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

在全球能源轉型的大背景下，光伏儲能微電網(wǎng)作為一種以可再生能源為基礎的小型電力系統(tǒng)，正逐漸成為能源領域的研究熱點和發(fā)展重點。它能夠在連接到主電網(wǎng)的狀態(tài)下獨立運行，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。

協(xié)調(diào)控制的必要性：光伏發(fā)電具有波動性與不確定性，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)電功率會顯著降低甚至為零，而在陽光充足時，功率又會大幅增加。這種功率的波動會對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性產(chǎn)生不利影響。儲能系統(tǒng)的引入則可以有效解決這一問題，它能夠?qū)⒐夥l(fā)電多余的能量儲存起來，在光伏發(fā)電功率不足時釋放出來，從而實現(xiàn)能源的平穩(wěn)輸出，保證電力供應的穩(wěn)定性和可靠性。

預測性調(diào)度：利用天氣預測及歷史數(shù)據(jù)學習算法，對短期和中期的能量供需進行預測。通過分析未來的光照強度、溫度等氣象條件，以及歷史相同或類似天氣情況下的光伏發(fā)電量和負荷需求，提前制定出合理的調(diào)度計劃，優(yōu)化分布式電源的輸出功率和儲能裝置的充放電狀態(tài)，以滿足負荷需求。

需求響應策略：依據(jù)實時負荷變化，自動調(diào)整儲能及發(fā)電功率。當負荷需求增加時，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能裝置中的能量；當負荷需求減少時，協(xié)調(diào)控制器可以降低分布式電源的輸出功率或?qū)δ苎b置進行充電，實現(xiàn)需求和供應的動態(tài)平衡。

分層控制策略：通過調(diào)節(jié)輸出功率穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，提高光伏與儲能聯(lián)合智能微電網(wǎng)運行效率。例如，將控制分為多個層次，底層負責對光伏和儲能設備的直接控制，實現(xiàn)最大功率點跟蹤等基本功能；中層根據(jù)系統(tǒng)的運行狀態(tài)和上層的指令，對底層設備進行協(xié)調(diào)和優(yōu)化；上層則從整體上對微電網(wǎng)進行管理和決策，如根據(jù)電網(wǎng)的需求和市場價格制定長期的運行策略等。

4.1概述

安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統(tǒng)具有完善的儲能監(jiān)控與管理功能，涵蓋了儲能系統(tǒng)設備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細信息，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報警管理、統(tǒng)計報表等功能。在應用上支持能量調(diào)度，具備計劃曲線、削峰填谷、需量控制、備用電源等控制功能。系統(tǒng)對電池組性能進行實時監(jiān)測及歷史數(shù)據(jù)分析、根據(jù)分析結果采用智能化的分配策略對電池組進行充放電控制，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)庫采用SQLServer。本系統(tǒng)既可以用于儲能一體柜，也可以用于儲能集裝箱，是專門用于儲能設備管理的一套軟件系統(tǒng)平臺。

4.2適用場合

系統(tǒng)可應用于城市、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)儲能四大應用場景

1）工廠與商場：工廠與商場用電習慣明顯，安裝儲能以進行削峰填谷、需量管理，能夠降低用電成本，并充當后備電源應急；

2）光儲充電站：光伏自發(fā)自用、供給電動車充電站能源，儲能平抑大功率充電站對于電網(wǎng)的沖擊；

3）微電網(wǎng)：微電網(wǎng)具備可并網(wǎng)或離網(wǎng)運行的靈活性，以工業(yè)園區(qū)微網(wǎng)、海島微網(wǎng)、偏遠地區(qū)微網(wǎng)為主，儲能起到平衡發(fā)電供應與用電負荷的作用；

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

4.3系統(tǒng)結構

4.4系統(tǒng)功能

4.4.1實時監(jiān)測

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機界面友好，應能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態(tài)，實時監(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、隔離開關等合、分閘狀態(tài)及有關故障、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：開關狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進行發(fā)電管理，使管理人員實時掌握發(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行功率設置等。

系統(tǒng)應可以對儲能系統(tǒng)進行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進行及時告警，并支持定期的電池維護。

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、風電、儲能、充電樁及總體負荷組成情況，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)信息進行顯示。