摘要:随着我国经济的快速发展，人们对于能源的消费需求也越来越大,在电力系统中，风光发电成为了一种重要且必不可少的形式。由于风能资源丰富、环境适应性强等特点以及可再生和清洁性高的优势被广泛应用到世界范围内。本文主要研究大规模储能管理策略下蓄电池组充放电过程中能量存储及大功率跟踪问题；分析风力发电机并网时对电网的影响来确定佳充放电技术；利用风光发电系统自身特性，在大型电力系统中应用合适的储能方式

关键词:发电系统；能源；储能技术

0引言

随着世界经济的飞速发展，能源需求量与日俱增，同时对环境也造成了一定程度上地压力。在我国可再生能源资源非常丰富、分布广泛且十分分散。因此如何高效利用风能是能源开发和发电技术研究领域关注的重点之一；风电作为一种清洁环保型电力系统已经成为当今社会不可缺少电源形式；风能发电具有取之不竭以及无污染等特点使得其在电能供应中占据重要地位，同时风力发电易受气候影响的特点导致电能输出不稳定对电网系统具有一定的冲击性，而储能管理策略则可以有效地解决这些问题并使之得到更好地利用价值。能源是人类赖以生存的物质基础，在当前人们生活当中，化石燃料作为主要的能量来源。而随着社会经济和科学技术水平不断进步以及对环保意识增强等因素影响下使得可利用资源变得越来越少。因此我们大力发展清洁能源产业来满足日益增长的能源需求。

1风光储发电系统运行特性分析

1.1风光储发电系统结构特点

风光储发电系统的主要组成部分是风力发电机组、光伏组件和蓄电池，其能量转化效率高，并且可以根据用户要求调节。在风光储发电系统中风力发电机组是重要的部分。风速与光照强度呈反比关系，光伏阵列在整个电力网络中起着至关重要作用，光伏组件接受太阳光的辐射产生大量电能来对风能进行互补；蓄电池组也就是大规模风光储发电调节装置，其能量转化效率高、体积化小。风光储发电系统的工作原理是通过对外部风电场和太阳能

能量进行吸收，从而产生电能，实现电力资源在有限时间内大限度地满足用户需求。

2大规模风电系统中储能管理存在的问题

2.1储放容量有限

在实际情况下通常采用双馈风力发电机组来进行供电；如果风电机组需要长期不间断工作会导致系统出现故障的概率增大而影响电网运行安全。在电力系统中，风力发电的容量一般都比较小，而且，由于风能资源是非常有限的。因此当大规模风光电源出现时就会造成很大一部分电网断网。因为风电机组没有固定储放点和蓄电池容量不高导致了其存储能力不足；并且随着时间推移风速不断下降、频率越来越大以及温度也在逐渐升高等这些因素使得风力发电系统中的容量衰减速度加快，从而影响到整个电力系统运行安全问题。

3.大规模风光发电系统的储能管理策略

大规模风电并网运行是一个非常复杂的过程，由于风力发电和其他电力能源相互影响，因此需要大量的电源来保证其连续稳定高效地工作。目前常用到的是分布式储能系统。

3.1采用恒压变流器

在大容量发电机出现故障或负载过大时可以提供足够时间维持发电机组持续供电；当大容量机组停止运行后可通过控制逆止器将备用机组从电网获得部分低峰电能向负荷提供给用户，同时也不会影响其他电源的正常供应。在风光发电系统中，风能和太阳能光伏是主要的两种能源。风力发电技术可以将其转化为电能，而太阳电池则是直接转换成化学电源。但是由于风光电网并网困难且容量有限、能量的不稳定及风速变化比较大等原因使得风电机组输出功率并不高而且波动大；所以目前世界上大部分都把开发大规模风光互补供电系统作为提高和改善电力市场运行质量的重要手段之一来解决发电负荷高峰期间存在峰值电压过低问题。

4.Acrel-2000MG微电网能量管理系统概述

4.1概述

Acrel-2000MG微电网能量管理系统，是我司根据新型电力系统下微电网监控系统与微电网能量管理系统的要求，总结国内外的研究和生产的经验，专门研制出的企业微电网能量管理系统。本系统满足光伏系统、风力发电、储能系统以及充电桩的接入，全天候进行数据采集分析，直接监视光伏、风能、储能系统、充电桩运行状态及健康状况，是一个集监控系统、能量管理为一体的管理系统。该系统在安全稳定的基础上以经济优化运行为目标，促进可再生能源应用，提高电网运行稳定性、补偿负荷波动；有效实现用户侧的需求管理、消除昼夜峰谷差、平滑负荷，提高电力设备运行效率、降低供电成本。为企业微电网能量管理提供安全、可靠、经济运行提供了全新的解决方案。

