破局光伏儲(chǔ)能微電網(wǎng)：協(xié)調(diào)控制與經(jīng)濟(jì)性的雙向探索

在全球能源轉(zhuǎn)型的大背景下，光伏儲(chǔ)能微電網(wǎng)作為一種以可再生能源為基礎(chǔ)的小型電力系統(tǒng)，正逐漸成為能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和發(fā)展重點(diǎn)。它能夠在連接到主電網(wǎng)的狀態(tài)下獨(dú)立運(yùn)行，具有靈活性、可再生能源集成、分布式發(fā)電和智能化管理等特點(diǎn)。

協(xié)調(diào)控制的必要性：光伏發(fā)電具有波動(dòng)性與不確定性，其輸出功率受天氣和光照條件的影響較大。例如，在陰天或夜晚，光伏發(fā)電功率會(huì)顯著降低甚至為零，而在陽(yáng)光充足時(shí)，功率又會(huì)大幅增加。這種功率的波動(dòng)會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性產(chǎn)生不利影響。儲(chǔ)能系統(tǒng)的引入則可以有效解決這一問(wèn)題，它能夠?qū)⒐夥l(fā)電多余的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在光伏發(fā)電功率不足時(shí)釋放出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)能源的平穩(wěn)輸出，保證電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性。

預(yù)測(cè)性調(diào)度：利用天氣預(yù)測(cè)及歷史數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)算法，對(duì)短期和中期的能量供需進(jìn)行預(yù)測(cè)。通過(guò)分析未來(lái)的光照強(qiáng)度、溫度等氣象條件，以及歷史相同或類(lèi)似天氣情況下的光伏發(fā)電量和負(fù)荷需求，提前制定出合理的調(diào)度計(jì)劃，優(yōu)化分布式電源的輸出功率和儲(chǔ)能裝置的充放電狀態(tài)，以滿(mǎn)足負(fù)荷需求。

需求響應(yīng)策略：依據(jù)實(shí)時(shí)負(fù)荷變化，自動(dòng)調(diào)整儲(chǔ)能及發(fā)電功率。當(dāng)負(fù)荷需求增加時(shí)，協(xié)調(diào)控制器可以增加分布式電源的輸出功率或釋放儲(chǔ)能裝置中的能量；當(dāng)負(fù)荷需求減少時(shí)，協(xié)調(diào)控制器可以降低分布式電源的輸出功率或?qū)?chǔ)能裝置進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)需求和供應(yīng)的動(dòng)態(tài)平衡。

分層控制策略：通過(guò)調(diào)節(jié)輸出功率穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，提高光伏與儲(chǔ)能聯(lián)合智能微電網(wǎng)運(yùn)行效率。例如，將控制分為多個(gè)層次，底層負(fù)責(zé)對(duì)光伏和儲(chǔ)能設(shè)備的直接控制，實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤等基本功能；中層根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和上層的指令，對(duì)底層設(shè)備進(jìn)行協(xié)調(diào)和優(yōu)化；上層則從整體上對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行管理和決策，如根據(jù)電網(wǎng)的需求和市場(chǎng)價(jià)格制定長(zhǎng)期的運(yùn)行策略等。

4.1概述

安科瑞Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具有完善的儲(chǔ)能監(jiān)控與管理功能，涵蓋了儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細(xì)信息，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢(xún)與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。在應(yīng)用上支持能量調(diào)度，具備計(jì)劃曲線(xiàn)、削峰填谷、需量控制、備用電源等控制功能。系統(tǒng)對(duì)電池組性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及歷史數(shù)據(jù)分析、根據(jù)分析結(jié)果采用智能化的分配策略對(duì)電池組進(jìn)行充放電控制，優(yōu)化了電池性能，提高電池壽命。系統(tǒng)支持Windows操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQLServer。本系統(tǒng)既可以用于儲(chǔ)能一體柜，也可以用于儲(chǔ)能集裝箱，是專(zhuān)門(mén)用于儲(chǔ)能設(shè)備管理的一套軟件系統(tǒng)平臺(tái)。

4.2適用場(chǎng)合

系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無(wú)電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

工商業(yè)儲(chǔ)能四大應(yīng)用場(chǎng)景

1）工廠(chǎng)與商場(chǎng)：工廠(chǎng)與商場(chǎng)用電習(xí)慣明顯，安裝儲(chǔ)能以進(jìn)行削峰填谷、需量管理，能夠降低用電成本，并充當(dāng)后備電源應(yīng)急；

2）光儲(chǔ)充電站：光伏自發(fā)自用、供給電動(dòng)車(chē)充電站能源，儲(chǔ)能平抑大功率充電站對(duì)于電網(wǎng)的沖擊；

3）微電網(wǎng)：微電網(wǎng)具備可并網(wǎng)或離網(wǎng)運(yùn)行的靈活性，以工業(yè)園區(qū)微網(wǎng)、海島微網(wǎng)、偏遠(yuǎn)地區(qū)微網(wǎng)為主，儲(chǔ)能起到平衡發(fā)電供應(yīng)與用電負(fù)荷的作用；

4）新型應(yīng)用場(chǎng)景：工商業(yè)儲(chǔ)能探索融合發(fā)展新場(chǎng)景，已出現(xiàn)在5G基站、換電重卡、港口岸電等眾多應(yīng)用場(chǎng)景。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

4.4.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

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(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。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(wú)功功率、總功率因數(shù)、頻率和正向有功電能累計(jì)值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開(kāi)關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)時(shí)掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲(chǔ)能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲(chǔ)能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)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(chǔ)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(chǔ)能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。