胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘 要：隨著(zhù)全球能源結構的轉型和可再生能源的快速發(fā)展，儲能技術(shù)逐漸成為調節能源供需、提高能源利用效率的關(guān)鍵環(huán)節，在這一背景下，分布式儲能系統應運而生，成為應對能源不穩定性與波動(dòng)性的有效手段。分布式儲能借助小型化、模塊化的儲能設備，能夠在用戶(hù)端進(jìn)行能量的存儲與釋放，從而實(shí)現對局部電網(wǎng)的靈活調節，這種系統不僅能夠有效平衡可再生能源（如太陽(yáng)能和風(fēng)能）在發(fā)電過(guò)程中的間歇性和不穩定性，還能在電力需求高峰時(shí)提供可靠的電力支持，減輕對電網(wǎng)的壓力。本文介紹了安科瑞Acrel-1000DP分布式儲能監控系統在浙江嘉興晉億實(shí)業(yè)5MW分布式儲能項目中的應用，該系統通過(guò)設計控制策略?xún)?yōu)化了企業(yè)的能源管理，可以有效降低電力成本、確保生產(chǎn)活動(dòng)的連續性和穩定性。

關(guān)鍵詞：分布式儲能；控制策略；能源管理

1. 項目概述

晉億實(shí)業(yè)股份有限公司位于浙江省嘉興市嘉善縣惠民街道松海路66號廠(chǎng)區，屬于220kV東云變供區，由東云變35kV晉流683線(xiàn)供電。

晉億實(shí)業(yè)5MW分布式儲能項目（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“本項目"）是某新能源科技有限公司在晉億實(shí)業(yè)廠(chǎng)區內空地新建的一期規模為5MW/10MWh的鉛碳電池儲能系統（已取得備案2401-330421-04-01-898044），接入晉億實(shí)業(yè)股份有限公司配電房10kV母線(xiàn)。儲能系統平時(shí)用以給晉億實(shí)業(yè)股份有限公司廠(chǎng)區日常生產(chǎn)負荷削峰填谷，運行模式為每天固定時(shí)間“兩充兩放"，充電時(shí)間為0:00-7:00、11：00-13:00，放電時(shí)間為9:00-11:00、15:00-17:00，正常情況下儲能系統所發(fā)電量“自發(fā)自用，不上網(wǎng)"。

2. 配電房現狀

晉億實(shí)業(yè)股份有限公司廠(chǎng)區內建設有35kV配電房1座，變壓器2臺，1#主變容量12500kVA，2#主變容量5000kVA，10kV采用單母分段接線(xiàn)模式。

負荷方面，2023年晉億實(shí)業(yè)股份有限公司年最大下送功率約14.4MW，最大負載率約為82.44%，年平均負載率約68.57%；電源方面，晉億實(shí)業(yè)目前已有5.03MWp光伏接入10kVI段母線(xiàn)上，通過(guò)1#主變上傳至35kV晉流683線(xiàn)。

 圖2.1配電房現狀電氣主接線(xiàn)

3. 分布式儲能設計

本項目在嘉善縣惠民街道松海路66號晉億實(shí)業(yè)廠(chǎng)區配電房東南側空地位置建造5MW/10MWh儲能項目工程，距離晉億實(shí)業(yè)股份有限公司距離約100米。

儲能單元由儲能一體柜、變壓器、匯流站組成。本項目配置儲能容量為186kW/372kWh的磷酸鐵鋰儲能一體柜27臺，3000kVA變壓器1臺，2500kVA變壓器1臺，并建設一座10kV開(kāi)關(guān)艙。本次15套186kW/372kWh（即2790kW/5580kWh）的磷酸鐵鋰儲能一體柜接入1臺3000kVA升壓變，12套186kW/372kWh（即2232kW/4464kWh）的磷酸鐵鋰儲能一體柜接入1臺2500kVA升壓變，將直流電逆變?yōu)?/span>690V交流電，最后升壓變高壓側以10kV電壓等級接入2座10kV開(kāi)關(guān)艙的進(jìn)線(xiàn)柜。

