安科瑞 劉邁

　　摘要:以南方電網(wǎng)MW級電池儲能示范工程為背景，以求解采用恒功率充放電策略運行的電池儲能系統(tǒng)削峰填谷策略為目的,，提出了電池儲能系統(tǒng)恒功率削峰填谷優(yōu)化模型及求解該模型的實用簡化算法,。該算法令電池以*大功率充放電，可以快速求解電池1d充電1次,、放電多次情況下的電池儲能系統(tǒng)充放電策略,，給出了削峰填谷實時控制策略。

　　關鍵詞:電池儲能系統(tǒng),；削峰填谷,；恒功率

　　0.引言

　　電力系統(tǒng)削峰填谷是負荷管理的重要方面。對電網(wǎng)運營者來說,，負荷峰值降低有利于推遲設備容量升級,，提高設備利用率，節(jié)省設備更新的費用,，降低供電成本,對電力用戶來說,，可以利用峰谷電價差獲得經(jīng)濟效益。大規(guī)模電池儲能系統(tǒng)(batteryenergystoragesystem,，BESS)以其優(yōu)勢在削峰填谷方面能夠發(fā)揮巨大作用,。在國外已有許多大規(guī)模BESS在運行；在國內(nèi),，南方電網(wǎng)開展了MW級電池儲能系統(tǒng)示范項目,，建成了深圳寶清電池儲能站(接入深圳碧嶺變電站)。本文的研究基于南方電網(wǎng)MW級電池儲能項目,，并應用于監(jiān)控系統(tǒng)的*級應用控制部分,。

　　電池儲能系統(tǒng)的削峰填谷功能可以分為兩步來完成。*一步是日前優(yōu)化,，在新的一天開始前,，根據(jù)預測出的日負荷曲線，優(yōu)化出24h的BESS*優(yōu)充放電策略,，即每個時刻電池是否充放電,，充放電的功率大小為多少。*二步是實時控制,，根據(jù)日前優(yōu)化給出的充放電策略,，以及當前時刻的負荷值、電池狀態(tài)等數(shù)據(jù),，計算出充放電功率指令并下發(fā)給每組電力電子變流器,。

　　求解電池儲能系統(tǒng)削峰填谷策略的算法主要包括梯度類算法,、智能算法、動態(tài)規(guī)劃算法,。文獻提出用序列二次規(guī)劃方法求解BESS的運行策略,，使其在實時電價系統(tǒng)中獲得*大的利潤。梯度類算法要求模型連續(xù),。文獻中提出用智能算法來求解含儲能裝置的系統(tǒng)*優(yōu)策略問題,，包括遺傳算法、模擬退火法,、粒子群算法,。智能算法的缺點是無法保證收斂到全局*優(yōu)解,。提出用動態(tài)規(guī)劃方法求解BESS削峰填谷日前優(yōu)化問題,，以電池剩余電量或荷電狀態(tài)(stateofcharge，SOC)為狀態(tài)變量,。采用動態(tài)規(guī)劃算法的好處包括：可以在模型中考慮電池的物理約束,，如充放電功率限制，電池中與充放電過程有關的非線性內(nèi)部損耗約束,，電池電壓波動約束等,；動態(tài)規(guī)劃算法不需要連續(xù)函數(shù)，且方便使用計算機求解,。為了提高計算速度,，文獻提出了多進程動態(tài)規(guī)劃算法。文獻針對微網(wǎng)中的儲能系統(tǒng),，提出了基于短期負荷預測的主動控制策略,。

　　電池儲能系統(tǒng)采用恒功率的充放電策略，既方便對電池控制,，又有利于削峰填谷實時控制,。尤其是當負荷高峰提前到來時，若采用恒功率充放電策略,，在實時控制時可以根據(jù)實際負荷值靈活地控制起始放電時間,。本文針對采用恒功率充放電策略運行的電池儲能系統(tǒng)，提出恒功率充放電優(yōu)化模型,。為便于實際應用,，提出求解該模型的實用簡化算法。通過對深圳碧嶺站的2組預測負荷數(shù)據(jù)進行優(yōu)化,，得到電池的充放電策略,，驗證該實用簡化算法的實用性，并與序列二次規(guī)劃算法的求解結果進行比較,。