微电网能量管理系统应采用分层分布式结构，整个能量管理系统在物理上分为三个层：设备层、网络通信层和站控层。站级通信网络采用标准以太网及TCP/IP通信协议，物理媒介可以为光纤、网线、屏蔽双绞线等。系统支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信规约。

4.2技术标准

本方案遵循的标准有：

本技术规范书提供的设备应满足以下规定、法规和行业标准：

GB/T26802.1-2011工业控制计算机系统通用规范1部分：通用要求

GB/T26806.2-2011工业控制计算机系统工业控制计算机基本平台2部分：性能评定方法

GB/T26802.5-2011工业控制计算机系统通用规范5部分：场地安全要求

GB/T26802.6-2011工业控制计算机系统通用规范6部分：验收大纲

GB/T2887-2011计算机场地通用规范

GB/T20270-2006信息安全技术网络基础安全技术要求

GB50174-2018电子信息系统机房设计规范

DL/T634.5101远动设备及系统5-101部分:传输规约基本远动任务配套标准

DL/T634.5104远动设备及系统5-104部分:传输规约采用标准传输协议子集的IEC60870-5-网络访问101

GB/T33589-2017微电网接入电力系统技术规定

GB/T36274-2018微电网能量管理系统技术规范

GB/T51341-2018微电网工程设计标准

GB/T36270-2018微电网监控系统技术规范

DL/T1864-2018独立型微电网监控系统技术规范

T/CEC182-2018微电网并网调度运行规范

T/CEC150-2018低压微电网并网一体化装置技术规范

T/CEC151-2018并网型交直流混合微电网运行与控制技术规范

T/CEC152-2018并网型微电网需求响应技术要求

T/CEC153-2018并网型微电网负荷管理技术导则

T/CEC182-2018微电网并网调度运行规范

T/CEC5005-2018微电网工程设计规范

NB/T10148-2019微电网1部分：微电网规划设计导则

NB/T10149-2019微电网2部分：微电网运行导则

4.3适用场合

系统可应用于城市、高速公路、工业园区、工商业区、居民区、智能建筑、海岛、无电地区可再生能源系统监控和能量管理需求。

4.4型号说明

Acrel-2000

Acrel-2000系列监控系统

MG

MG—微电网能量管理系统。

4.5系统配置

4.5.1系统架构

本平台采用分层分布式结构进行设计，即站控层、网络层和设备层，详细拓扑结构如下：

4.6系统功能

4.6.1实时监测

微电网能量管理系统人机界面友好，应能够以系统一次电气图的形式直观显示各电气回路的运行状态，实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各回路断路器、隔离开关等合、分闸状态及有关故障、告警等信号。其中，各子系统回路电参量主要有：三相电流、三相电压、总有功功率、总无功功率、总功率因数、频率和正向有功电能累计值；状态参数主要有：开关状态、断路器故障脱扣告警等。

系统应可以对分布式电源、储能系统进行发电管理，使管理人员实时掌握发电单元的出力信息、收益信息、储能荷电状态及发电单元与储能单元运行功率设置等。

系统应可以对储能系统进行状态管理，能够根据储能系统的荷电状态进行及时告警，并支持定期的电池维护。

微电网能量管理系统的监控系统界面包括系统主界面，包含微电网光伏、风电、储能、充电桩及总体负荷组成情况，包括收益信息、天气信息、节能减排信息、功率信息、电量信息、电压电流情况等。根据不同的需求，也可将充电，储能及光伏系统信息进行显示。

图2系统主界面

子界面主要包括系统主接线图、光伏信息、风电信息、储能信息、充电桩信息、通讯状况及一些统计列表等。

4.6.1.1光伏界面

图3光伏系统界面

本界面用来展示对光伏系统信息，主要包括逆变器直流侧、交流侧运行状态监测及报警、逆变器及电站发电量统计及分析、并网柜电力监测及发电量统计、电站发电量年有效利用小时数统计、发电收益统计、碳减排统计、辐照度/风力/环境温湿度监测、发电功率模拟及效率分析；同时对系统的总功率、电压电流及各个逆变器的运行数据进行展示。

