理，并通過(guò)北斗定位跟蹤運(yùn)維人員軌跡，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維流程閉環(huán)管理。

3.4設(shè)備選型

除了智慧能源管理平臺(tái)外，還具備現(xiàn)場(chǎng)傳感器、智能網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，組成了完整的“云-邊-端”能源數(shù)字化體系，具體包括高低壓配電綜合保護(hù)和監(jiān)測(cè)產(chǎn)品、電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置、電能質(zhì)量治理、照明控制、充電樁、電氣消防類解決方案等，可以為虛擬電廠企業(yè)級(jí)的能源管理系統(tǒng)提供一站式服務(wù)能力。

安科瑞系統(tǒng)解決方案還包含電力運(yùn)維云平臺(tái)、能源綜合計(jì)費(fèi)管理平臺(tái)、環(huán)保用電監(jiān)管云平臺(tái)、充電樁運(yùn)營(yíng)管理云平臺(tái)、智慧消防云平臺(tái)、電力監(jiān)控系統(tǒng)、微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)、智能照明控制系統(tǒng)、電能質(zhì)量治理系統(tǒng)、電氣消防系統(tǒng)、隔離電源絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等系統(tǒng)解決方案，覆蓋企業(yè)微電網(wǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)，打造準(zhǔn)確感知、邊緣智能、智慧運(yùn)行的企業(yè)微電網(wǎng)智慧能源管理系統(tǒng)。

結(jié)論

經(jīng)過(guò)深入的研究和分析，本研究在儲(chǔ)能型光伏電站電池容量?jī)?yōu)化配置與協(xié)調(diào)控制方面取得了顯著成果。通過(guò)構(gòu)建考慮光伏發(fā)電不確定性和負(fù)荷需求動(dòng)態(tài)變化的光伏儲(chǔ)電站可靠性模型，并引入功率滲透率和容量滲透率等關(guān)鍵指標(biāo)，有效評(píng)估了光儲(chǔ)電站的穩(wěn)定性。同時(shí)，針對(duì)不同類型儲(chǔ)能電池的性能參數(shù)進(jìn)行細(xì)致比較，提出了一種科學(xué)合理的容量?jī)?yōu)化配置方案。此外還設(shè)計(jì)了多組混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制策略，通過(guò)事件觸發(fā)函數(shù)和調(diào)節(jié)機(jī)制實(shí)現(xiàn)了的能量管理和系統(tǒng)穩(wěn)定性提升。這些研究成果不僅為儲(chǔ)能型光伏電站的設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供了而實(shí)用的指導(dǎo)，也為可再生能源在能源系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用和可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。結(jié)合實(shí)際情況，未來(lái)還需考慮更多的技術(shù)限制和成本因素，如何平衡經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性以達(dá)到配置仍需深入研究。