　　1.電池儲能系統(tǒng)恒功率充放電優(yōu)化模型

　　1.1模型假設

　　本文提出2點假設：

　　忽略電池的爬坡速率約束,；

　　忽略電池組的內(nèi)部損耗,。

　　1.2優(yōu)化變量

　　模型中的優(yōu)化變量為電池每次充放電的功率p(j)以及電池每次充放電的起始時間Tstart(j)和結束時間Tstop(j)，j=1,2,…,n,，其中n為1d中電池充放電次數(shù),，根據(jù)負荷曲線及電池使用狀況來確定?？紤]到充放電次數(shù)過多會影響電池使用壽命,，可使電池每天充放電各1次。如負荷曲線在上午和下午有2個高峰,，可令電池在1d中充放電各2次,。如考慮到晚間民用負荷高峰，可讓電池充放電各3次,。通過改變參數(shù)可靈活控制電池的充放電次數(shù),，利于延長電池的使用壽命。定義電池的充電功率為正,，放電功率為負,。

　　1.3目標函數(shù)

　　儲能系統(tǒng)可在套利模式和負荷轉移模式2種模式下工作。在套利模式下,，目標函數(shù)f(b)是使套利*大化,。根據(jù)給定的分時電價曲線，模型可給出電池充放電策略,，帶來經(jīng)濟效益,。一般來說，負荷高峰期電價高,，負荷低谷期電價低,。電池在電價高時放電，在電價低時充電,，起到了削峰填谷的作用,。在負荷轉移模式下工作時，目標函數(shù)f(b)為*小化負荷的方差,，因為在數(shù)學上,，方差可反映隨機變量偏離其均值的程度。本文中采用*2種目標函數(shù),。將1d劃分成np個相等的時間段,，目標函數(shù)為

　　minf(b)=

D1(i)?

D1(j)

2(1)

　　式中：D1(i)為經(jīng)過電池削峰填谷后*i個時間段上的負荷值，i=1,2,…,np,。

　　1.3約束條件

　　1）負荷值約束為

　　D1(i)=D0(i)?

[(sign(i?Tstart(j))?1)

　　],

　　i=1,2,…,np(2)

　　式中：D0(i)(i=1,2,…,np)為已知的*i個時間段上的預測負荷數(shù)據(jù),；sign(x)為符號函數(shù)，當x≥0時sign(x)=1,，當x<0時sign(x)=?1,。當i在Tstart(j)和Tstop(j)(j=1,2,…,n)之間時,，D1是D0與p(j)之和；當i取其他值時,，D1與D0相等,。

　　2）時序約束為

　　1≤Tstart(1)(3)

　　Tstart(j)<Tstop(j),j=1,2, n(4)

　　Tstop(i)<Tstart(i+1),i=1,2, n?1(5)

　　Tstop(n)≤np(6)

　　3）功率約束為

　　?Pmax≤p(i)≤Pmax,i=1,2, ,n(7)

　　式中Pmax為已知的*大充放電功率限值。

　　4）容量約束為

　　Slow<Sinitial+

　　[(Tstop(i)?Tstart(i))p(i)]<Shigh,

　　k=1,2,…,n?1(8)

　　Sinitial+

　　[(Tstop(i)?Tstart(i))p(i)]=Sfinal(9)

　　式中：Slow和Shigh分別為已知的電池電量的下限和上限,；Sinitial和Sfinal分別為已知的電池電量的初值和希望的終值,。

　　另外，還可以考慮電池物理約束等其他非線性約束,。在上述模型中,，目標函數(shù)、容量約束是非線性的,，負荷值約束中包含的符號函數(shù)sign(x)是不連續(xù)的,。因此模型求解非常困難，可以通過選取大量不同的初始點來尋找近似*優(yōu)解,，但這會增加計算量及計算時間,。為方便實際應用,，本文提出針對恒功率充放電模型的實用簡化求解算法,。

　　2.電池儲能系統(tǒng)恒功率充放電模型的實用簡化求解算法

　　由于上述優(yōu)化模型求解困難，不利于實際應用,，可以根據(jù)所要優(yōu)化的負荷特性,，采用簡化求解算法。以深圳碧嶺站為例,，1d的典型負荷曲線如下圖所示：

