光儲充微電網(wǎng)系統(tǒng)在工業(yè)園區(qū)的應(yīng)用

大力發(fā)展可再生能源已成為全球性的能源戰(zhàn)略，微電網(wǎng)技術(shù)是提高可再生能源發(fā)電靈活性和可控性的有效途徑，但微電網(wǎng)的技術(shù)復(fù)雜性和經(jīng)濟(jì)性一直制約其規(guī)模化推廣使用。并且隨著可再生能源的規(guī)模化發(fā)展，我國大電網(wǎng)存在著越來越嚴(yán)重的安全性和可靠性問題，目前微電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用主要還是國家相關(guān)示范工程，技術(shù)商業(yè)應(yīng)用尚未清晰，行業(yè)還處于系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究階段。

1園區(qū)光儲充微電網(wǎng)的必要性

隨著近幾年光伏及充電樁迅速發(fā)展，城市電氣化的不斷深入，規(guī)模化的光伏電站及充電站對城市電網(wǎng)的沖擊尤為突出[9]。利用光儲充微電網(wǎng)進(jìn)行功率調(diào)整對區(qū)域性配電網(wǎng)顯得越來越重要，本文針對工業(yè)園區(qū)光儲充微電網(wǎng)進(jìn)行分析，具體如下。

1）光伏電站角度。當(dāng)前很多公司建設(shè)光伏電站，卻并未考慮到光伏電站對電網(wǎng)產(chǎn)生的影響，并且自給率很低。大規(guī)模應(yīng)用對電網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大沖擊，使得國網(wǎng)公司對光伏并入電網(wǎng)進(jìn)行一定的限制。

2）充電站角度。充電站易出現(xiàn)集中性額定功率充電，產(chǎn)生用電高峰，對電網(wǎng)造成一定的波動，可通過增配儲能來進(jìn)行有效地。

3）配電網(wǎng)角度。由于城市初期配電線路的容量規(guī)劃并未考慮大規(guī)模充電樁的建設(shè)，充電樁對電網(wǎng)產(chǎn)生的負(fù)荷壓力，使得變壓器及配網(wǎng)線路不得不進(jìn)行改造。故可增加儲能及光伏使得充電站在用電高峰從電網(wǎng)側(cè)需求功率大大減少，實(shí)現(xiàn)線路上的負(fù)荷平移，符合電網(wǎng)初期建設(shè)投入及穩(wěn)定性。而且對于計(jì)劃或非計(jì)劃（包括突發(fā)災(zāi)害）而導(dǎo)致的停電，儲能也可提供一定的后備保障，提高電網(wǎng)的健壯性。

4）經(jīng)濟(jì)角度。園區(qū)用電和充電站的峰谷用電量及峰谷電價(jià)差距大。可通過園區(qū)加入儲能，建設(shè)園區(qū)光儲微電網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)峰谷填移。投資者只需幾年便可收回成本，取得收益。而且隨著國家對儲能補(bǔ)貼的制定及光伏平價(jià)上網(wǎng)，建設(shè)園區(qū)光儲微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性更為明顯。

5）綜合需求角度。隨著近幾年光伏、新能源汽車和儲能的迅猛發(fā)展，各工業(yè)園都會選擇在本園區(qū)投資建設(shè)光伏、充電樁亦或儲能。但建設(shè)光伏、充電樁和儲能的廠家大都是孤立的，沒有進(jìn)行各系統(tǒng)功率的協(xié)調(diào)。本系統(tǒng)解決的就是綜合各系統(tǒng)功能，可自由組合，充分發(fā)揮光伏電站、充電站和儲能的功能，能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

2園區(qū)光儲充微電網(wǎng)系統(tǒng)

由于工業(yè)園區(qū)和充電站的占地面積比較大，無須考慮占地問題，是建設(shè)光儲充微電網(wǎng)系統(tǒng)的良好條件。

本系統(tǒng)接入示意圖如圖1所示。采用三相交流母線的方式，將各光伏子系統(tǒng)、儲能子系統(tǒng)及充電樁通過交流母線聯(lián)絡(luò)在一起，并于電網(wǎng)側(cè)并網(wǎng)接入。微電網(wǎng)監(jiān)控裝置可對微電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測與控制，主要包括監(jiān)測配電網(wǎng)功率和電能質(zhì)量，對光伏電站數(shù)據(jù)采集和必要時(shí)的功率限制，通過對儲能電站充放電控制進(jìn)行峰谷填移，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益，對充電站的數(shù)據(jù)采集并進(jìn)行功率分配。而云平臺管理則可通過微電網(wǎng)監(jiān)控裝置獲取的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、預(yù)測分析和優(yōu)化調(diào)度，并且可對微電網(wǎng)監(jiān)控裝置的下發(fā)命令，實(shí)時(shí)控制各子系統(tǒng)。園區(qū)光儲充微電網(wǎng)接入示意圖如圖1所示。