 圖3.1 儲能站接入電氣主接線(xiàn)圖

 圖3.2 儲能站平面布置圖

4. 技術(shù)方案

本項目引入Acrel-1000DP分布式儲能監控系統，對整個(gè)儲能站進(jìn)行監測控制，并通過(guò)設計控制策略做到削峰填谷，即在電價(jià)處于峰價(jià)時(shí)放電，電價(jià)處于谷價(jià)時(shí)充電，每天固定時(shí)間兩充兩放，通過(guò)峰谷差價(jià)回收投資。

儲能10kV開(kāi)關(guān)艙進(jìn)線(xiàn)柜配置線(xiàn)路保護裝置，做到階段式方向過(guò)流保護；并網(wǎng)柜配備防孤島保護裝置，在非計劃孤島情況下使儲能系統脫離電網(wǎng)側；就地箱變配備箱變測控裝置，實(shí)時(shí)監測變壓器的運行狀態(tài)，收集電流、電壓、溫度等關(guān)鍵參數，并通過(guò)數據分析及時(shí)發(fā)現潛在故障，同時(shí)裝置也支持遠程監控和數據傳輸。

儲能電站接入系統后，接入嘉善調度。本項目采用光纖以太網(wǎng)技術(shù)通信方式，光纜線(xiàn)路為：晉億實(shí)業(yè)儲能電站—光通信—東云變—光通信—嘉善供電公司，儲能站接入光纖須配置光端機、路由器以及電力專(zhuān)用縱向加密裝置。

4.1. 安全自動(dòng)裝置

1）AM6-FE頻率電壓緊急控制裝置

裝置能夠實(shí)時(shí)監測電網(wǎng)的頻率和電壓，一旦檢測到超出設定范圍的異常情況，立即啟動(dòng)控制策略，通過(guò)調整發(fā)電機出力、切除部分負荷或投入補償設備等方式，快速恢復電網(wǎng)的頻率和電壓至正常水平，確保電力供應的連續性和可靠性。

2）AM5SE-IS防孤島裝置

在電網(wǎng)失電的情況下，分布式電源未能夠及時(shí)與電網(wǎng)斷開(kāi)連接，會(huì )形成孤島狀態(tài)，這種狀態(tài)可能造成分布式電源不可控、電網(wǎng)恢復時(shí)的電壓和頻率不匹配等問(wèn)題，也可能導致電力工作人員在不知情的情況下進(jìn)行危險的操作。防孤島裝置通過(guò)實(shí)時(shí)監測電網(wǎng)狀態(tài)，一旦檢測到電網(wǎng)斷電，能夠在規定的時(shí)間內迅速切斷分布式電源與電網(wǎng)的連接，從而保障電網(wǎng)的安全運行和維修人員的人身安全。

4.2. 箱變測控裝置

AM6-PWC箱變測控裝置是集保護、測控、通訊一體化的裝置，全稱(chēng)為箱式變電站測控裝置，用于箱變的監控和控制。裝置能夠對變壓器的溫度、電流、電壓、負荷等關(guān)鍵參數進(jìn)行全面監測，通過(guò)實(shí)時(shí)分析及時(shí)發(fā)現設備故障及潛在的安全隱患，同時(shí)，裝置還具備過(guò)載保護、短路保護、過(guò)溫保護等保護功能與遠程監控、數據傳輸功能。

4.3. 控制策略

設計儲能充放電原則是在尖峰時(shí)段全部放電，高峰時(shí)段根據負荷情況調整儲能變流器功率，保證儲能電池電量全部消納。為防止電池充電過(guò)程中晉億實(shí)業(yè)配變負荷過(guò)大超過(guò)限額，或者正常運行時(shí)配變負荷過(guò)小導致儲能放電上送，對配變負荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，為儲能系統設定充/放電負荷限值P充和P放。