　　在上午,、下午和晚上各有1個負荷高峰時段；在凌晨,、中午和傍晚各有1個負荷低谷時段,。為了延長電池的使用壽命，讓電池在凌晨充電1次,，在上午和下午的負荷高峰時段各放電1次,。由于電池總功率與負荷功率相比非常小，可以讓電池以*大功率充放電,?？偡烹姇r間和總充電時間都為T=S/Pmax。

　　放電時段的起始時刻和終止時刻的選擇方法如下：將一條水平線從上到下以很小的步長ΔP移動,，水平線會與負荷曲線上午和下午的2個高峰相交,。若相交的2個時段的時間之和為T，則找到了電池的2個放電區(qū)間,；若相交的2個時段的時間之和小于T,，將水平線以ΔP向下移動再進行比較,，直到相交的2個時段的時間之和等于T為止。

　　同樣,，將水平線從下到上以一個很小的步長ΔP移動,，求出凌晨的充電時段。目前,，實用簡化算法已經(jīng)應用于深圳寶清電池儲能站中,。

　　3.電池儲能系統(tǒng)削峰填谷實時控制

　　在削峰填谷實時控制階段，需綜合考慮削峰填谷日前優(yōu)化結果,、實時負荷曲線,、電池SOC等信息，計算出充放電起止時間和充放電功率來進行控制,。

　　1）充放電起止時間的確定,。實際負荷曲線與預測負荷曲線之間不可避免地存在誤差。研究表明,，若實際負荷曲線與預測負荷曲線形狀相同,，只是在垂直方向進行移動，則*優(yōu)的電池充放電策略相同,。若實際負荷曲線與預測負荷曲線的峰谷起止時刻相同,，峰谷的高低有所變化，當儲能系統(tǒng)的功率遠小于負荷功率時,，2者的*優(yōu)充放電策略幾乎相同,。因此，如果能夠保證預測負荷曲線的峰谷起止時間準確,，則直接采用日前優(yōu)化出的充放電起止時間作為實際的充放電起止時間,。若無法保證預測負荷曲線的峰谷起止時刻的準確性，也就是說,，實時負荷曲線的峰谷可能提前或推遲到來,，此時采用負荷閾值來確定充放電開始時刻，當實時負荷達到閾值時開始充電或放電,。充放電結束時刻采用日前優(yōu)化的結果,。

　　2）充放電功率的確定。若充放電起始時刻根據(jù)負荷閾值判斷,，不同于日前優(yōu)化出的起始時刻,，此時的充放電功率需重新計算，用日前優(yōu)化得到的充放電能量除以充放電時間,，且保證滿足式(7)中的功率限制,。另外，電池儲能系統(tǒng)除了執(zhí)行削峰填谷功能外，還可能響應調(diào)峰調(diào)頻等其他功能,，使電池SOC突然發(fā)生變化,，在實時控制中，計算充放電功率時還需考慮電池的剩余電量,。

　　4.測試結果

　　4.1序列二次規(guī)劃方法求解結果

　　假設電池容量S=20MW·h,，*大充放電功率Pmax=5MW，Slow=0,，Shig=S,。零點時電池電量Sinitial=0，經(jīng)1個周期后電量Sfinal=0,。1d有np=288個時間段,，每個時間段為5min。為便于控制,，設定約束使電池在早上06:00處于充滿狀態(tài),，因此充電階段被限制在06:00以前。下面通過2組不同的預測負荷數(shù)據(jù)來驗證該算法的有效性,。

　　首先隨機選取大量初始點,，從每個初始點出發(fā)采用序列二次規(guī)劃方法(successivequadraticprogramming，SQP)來求解電池儲能系統(tǒng)恒功率充放電策略優(yōu)化模型,，再比較所有求解結果,，從中選出使目標函數(shù)*優(yōu)的解。序列二次規(guī)劃方法是一類求解含非線性不等式約束優(yōu)化問題的很重要,、很有效的方法,。算法中采用變尺度方法構造海森矩陣，所以該方法又稱為約束變尺度法,。這種方法不僅利用了目標函數(shù)和約束條件的1階導數(shù)信息，而且利用了目標函數(shù)的2階導數(shù)信息,，收斂速度快,。