圖1園區(qū)光儲充微電網(wǎng)接入示意圖

3相關(guān)控制策略

.       削峰填谷：配合儲能設(shè)備、低充高放

.       需量控制：能量儲存、充放電功率跟蹤

.       備用電源

.       柔性擴(kuò)容：短期用電功率大于變壓器容量時(shí)，儲能放電，滿足負(fù)載用能要求

4核心功能

1）多種協(xié)議

支持多種規(guī)約協(xié)議，包括：ModbusTCP/RTU、DL/T645-07/97、IEC60870-5-101/103/104、MQTT、CDT、第三方協(xié)議定制等。

2）多種通訊方式

支持多種通信方式：串口、網(wǎng)口、WIFI、4G。

3）通信管理

提供通信通道配置、通信參數(shù)設(shè)定、通信運(yùn)行監(jiān)視和管理等。提供規(guī)約調(diào)試的工具，可監(jiān)視收發(fā)原碼、報(bào)文解析、通道狀態(tài)等。

4）智能策略

系統(tǒng)支持自定義控制策略，如削峰填谷、需量控制、動態(tài)擴(kuò)容、后備電源、平抑波動、有序充電、逆功率保護(hù)等策略，保障用戶的經(jīng)濟(jì)性與安全性。

5）全量監(jiān)控

覆蓋傳統(tǒng)EMS盲區(qū)，可接入多種協(xié)議和不同廠家設(shè)備實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)制，實(shí)現(xiàn)環(huán)境、安防、消防、視頻監(jiān)控、電能質(zhì)量、計(jì)量、繼電保護(hù)等多系統(tǒng)和設(shè)備的全量接入。

5系統(tǒng)功能

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)荷情況，體現(xiàn)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、告警信息、收益、環(huán)境等。

.       儲能監(jiān)控

系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)：電參量數(shù)據(jù)、充放電量數(shù)據(jù)、節(jié)能減排數(shù)據(jù)；

運(yùn)行模式：峰谷模式、計(jì)劃曲線、需量控制等；

統(tǒng)計(jì)電量、收益等數(shù)據(jù)；

儲能系統(tǒng)功率曲線、充放電量對比圖，實(shí)時(shí)掌握儲能系統(tǒng)的整體運(yùn)行水平。

.       光伏監(jiān)控

光伏系統(tǒng)總出力情況

逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警

逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析

并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)

電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)，識別低效發(fā)電電站；

發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)(補(bǔ)貼收益、并網(wǎng)收益)

輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測

并網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測及分析

.       光伏預(yù)測

以海量發(fā)電和環(huán)境數(shù)據(jù)為根源，以高精度數(shù)值氣象預(yù)報(bào)為基礎(chǔ)，采用多維度同構(gòu)異質(zhì)BP、LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)光功率預(yù)測方法。

時(shí)間分辨率：15min

超短期未來4h預(yù)測精度＞90%

短期未來72h預(yù)測精度＞80%

短期光伏功率預(yù)測

超短期光伏功率預(yù)測

數(shù)值天氣預(yù)報(bào)管理

誤差統(tǒng)計(jì)計(jì)算

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理

歷史數(shù)據(jù)管理

光伏功率預(yù)測數(shù)據(jù)人機(jī)界面

.       風(fēng)電監(jiān)控

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)總出力情況

逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警

逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析

并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)

電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)，識別低效發(fā)電電站；

發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)(補(bǔ)貼收益、并網(wǎng)收益)

風(fēng)力/風(fēng)速/氣壓/環(huán)境溫濕度監(jiān)測

并網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測及分析

.       充電樁系統(tǒng)

實(shí)時(shí)監(jiān)測充電系統(tǒng)的充電電壓、電流、功率及各充電樁運(yùn)行狀態(tài)；

統(tǒng)計(jì)各充電樁充電量、電費(fèi)等；

針對異常信息進(jìn)行故障告警；

根據(jù)用電負(fù)荷柔性調(diào)節(jié)充電功率。

.       電能質(zhì)量

對整個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測。如電壓諧波、電壓閃變、電壓不平衡等穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)和電壓暫升/暫降、電壓中斷暫態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測分析及錄波展示，并對電壓、電流瞬變進(jìn)行監(jiān)測。

6設(shè)備選型

6結(jié)束語

本文針對園區(qū)光儲充微電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行研究，分析了其必要性，研究了園區(qū)光儲充微電網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)，通信技術(shù)，提出了一種并離網(wǎng)模式及切換的方案，基于此方案提出了順序控制策略。*后分析園區(qū)光儲充微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性，為將來園區(qū)光儲充微電網(wǎng)商業(yè)化發(fā)展提供技術(shù)基礎(chǔ)。