電價(jià)處于谷價(jià)且P配變＜P充時(shí)，儲能系統進(jìn)行充電；

電價(jià)處于峰價(jià)且P配變＞P放時(shí)，儲能系統進(jìn)行放電。

 圖4.1 儲能系統運行控制策略

5. 系統結構

本項目系統結構采用分層分布式架構，能夠高效、穩定地運行，滿(mǎn)足現代工業(yè)自動(dòng)化的需求，為企業(yè)提供強有力的技術(shù)支持，主要分為站控層、通信層和設備層三個(gè)核心部分：

站控層作為系統的管理與控制中心，承擔著(zhù)對整個(gè)系統的集中監控和管理功能。操作員可以通過(guò)該層實(shí)時(shí)監測系統狀態(tài)，進(jìn)行數據分析與處理。

通信層負責信息傳遞與數據交互，確保各個(gè)設備和系統組件之間能夠無(wú)縫連接與協(xié)同工作。此層不僅支持多種網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，還能夠根據實(shí)際應用場(chǎng)景的不同規模和需求進(jìn)行靈活調整，極大地增強了系統的靈活性和可擴展性。

設備層包含各種硬件設備，是系統的基礎執行單元。這些設備不僅負責實(shí)時(shí)采集現場(chǎng)數據，還能根據上級指令執行控制操作，是實(shí)現自動(dòng)化操作的核心組成部分。

 圖5.1系統拓撲圖

項目配置設備清單如下表所示：

表5.1 方案設備列表

6. 現場(chǎng)圖片

7. 系統功能

7.1. 系統總覽

主要展示本系統的儲能裝機容量、儲能當前充放電量、收益、SOC變化曲線(xiàn)以及電量變化曲線(xiàn)。

圖7.1 系統總覽

7.2. PCS監控

PCS作為儲能系統與電網(wǎng)之間的橋梁，負責控制電池的充放電過(guò)程，將電池存儲的直流電能轉換為交流電能，或者將交流電能轉換為直流電能以存儲在電池中。系統監測顯示PCS的運行狀態(tài)、運行參數限值，交直流側的運行狀態(tài)、運行參數數據，系統對PCS的監控是確保儲能系統高效、安全運行的關(guān)鍵。

 圖7.2 PCS狀態(tài)監測界面

7.3. 電池監控

系統的電池監控是確保電池組安全、高效運行的關(guān)鍵。通過(guò)實(shí)時(shí)監測電池的電壓、電流、溫度等關(guān)鍵參數，電池管理系統（BMS）能夠及時(shí)調整電池的工作狀態(tài)，延長(cháng)電池的使用壽命，并提高整個(gè)系統的效率和安全性。

 圖7.3 電池簇監控界面

7.4. 策略配置

通過(guò)策略配置，系統可以根據電網(wǎng)需求、可再生能源發(fā)電特性以及用戶(hù)用電模式，自動(dòng)調整充放電行為，以達到削峰填谷、提高電網(wǎng)穩定性、降低運行成本等目的。

 圖7.4 策略配置界面

8. 結語(yǔ)

在當前能源轉型的背景下，分布式儲能系統與新能源發(fā)電的結合，正逐漸成為電力市場(chǎng)中一種重要的解決方案。通過(guò)合理設計控制策略，系統能夠有效地與電網(wǎng)價(jià)格進(jìn)行互動(dòng)，實(shí)現峰谷套利和平滑輸出，從而提升整體電力系統的經(jīng)濟性和穩定性。此外，隨著(zhù)智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，系統的控制策略可以進(jìn)一步優(yōu)化，這種基于大數據和人工智能的控制方式，將為分布式儲能的經(jīng)濟效益和操作效率提供強有力的支持?？偟膩?lái)說(shuō)，分布式儲能系統結合新能源發(fā)電的解決方案，不僅為電力市場(chǎng)帶來(lái)了新的盈利模式，也為實(shí)現可持續發(fā)展目標貢獻了重要力量。

參考文獻

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