　　在測試中，用于顯示優(yōu)化結果的圖形包含2部分,，上圖的虛線為原始負荷曲線,，實線為經(jīng)過儲能削峰填谷后的負荷曲線，下圖為儲能系統(tǒng)出力曲線,。

　　針對2組不同的預測負荷曲線,，采用1d充電1次、放電2次的策略,，優(yōu)化出的電池出力曲線如圖2和圖3所示,。

　　針對2組不同的預測負荷曲線，采用1d充電2次、放電2次的策略,，優(yōu)化出的電池出力曲線如圖4和圖5所示,。針對兩組不同的預測負荷曲線，采用1d充電1次,、放電3次的策略,，優(yōu)化出的電池出力曲線如圖6和圖7所示。

　　由于求解時隨機選取了大量初始點,，再將各初始點的優(yōu)化結果進行比較,，因此解的穩(wěn)定性差，無法保證每次優(yōu)化的計算結果都相同,，且增加了計算時間,。優(yōu)點是可以用來求解任意次數(shù)充放電的優(yōu)化模型。

　　4.2實用簡化算法求解結果

　　采用實用簡化算法,，通過水平線與負荷曲線相交的位置確定出充電區(qū)間和放電區(qū)間,。針對2組不同的曲線，優(yōu)化出的結果為電池在1d中充電1次,，放電2次,，優(yōu)化結果如圖8和圖9所示。簡化算法求出的結果與采用序列二次規(guī)劃法求出的結果類似,。簡化算法的計算速度快,，優(yōu)化結果穩(wěn)定，適于實際應用,，但不適用于兩充兩放的情況,。實用簡化算法已經(jīng)應用于深圳寶清電池儲能站中。圖10為儲能站的監(jiān)控系統(tǒng)顯示的削峰填谷優(yōu)化結果,。圖中：曲線1為碧嶺站預測負荷曲線,；曲線2為經(jīng)過削峰填谷后的負荷曲線。

5.Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)概述

　　5.1概述

　　Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng),，是我司根據(jù)新型電力系統(tǒng)下微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的要求,，總結國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗，專門研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng),。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng),、風力發(fā)電、儲能系統(tǒng)以及充電樁的接入,，全天候進行數(shù)據(jù)采集分析,，直接監(jiān)視光伏、風能,、儲能系統(tǒng),、充電樁運行狀態(tài)及健康狀況，是一個集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng),。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎上以經(jīng)濟優(yōu)化運行為目標,，促進可再生能源應用，提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性,、補償負荷波動,；有效實現(xiàn)用戶側的需求管理、消除晝夜峰谷差,、平滑負荷,，提高電力設備運行效率、降低供電成本,。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全,、可靠、經(jīng)濟運行提供了全新的解決方案,。

　　微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應采用分層分布式結構,，整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層：設備層、網(wǎng)絡通信層和站控層,。站級通信網(wǎng)絡采用標準以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議,，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線,、屏蔽雙絞線等,。系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP,、CDT,、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103,、IEC60870-5-104,、MQTT等通信規(guī)約。

　　5.2技術標準

　　本方案遵循的標準有：

　　本技術規(guī)范書提供的設備應滿足以下規(guī)定,、法規(guī)和行業(yè)標準：

　　GB/T26802.1-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)通用規(guī)范*1部分：通用要求

　　GB/T26806.2-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)工業(yè)控制計算機基本平臺*2部分：性能評定方法

　　GB/T26802.5-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)通用規(guī)范*5部分：場地安全要求

　　GB/T26802.6-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)通用規(guī)范*6部分：驗收大綱

　　GB/T2887-2011計算機場地通用規(guī)范

　　GB/T20270-2006信息安全技術網(wǎng)絡基礎安全技術要求

　　GB50174-2018電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范

　　DL/T634.5101遠動設備及系統(tǒng)*5-101部分:傳輸規(guī)約基本遠動任務配套標準

　　DL/T634.5104遠動設備及系統(tǒng)*5-104部分:傳輸規(guī)約采用標準傳輸協(xié)議子集的IEC60870-5-網(wǎng)絡訪問101

