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品牌 | 安科瑞 |
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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先进经验,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Modbus RTU、Modbus TCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT 等通信规约。
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。
3系统功能需求:
1) 数据采集及处理:通过光伏、风力发电设备、储能设备、充电桩、负荷及辅助设备等实时采集现场各种电参数、开关量及温度量、电能抄表值等;
2) 实时监控:实时监控微电网系统的综合数据、系统性能、功率辐射曲线、上网电量与发电量、系统损耗等,及时掌握微电网系统的整体运行水平,包括对光伏逆变器、储能变流器、充电桩、主接线、通讯状态等的实时监控;
3) 画面显示:各子系统的发用电信息与状态、各回路的合、分状态、变位信息、保护设备动作及复归信息、交直流系统及所用变系统的信息、各测量值的实时数据、系统拓扑、各种告警、运行曲线、环境数据等信息;
4) 智能控制策略:包括峰谷策略、最大需量策略、平滑出力、计划曲线策略、防逆流策略、自定义控制策略等;
5) 记录功能:具有电压、电流、功率、电能以及事故、告警事件等各种历史数据的存储功能,以供查询、分析、打印;
6) 报警处理:用户可以根据自己的需要分类筛选有关报警,并将报警归纳于不同的报警窗口。同时通过告警异常事件进行管理,为设备性能的评估、准确判断故障、提供支持;通过事故追忆和事故重演,可分析事故发生原因,避免事故的再次发生,保证系统安全稳定运行;
7) 应具有完善的用户权限管理功能,避免越权操作,同时支持对操作密码进行设置,为系统的遥控/遥调等操作安全性提供保障;
8) 曲线分析功能:可以曲线形式展示实时数据库和历史数据库中的模拟量、电度量数据,以便分析其当前运行状态及有关历史趋势;
9) 报表统计功能:通过报表,可以方便分析供电系统及各回路运行参数,形成运行日报、月报、电能统计日报、月报、年报。
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:
图1 典型微电网能量管理系统组网方式
5. 系统功能
1.1 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,实时监测光伏、风电、储能、充电桩等各回路电压、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:相电压、线电压、三相电流、有功/无功功率、视在功率、功率因数、频率、有功/无功电度、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
1.2 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。
1.3 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PCS状态信息,主要包括通讯状态、运行状态、STS运行状态及STS故障告警等。
图 11 储能电池状态界面
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,并展示当前电芯的最大、最小电压、温度值及所对应的位置。
1.4 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。
1.5 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。
1.6 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。
1.7 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、防逆流、有序充电、动态扩容等。
1,无新能源消纳
没有配备光伏,BESS即用以下策略,当市电异常时,储能离网运行,SOC 剩余电量不满足离网需求情况下需要EMS控制来启动柴发,市电正常则回到并网。
2,有新能源消纳
自发自用 光伏发电优先提供给负载,当光伏功率大于负载功率时,多余的电量给BESS 充电,当光伏功率小于负载功率时,光伏和 BESS 放电同时给负载供电,当光伏和 BESS 放电都不满足负载功率时,光伏、BESS 和市电同时给负载供电。
电池优先 光伏发电优先给 BESS 充电,多余的能量给负载,PV 不足以供给电池和负载时,电网给负载提供剩余能量。
具体策略根据项目实际情况(如储能柜数量、负载功率、光伏系统能力等)进行接口适配和策略调整,同时支持定制化需求。
图 16 策略配置界面
1.8 运行报表
应能查询各子系统、回路或设备时间的运行参数,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、尖峰平谷时段电量等。
图 17 运行报表
1.9 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 18 实时告警
1.10 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 19 历史事件查询
1.11 电能质量监测
应可以对整个微电网系统的电能质量包括稳态状态和暂态状态进行持续监测,使管理人员实时掌握供电系统电能质量情况,以便及时发现和消除供电不稳定因素。
1)在供电系统主界面上应能实时显示各电能质量监测点的监测装置通信状态、各监测点的A/B/C相电压总畸变率、三相电压不平衡度和正序/负序/零序电压值、三相电流不平衡度和正序/负序/零序电流值;
2)谐波分析功能:系统应能实时显示A/B/C三相电压总谐波畸变率、A/B/C三相电流总谐波畸变率、奇次谐波电压总畸变率、奇次谐波电流总畸变率、偶次谐波电压总畸变率、偶次谐波电流总畸变率;应能以柱状图展示2-63次谐波电压含有率、2-63次谐波电压含有率、0.5~63.5次间谐波电压含有率、0.5~63.5次间谐波电流含有率;
3)电压波动与闪变:系统应能显示A/B/C三相电压波动值、A/B/C三相电压短闪变值、A/B/C三相电压长闪变值;应能提供A/B/C三相电压波动曲线、短闪变曲线和长闪变曲线;应能显示电压偏差与频率偏差;
4)功率与电能计量:系统应能显示A/B/C三相有功功率、无功功率和视在功率;应能显示三相总有功功率、总无功功率、总视在功率和总功率因素;应能提供有功负荷曲线,包括日有功负荷曲线(折线型)和年有功负荷曲线(折线型);
5)电压暂态监测:在电能质量暂态事件如电压暂升、电压暂降、短时中断发生时,系统应能产生告警,事件能以弹窗、闪烁、声音、短信、电话等形式通知相关人员;系统应能查看相应暂态事件发生前后的波形。
6)电能质量数据统计:系统应能显示1min统计整2h存储的统计数据,包括均值、最大值、最小值、95%概率值、方均根值。
7)事件记录查看功能:事件记录应包含事件名称、状态(动作或返回)、波形号、越限值、故障持续时间、事件发生的时间。
图 20 微电网系统电能质量界面
1.12 遥控功能
应可以对整个微电网系统范围内的设备进行远程遥控操作。系统维护人员可以通过管理系统的主界面完成遥控操作,并遵循遥控预置、遥控返校、遥控执行的操作顺序,可以及时执行调度系统或站内相应的操作命令。
图 21 遥控功能
1.13 曲线查询
应可在曲线查询界面,可以直接查看各电参量曲线,包括三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数、SOC、SOH、充放电量变化等曲线。
图 22 曲线查询
1.14 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发电、用电、充放电情况,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 23 统计报表
1.15 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 24 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。
1.16 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Modbus RTU、Modbus TCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104 、MQTT等通信规约。
图 25 通信管理
1.17 用户权限管理
应具备设置用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作(如遥控操作,运行参数修改等)。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限,为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。
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