1緒論

在新能源的概念下，可以將其定義為：新能源是指具有一定能量的清潔的可再生能源,，它是一種新型的可持續(xù)發(fā)展的資源和能源。生物質(zhì)能是借助各類綠色植物的光合作用實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換,。地?zé)崮苤饕獊碓从诘厍蛉蹘r內(nèi)部存在的天然熱能,，海洋能通常涵蓋了波浪能、潮汐能等等,。成本是對(duì)資源消耗展開化運(yùn)算的計(jì)量方法,，不但涉及資金費(fèi)用的消耗，還包括人力資源與物力資源的成本,。成本作為產(chǎn)品價(jià)格的定價(jià)條件,，其承擔(dān)著彰顯企業(yè)管理水準(zhǔn)、經(jīng)營業(yè)績和競爭實(shí)力的關(guān)鍵角色,。各項(xiàng)產(chǎn)品的材料消耗,、生產(chǎn)力及能源消耗量等均貫穿于企業(yè)經(jīng)營管理的全過程當(dāng)中，并利用成本指標(biāo)體現(xiàn)在大眾視界中,。在社會(huì)發(fā)展的過程中,，能源是人類生存和活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是經(jīng)濟(jì)增長的重要?jiǎng)恿?。在過去的幾十年里,，化石燃料的大量消耗和環(huán)境污染的問題一直沒有得到解決,，人們開始尋求新的清潔可再生能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石油、煤炭等能源資源,。近年來,，風(fēng)能、太陽能等新型可再生能源的開發(fā)利用越來越受到重視,，我國已經(jīng)把風(fēng)電作為未來電力系統(tǒng)建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目,。

2分析新能源的概述

2.1分析新能源的含義

我國的傳統(tǒng)化石能源主要是有煤炭、石油和天然氣,，其中煤的儲(chǔ)量占據(jù)總儲(chǔ)量的百分之七十左右,，而可再生的煤量約占總產(chǎn)量的百分之六十以上，大約占據(jù)全國總產(chǎn)煤量的百分之五到百分之十,。由于燃燒時(shí)產(chǎn)生了大量的污染物（如二氧化硫,，NOx,CH4)，導(dǎo)致環(huán)境污染嚴(yán)重,。因此,，開發(fā)新型的潔凈高效的可替代的清潔環(huán)保的電力系統(tǒng)，減少對(duì)常規(guī)電源的依賴性,，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排,，提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，是電網(wǎng)公司的重要任務(wù),。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中,，主要使用的都是風(fēng)能、太陽能,、水能等,。而這些都是電能，它們都不能被替代,，所以人們把目光轉(zhuǎn)向了其他的領(lǐng)域一光伏發(fā)電,。風(fēng)能作為目前世界上豐富的可用能源，它也是取之不盡,、用之不竭的重要來源,。但是，由于其自身存在的局限性,，導(dǎo)致了它的開發(fā)利用受到很大限制,。因此，要想使風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)得到更好的應(yīng)用,，就需要對(duì)其進(jìn)行更深入的研究與探索,。

2.2分析新能源發(fā)電的現(xiàn)狀

對(duì)于我國而言，是存在著比較豐富的風(fēng)能儲(chǔ)量,，其中太陽能的開發(fā)和應(yīng)用是大的優(yōu)勢之一,，在以往的二十年中,，光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度是快的。在二零一一年,，光伏發(fā)電的總裝機(jī)容量達(dá)到了三萬千瓦,，占全國總發(fā)電量的百分之零點(diǎn)五。但是由于技術(shù)的落后和成本的高低等因素,，導(dǎo)致目前的風(fēng)力發(fā)電的規(guī)模一直不能滿足市場的需求量,。我國的新能源發(fā)電的開發(fā)與應(yīng)用起步較晚，在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下,，對(duì)傳統(tǒng)的火力發(fā)電的依賴性很強(qiáng),，而且由于新能源資源分布不均勻，導(dǎo)致了新能源的利用率較低,，這也限制了其使用范圍,。