　　GB/T33589-2017微電網(wǎng)接入電力系統(tǒng)技術規(guī)定

　　GB/T36274-2018微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)技術規(guī)范

　　GB/T51341-2018微電網(wǎng)工程設計標準

　　GB/T36270-2018微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術規(guī)范

　　DL/T1864-2018獨立型微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術規(guī)范

　　T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運行規(guī)范

　　T/CEC150-2018低壓微電網(wǎng)并網(wǎng)一體化裝置技術規(guī)范

　　T/CEC151-2018并網(wǎng)型交直流混合微電網(wǎng)運行與控制技術規(guī)范

　　T/CEC152-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)需求響應技術要求

　　T/CEC153-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)負荷管理技術導則

　　T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運行規(guī)范

　　T/CEC5005-2018微電網(wǎng)工程設計規(guī)范

　　NB/T10148-2019微電網(wǎng)*1部分：微電網(wǎng)規(guī)劃設計導則

　　NB/T10149-2019微電網(wǎng)*2部分：微電網(wǎng)運行導則

　　5.3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,。

　　5.4型號說明

　　Acrel-2000

　　Acrel-2000系列監(jiān)控系統(tǒng)

　　MG

　　MG—微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng),。

　　5.6系統(tǒng)功能

　　（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。

圖2系統(tǒng)主界面

　　子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖,、光伏信息,、風電信息、儲能信息,、充電樁信息,、通訊狀況及一些統(tǒng)計列表等。

　?。?）光伏界面

圖3光伏系統(tǒng)界面

　　本界面用來展示對光伏系統(tǒng)信息,，主要包括逆變器直流側、交流側運行狀態(tài)監(jiān)測及報警,、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析,、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計,、發(fā)電收益統(tǒng)計,、碳減排統(tǒng)計、輻照度/風力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測,、發(fā)電功率模擬及效率分析,；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數(shù)據(jù)進行展示,。

　?。?）儲能界面

圖4儲能系統(tǒng)界面

　　本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲能裝機容量、儲能當前充放電量,、收益,、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖5儲能系統(tǒng)PCS參數(shù)設置界面

　　本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進行設置,，包括開關機,、運行模式、功率設定以及電壓,、電流的限值,。

圖6儲能系統(tǒng)BMS參數(shù)設置界面

　　本界面用來展示對BMS的參數(shù)進行設置，主要包括電芯電壓,、溫度保護限值,、電池組電壓、電流,、溫度限值等,。

圖7儲能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側數(shù)據(jù)界面

　　本界面用來展示對PCS電網(wǎng)側數(shù)據(jù)，主要包括相電壓,、電流,、功率、頻率,、功率因數(shù)等,。

圖8儲能系統(tǒng)PCS交流側數(shù)據(jù)界面

　　本界面用來展示對PCS交流側數(shù)據(jù)，主要包括相電壓,、電流,、功率、頻率,、功率因數(shù),、溫度值等。同時針對交流側的異常信息進行告警,。

圖9儲能系統(tǒng)PCS直流側數(shù)據(jù)界面

　　本界面用來展示對PCS直流側數(shù)據(jù),，主要包括電壓、電流,、功率,、電量等。同時針對直流側的異常信息進行告警,。

　　圖10儲能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

　　本界面用來展示對PCS狀態(tài)信息,，主要包括通訊狀態(tài)、運行狀態(tài),、STS運行狀態(tài)及STS故障告警等,。

圖11儲能電池狀態(tài)界面

　　本界面用來展示對BMS狀態(tài)信息，主要包括儲能電池的運行狀態(tài),、系統(tǒng)信息,、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等，同時展示當前儲能電池的SOC信息,。

圖12儲能電池簇運行數(shù)據(jù)界面

　　本界面用來展示對電池簇信息,，主要包括儲能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當前電芯的*大,、*小電壓,、溫度值及所對應的位置。