4.6.1.2储能界面

图4储能系统界面

本界面主要用来展示本系统的储能装机容量、储能当前充放电量、收益、SOC变化曲线以及电量变化曲线。

图5储能系统PCS参数设置界面

本界面主要用来展示对PCS的参数进行设置，包括开关机、运行模式、功率设定以及电压、电流的限值。

图6储能系统BMS参数设置界面

本界面用来展示对BMS的参数进行设置，主要包括电芯电压、温度保护限值、电池组电压、电流、温度限值等。

图7储能系统PCS电网侧数据界面

本界面用来展示对PCS电网侧数据，主要包括相电压、电流、功率、频率、功率因数等。

图8储能系统PCS交流侧数据界面

本界面用来展示对PCS交流侧数据，主要包括相电压、电流、功率、频率、功率因数、温度值等。同时针对交流侧的异常信息进行告警。

图9储能系统PCS直流侧数据界面

本界面用来展示对PCS直流侧数据，主要包括电压、电流、功率、电量等。同时针对直流侧的异常信息进行告警。

图10储能系统PCS状态界面

本界面用来展示对BMS状态信息，主要包括储能电池的运行状态、系统信息、数据信息以及告警信息等，同时展示当前储能电池的SOC信息。

图12储能电池簇运行数据界面

本界面用来展示对电池簇信息，主要包括储能各模组的电芯电压与温度，并展示当前电芯的小电压、温度值及所对应的位置。

4.6.1.3风电界面

图13风电系统界面

本界面用来展示对风电系统信息，主要包括逆变控制一体机直流侧、交流侧运行状态监测及报警、逆变器及电站发电量统计及分析、电站发电量年有效利用小时数统计、发电收益统计、碳减排统计、风速/风力/环境温湿度监测、发电功率模拟及效率分析；同时对系统的总功率、电压电流及各个逆变器的运行数据进行展示。

4.6.1.4充电桩界面

图14充电桩界面

本界面用来展示对充电桩系统信息，主要包括充电桩用电总功率、交直流充电桩的功率、电量、电量费用，变化曲线、各个充电桩的运行数据等。

4.6.1.5视频监控界面

图15微电网视频监控界面

本界面主要展示系统所接入的视频画面，且通过不同的配置，实现预览、回放、管理与控制等。

4.6.2发电预测

系统应可以通过历史发电数据、实测数据、未来天气预测数据，对分布式发电进行短期、超短期发电功率预测，并展示合格率及误差分析。根据功率预测可进行人工输入或者自动生成发电计划，便于用户对该系统新能源发电的集中管控。

图16光伏预测界面

4.6.3策略配置

系统应可以根据发电数据、储能系统容量、负荷需求及分时电价信息，进行系统运行模式的设置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期计划、需量控制、有序充电、动态扩容等。

图17策略配置界面

4.6.4运行报表

应能查询各子系统、回路或设备指定时间的运行参数，报表中显示电参量信息应包括：各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能等。

图18运行报表

4.6.5实时报警

应具有实时报警功能，系统能够对各子系统中的逆变器、双向变流器的启动和关闭等遥信变位，及设备内部的保护动作或事故跳闸时应能发出告警，应能实时显示告警事件或跳闸事件，包括保护事件名称、保护动作时刻；并应能以弹窗、声音、短信和电话等形式通知相关人员。

图19实时告警

4.6.6历史事件查询

应能够对遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数、电芯温度（锂离子电池）、压力（液流电池）、光照、风速、气压越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。

图20历史事件查询

4.6.7统计报表

具备定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。对微电网与外部系统间电能量交换进行统计分析；对系统运行的节能、收益等分析；具备对微电网供电可靠性分析，包括年停电时间、年停电次数等分析；具备对并网型微电网的并网点进行电能质量分析。

图24统计报表

4.6.8网络拓扑图

系统支持实时监视接入系统的各设备的通信状态，能够完整的显示整个系统网络结构；可在线诊断设备通信状态，发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。

图25微电网系统拓扑界面

本界面主要展示微电网系统拓扑，包括系统的组成内容、电网连接方式、断路器、表计等信息。

4.6.9通信管理

可以对整个微电网系统范围内的设备通信情况进行管理、控制、数据的实时监测。系统维护人员可以通过管理系统的主程序右键打开通信管理程序，然后选择通信控制启动所有端口或某个端口，快速查看某设备的通信和数据情况。通信应支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信规约。

图26通信管理

5.结束语

污水处随着现代科学技术的飞速发展和人民生活水平不断提高，对能源需求量越来越大，传统化石燃料发电已经不能满足社会生产及经济建设需要。而风能、太阳能以及潮汐能等可再生能源成为新时代下炙手不可代的话题。这些清洁型能源被认为是未来世界上具有活力的资源之一；风力发电机组在电力系统中扮演着重要角色并为人们提供了巨大贡献力和动力来源，而且它也可以作为电网的补充设备来进行电能输出与转换工作。

参考文献：

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[3] 李德鑫,董添,常学飞,等.基于变权值自适应滤波的风光储协调优化控制[J].电力建设,2015(4):10,39.

安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5版.

吴见喜.大规模风光发电系统中储能管理策略研究.广州市市政工程设计研究院,2021.