3分析分布式新能源發(fā)電中的儲(chǔ)能系統(tǒng)工作模式

系統(tǒng)能源管理的過程中，關(guān)鍵的參數(shù)主要包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容：一是電池的超前狀態(tài),；二是超級(jí)電容器,。在物理算法中，超電容器和單電壓的平方形成正比例的關(guān)系,，因此可以推出能夠通過測量超電容器的單電壓獲取剩余容量,。但需要特別注意的是，電池在工作過程中,，剩余容量和單電壓兩者之間并不存在明確的函數(shù)關(guān)系,，在此情況下就需要采取間接測量法。分布式新能源發(fā)電中的儲(chǔ)能系統(tǒng)使用的是系統(tǒng)系數(shù)積分法與卡門過濾器,，從而實(shí)現(xiàn)在電池的線上能夠計(jì)算出SOC,。對(duì)此進(jìn)行簡要的分析與討論，根據(jù)相關(guān)預(yù)測,，如果將電力容量的SOC正常狀態(tài)設(shè)定為百分之二十到百分之九十之間，那么低容量可能為百分之二十以下,，高容量則為百分之九十以上,。可以得出在實(shí)際應(yīng)用過程中會(huì)存在諸如SOC的百分之三十到百分之九十,、電池,、低容量以及高容量等多種模式。當(dāng)采用同一種控制策略應(yīng)對(duì)所有模式時(shí),，檢查電池的SOC,、超級(jí)電容器以及系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間之外的電網(wǎng)，就可以明確分布式新能源中儲(chǔ)存能量所需的控制策略,。如圖1所示,，AC/DC總線混合發(fā)電系統(tǒng),，主要借助太陽能和風(fēng)力發(fā)電，通常情況下,，在實(shí)際運(yùn)行過程中,，高的跟蹤狀態(tài)則為太陽能與風(fēng)力發(fā)電輸出處于快速的變化因素。例如,，在天氣情況良好的狀態(tài)下,，采用超級(jí)電容器作為能源儲(chǔ)存設(shè)備。在此之外分布式的新能源發(fā)電中,，儲(chǔ)能系統(tǒng)為了可以促進(jìn)其在孤島狀態(tài)下處于長期和穩(wěn)定的運(yùn)行模式,，則是需要采用長期能量儲(chǔ)存的裝置，通過合理的應(yīng)用大容量的電池,，例如612V/65Hz,。應(yīng)明確的是，根據(jù)兩種不同的能源儲(chǔ)存單元的自身特點(diǎn),、外部電網(wǎng)實(shí)際狀況以及剩余容量情況等,，分別采用針對(duì)性的控制策略。

圖1交流混合母線分布式發(fā)電系統(tǒng)

4分析各種各樣工作模式下的電能管理策略

4.1分析儲(chǔ)能系統(tǒng)處于正常模式的情況

對(duì)于這種模式而言,，是為常見的工作模式,，此時(shí)電池的剩余容量和超級(jí)電容都是維持在正常狀態(tài)中，但是因?yàn)樾履茉窗l(fā)電系統(tǒng)采用的太陽能和風(fēng)能發(fā)電模式都是具有著間歇性的特點(diǎn),，所以實(shí)際運(yùn)行時(shí)容易出現(xiàn)本地載荷驟然降低或增加的突發(fā)情況,。當(dāng)出現(xiàn)此種情況時(shí)，勢必會(huì)導(dǎo)致發(fā)電系統(tǒng)輸出功率發(fā)生高頻波動(dòng),。并且同時(shí)又因?yàn)樾铍姵匮b置需要比較長的時(shí)間來完成充電或是放點(diǎn)過程,，就難以及時(shí)有效的控制此種高頻波動(dòng)。所以,，就應(yīng)當(dāng)充分利用超級(jí)電容控制這部分波動(dòng)功率,。除此之外，在分布式新能源發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)處在孤島條件或并網(wǎng)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí),，同樣可以對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)中的功率采取上述能量管理策略進(jìn)行合理的配置,，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況產(chǎn)生出實(shí)際所需功率。同時(shí)能夠通過合理調(diào)節(jié)增益K的方式,，實(shí)現(xiàn)有效分配超級(jí)電容與蓄電池兩種儲(chǔ)能裝置所輸出的功率,。例如，當(dāng)超級(jí)電容剩余較大的容量時(shí),，可以將增益K相應(yīng)的提高,，從而促使超級(jí)電容能夠承擔(dān)較多的功率輸出。