　　(4）風電界面

圖13風電系統(tǒng)界面

　　本界面用來展示對風電系統(tǒng)信息,，主要包括逆變控制一體機直流側,、交流側運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析,、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計,、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計,、風速/風力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測,、發(fā)電功率模擬及效率分析,；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數(shù)據(jù)進行展示,。

　?。?）充電樁界面

圖14充電樁界面

　　本界面用來展示對充電樁系統(tǒng)信息，主要包括充電樁用電總功率,、交直流充電樁的功率,、電量、電量費用,，變化曲線,、各個充電樁的運行數(shù)據(jù)等。

　?。?）視頻監(jiān)控界面

圖15微電網(wǎng)視頻監(jiān)控界面

　　本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫面,，且通過不同的配置，實現(xiàn)預覽,、回放,、管理與控制等。

　?。?）發(fā)電預測

　　系統(tǒng)應可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù),、實測數(shù)據(jù)、未來天氣預測數(shù)據(jù),，對分布式發(fā)電進行短期,、超短期發(fā)電功率預測，并展示合格率及誤差分析,。根據(jù)功率預測可進行人工輸入或者自動生成發(fā)電計劃,，便于用戶對該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖16光伏預測界面

　?。?）策略配置

　　系統(tǒng)應可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù),、儲能系統(tǒng)容量、負荷需求及分時電價信息,，進行系統(tǒng)運行模式的設置及不同控制策略配置,。如削峰填谷、周期計劃,、需量控制,、有序充電、動態(tài)擴容等,。

圖17策略配置界面

　　(9)運行報表

　　應能查詢各子系統(tǒng),、回路或設備時間的運行參數(shù)，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓,、總功率因數(shù),、總有功功率、總無功功率,、正向有功電能等,。

圖18運行報表

　　(10)實時報警

　　應具有實時報警功能，系統(tǒng)能夠對各子系統(tǒng)中的逆變器,、雙向變流器的啟動和關閉等遙信變位，及設備內(nèi)部的保護動作或事故跳閘時應能發(fā)出告警,，應能實時顯示告警事件或跳閘事件,，包括保護事件名稱、保護動作時刻,；并應能以彈窗,、聲音、短信和電話等形式通知相關人員,。

圖19實時告警

　　(11)歷史事件查詢

　　應能夠對遙信變位,，保護動作、事故跳閘,，以及電壓,、電流、功率,、功率因數(shù),、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）,、光照,、風速、氣壓越限等事件記錄進行存儲和管理,，方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進行歷史追溯,，查詢統(tǒng)計、事故分析,。

圖20歷史事件查詢

　　(12)電能質(zhì)量監(jiān)測

　　應可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進行持續(xù)監(jiān)測,，使管理人員實時掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素,。

　　1）在供電系統(tǒng)主界面上應能實時顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測點的監(jiān)測裝置通信狀態(tài),、各監(jiān)測點的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度正序/負序/零序電壓值,、三相電流不平衡度正序/負序/零序電流值,；

　　2）諧波分析功能：系統(tǒng)應能實時顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率,、奇次諧波電壓總畸變率,、奇次諧波電流總畸變率,、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率,；應能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率,、2-63次諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電壓含有率,、0.5～63.5次間諧波電流含有率,；

　　3）電壓波動與閃變：系統(tǒng)應能顯示A/B/C三相電壓波動值、A/B/C三相電壓短閃變值,、A/B/C三相電壓長閃變值,；應能提供A/B/C三相電壓波動曲線、短閃變曲線和長閃變曲線,；應能顯示電壓偏差與頻率偏差,；

　　4）功率與電能計量：系統(tǒng)應能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率,；應能顯示三相總有功功率,、總無功功率、總視在功率和總功率因素,；應能提供有功負荷曲線,，包括日有功負荷曲線（折線型）和年有功負荷曲線（折線型）；

　　5）電壓暫態(tài)監(jiān)測：在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升,、電壓暫降,、短時中斷發(fā)生時，系統(tǒng)應能產(chǎn)生告警,，事件能以彈窗,、閃爍、聲音,、短信,、電話等形式通知相關人員；系統(tǒng)應能查看相應暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形,。

　　6）電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計：系統(tǒng)應能顯示1min統(tǒng)計整2h存儲的統(tǒng)計數(shù)據(jù),，包括均值、*大值,、*小值,、95%概率值、方均根值,。