4.2分析蓄電池的異常模式

蓄電池異常模式狀態(tài)下的情況主要表現(xiàn)為蓄電池儲(chǔ)能裝置所剩余的容量處于比較低或比較高的狀態(tài),，然而超級(jí)電容裝置中的剩余容量卻一直處于正常狀態(tài),。在這個(gè)情況下,，就會(huì)使其整體電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性大幅度的降低。所以為了確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行,，在極短的時(shí)間內(nèi)使系統(tǒng)恢復(fù)到正常工作模式,。同時(shí)，當(dāng)分布式發(fā)電中的儲(chǔ)能系統(tǒng)處于并網(wǎng)狀態(tài)的情況下,，其實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)就會(huì)與蓄電池電容異常模式比較接近,，此時(shí)，為了盡快恢復(fù)蓄電池裝置自身的剩余容量,，就采用內(nèi)外電網(wǎng)能量交換的方法,，從而真正確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在此過程中,，可能會(huì)產(chǎn)生一定的功率沖擊,，但其對(duì)系統(tǒng)造成的實(shí)際影響并不明顯。除此之外,，在孤島狀態(tài)下儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中,，由于超級(jí)電容裝置自身能量存儲(chǔ)狀態(tài)有一定的限制，因此難以促使蓄電池裝置在短時(shí)間內(nèi)借助能量傳遞的方式恢復(fù)到正常工作狀態(tài),。針對(duì)此種情況,，就只能借助超級(jí)電容來確保能量的有效傳遞，直到并網(wǎng)成功之后,，才能夠再將蓄電池裝置充電,，從而確保其能夠恢復(fù)到正常的運(yùn)行狀態(tài)。

4.3分析超級(jí)電容異常模式

對(duì)于超級(jí)電容異常模式而言,，其所表現(xiàn)出的異常情況主要是為在蓄電池儲(chǔ)能裝置自身剩余容量處于正常情況下,，而超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置中的剩余容量卻會(huì)出現(xiàn)較高或者是比較低的異常情況。在這個(gè)情況下,，分布式發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)自身的性能會(huì)降低,，例如其吸收和釋放高頻功率性能，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)給整體系統(tǒng)相應(yīng)功能帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響,。及時(shí)使系統(tǒng)恢復(fù)到正常的工作模式,。與此同時(shí)，當(dāng)分布式新能源發(fā)電中儲(chǔ)能系統(tǒng)處于并網(wǎng)狀態(tài)當(dāng)中時(shí),，可以將外部電網(wǎng)視為一個(gè)不設(shè)上限的電網(wǎng)連接，在此情況下,，超級(jí)電容就可以借助能量傳遞的方式,，來將超出自身的能量傳遞到外部電網(wǎng)當(dāng)中，從而能夠促使自身在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到正常的運(yùn)行狀態(tài),。此外,，在孤島狀態(tài)下,，儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行過程當(dāng)中，由于會(huì)缺乏外部電網(wǎng)提供的相應(yīng)輔助支持,，因此就應(yīng)當(dāng)充分確保儲(chǔ)能系統(tǒng)一直維持在功率平衡的

穩(wěn)定狀態(tài),，通過超級(jí)電容來切實(shí)提升系統(tǒng)自身的反應(yīng)力。與此同時(shí),，為了確保分布式新能源發(fā)電輸出功率穩(wěn)定性的有效提升,，還強(qiáng)化超級(jí)電容與蓄電池二者儲(chǔ)能裝置之間的能量傳遞，從而切實(shí)達(dá)到能量有效管理的目的,。

4.4分析全部異常模式

針對(duì)于全部異常模式狀態(tài)下的儲(chǔ)能管理策略而言,，是需要綜合上述幾種異常情況，通過直流母線之間的相互均衡,，使其促進(jìn)異常模式可以合理的轉(zhuǎn)變?yōu)樯鲜龅钠渲幸粋€(gè)模式,，之后采用相對(duì)應(yīng)的管理策略進(jìn)行控制。針對(duì)都處于異常模式下的能量管理策略來講,，可以分為下面兩種情況：一是蓄電池剩余容量與超級(jí)電容都處于過高的情況,，此時(shí)就需要在孤島運(yùn)行過程中，控制其自身輸出功率,；二是對(duì)于蓄電池剩余容量與超級(jí)電容兩者都處在過低的狀態(tài)下來講,，為了有效維持敏感負(fù)荷始終處于正常狀態(tài)下，就剔除一些不必要的負(fù)載,，從而充分確保分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài),。

5 Acrel-2000ES儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)

5.1平臺(tái)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,。在高級(jí)應(yīng)用上支持能量調(diào)度,具備計(jì)劃曲線,、削峰填谷、需量控制,、備用電源等控制功能,。既可以用于儲(chǔ)能一體柜,也可以用于儲(chǔ)能集裝箱,是專門用于設(shè)備管理的一套軟件系統(tǒng)平臺(tái)。

5.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

5.3系統(tǒng)功能

5.3.1實(shí)時(shí)監(jiān)測

系統(tǒng)人機(jī)界面友好，能夠顯示儲(chǔ)能柜的運(yùn)行狀態(tài),，實(shí)時(shí)監(jiān)測PCS,、BMS以及環(huán)境參數(shù)信息，如電參量,、溫度,、濕度等。實(shí)時(shí)顯示有關(guān)故障,、告警,、收益等信息。

5.3.2設(shè)備監(jiān)控

系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測PCS,、BMS,、電表、空調(diào),、消防,、除濕機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行模式。

PCS監(jiān)控：滿足儲(chǔ)能變流器的參數(shù)與限值設(shè)置,；運(yùn)行模式設(shè)置,；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能變流器交直流側(cè)電壓、電流,、功率及充放電量參數(shù)的采集與展示,；實(shí)現(xiàn)PCS通訊狀態(tài)、啟停狀態(tài),、開關(guān)狀態(tài),、異常告警等狀態(tài)監(jiān)測。

BMS監(jiān)控：滿足電池管理系統(tǒng)的參數(shù)與限值設(shè)置,；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池的電芯,、電池簇的溫度、電壓,、電流的監(jiān)測,；實(shí)現(xiàn)電池充放電狀態(tài)、電壓,、電流及溫度異常狀態(tài)的告警,。

空調(diào)監(jiān)控：滿足環(huán)境溫度的監(jiān)測，可根據(jù)設(shè)置的閾值進(jìn)行空調(diào)溫度的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié),，并實(shí)時(shí)監(jiān)測空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)及溫濕度數(shù)據(jù),，以曲線形式進(jìn)行展示。

UPS監(jiān)控：滿足UPS的運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)電參量監(jiān)測,。

5.3.3曲線報(bào)表

系統(tǒng)能夠對(duì)PCS充放電功率曲線,、SOC變換曲線,、及電壓、電流,、溫度等歷史曲線的查詢與展示。

5.3.4策略配置

滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)的配置,、電價(jià)參數(shù)與時(shí)段的設(shè)置,、控制策略的選擇。目前支持的控制策略包含計(jì)劃曲線,、削峰填谷,、需量控制等。

5.3.5實(shí)時(shí)報(bào)警

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)告警功能,，系統(tǒng)能夠?qū)?chǔ)能充放電越限,、溫度越限、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警,。

5.3.6事件查詢統(tǒng)計(jì)

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)能夠?qū)b信變位,，溫濕度、電壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理,，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析,。

5.3.7遙控操作

可以通過每個(gè)設(shè)備下面的紅色按鈕對(duì)PCS,、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī),、空調(diào)控制器,、照明等設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制，但是當(dāng)設(shè)備未通信上時(shí),，控制按鈕會(huì)顯示無效狀態(tài),。

5.3.8用戶權(quán)限管理

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能,。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作,，數(shù)據(jù)庫修改等）?？梢远x不同級(jí)別用戶的登錄名,、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行,、維護(hù),、管理提供可靠的安全保障。

6相關(guān)平臺(tái)部署硬件選型清單

參考文獻(xiàn)

.       史明亮.探析新能源發(fā)電與分布式發(fā)電及其對(duì)電力系統(tǒng)的影響[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備

.       陳浩龍.適應(yīng)分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)峰策略研究[J].節(jié)能與環(huán)保

.       黃北軍.共直流母線型的分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究[J].電氣開關(guān)

.       安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版

.       董暢.分布式新能源發(fā)電中的儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理分析