　　7）事件記錄查看功能：事件記錄應包含事件名稱,、狀態(tài)（動作或返回）、波形號、越限值,、故障持續(xù)時間,、事件發(fā)生的時間。

圖21微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

　　(13)遙控功能

　　應可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設備進行遠程遙控操作,。系統(tǒng)維護人員可以通過管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作,，并遵循遙控預置、遙控返校,、遙控執(zhí)行的操作順序,，可以及時執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應的操作命令。

圖22遙控功能

　　(14)曲線查詢

　　應可在曲線查詢界面,，可以直接查看各電參量曲線,，包括三相電流、三相電壓,、有功功率、無功功率,、功率因數(shù),、SOC、SOH,、充放電量變化等曲線,。

圖23曲線查詢

　　(15)統(tǒng)計報表

　　具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的用電情況,，即該節(jié)點進線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表,。對微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進行統(tǒng)計分析；對系統(tǒng)運行的節(jié)能,、收益等分析,；具備對微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時間,、年停電次數(shù)等分析,；具備對并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點進行電能質(zhì)量分析。

圖24統(tǒng)計報表

　　(16)網(wǎng)絡拓撲圖

　　系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設備的通信狀態(tài),，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡結構,；可在線診斷設備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位,。

圖25微電網(wǎng)系統(tǒng)拓撲界面

　　本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓撲,，包括系統(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式,、斷路器,、表計等信息。

　　(17)通信管理

　　可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設備通信情況進行管理、控制,、數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測,。系統(tǒng)維護人員可以通過管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開通信管理程序，然后選擇通信控制啟動所有端口或某個端口,，快速查看某設備的通信和數(shù)據(jù)情況,。通信應支持ModbusRTU、ModbusTCP,、CDT,、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103,、IEC60870-5-104,、MQTT等通信規(guī)約。

圖26通信管理

　　(18)用戶權限管理

　　應具備設置用戶權限管理功能,。通過用戶權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如遙控操作,，運行參數(shù)修改等）?？梢远x不同級別用戶的登錄名,、密碼及操作權限，為系統(tǒng)運行,、維護,、管理提供可靠的安全保障。

圖27用戶權限

　　(19)故障錄波

　　應可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時,，自動準確地記錄故障前,、后過程的各相關電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析,、比較,，對分析處理事故、判斷保護是否正確動作,、提高電力系統(tǒng)安全運行水平有著重要作用,。其中故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發(fā)6段錄波,，每次錄波可記錄故障前8個周波,、故障后4個周波波形，總錄波時間共計46s,。每個采樣點錄波至少包含12個模擬量,、10個開關量波形。

圖28故障錄波

　　(20)事故追憶

　　可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時掃描數(shù)據(jù),，包括開關位置,、保護動作狀態(tài),、遙測量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎,。

　　用戶可自定義事故追憶的啟動事件,，當每個事件發(fā)生時，存儲事故掃描周期及事故后10個掃描周期的有關點數(shù)據(jù),。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點可由用戶隨意修改,。

圖29事故追憶

　　6.結束語

　　1）本文提出了電池儲能系統(tǒng)恒功率削峰填谷優(yōu)化模型及求解該模型的實用簡化算法，可快速進行日前優(yōu)化,，配合實時控制可實現(xiàn)電池儲能系統(tǒng)削峰填谷功能,。

　　2）采用恒功率充放電模型，有利于在實時控制階段對電池儲能系統(tǒng)進行控制,。通過改變模型參數(shù)可靈活控制電池的充放電次數(shù),，延長電池的使用壽命。

　　3）本文提出的實用簡化算法計算速度快,，結果穩(wěn)定,，可以用于求解電池儲能系統(tǒng)1d充電1次，放電多次情況下的優(yōu)化策略,，但不適用于1d當中充電,、放電交叉進行的情況。

　　4）本文提出了削峰填谷實時控制策略,，配合削峰填谷日前優(yōu)化進行控制。本文提出的模型和算法已成功應用于深圳寶清電池儲能站中,，現(xiàn)場實測結果證明了該算法的有效性,。

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