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(yùn)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(shí)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(shí)時(shí)控制策略,。

　　關(guān)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(fù)荷管理的重要方面,。對電網(wǎng)運(yùn)營者來說，負(fù)荷峰值降低有利于推遲設(shè)備容量升級,，提高設(shè)備利用率,，節(jié)省設(shè)備更新的費(fèi)用，降低供電成本,對電力用戶來說,，可以利用峰谷電價(jià)差獲得經(jīng)濟(jì)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(yùn)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(xiàng)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(xiàng)目，并應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)的*級應(yīng)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(yù)測出的日負(fù)荷曲線,，優(yōu)化出24h的BESS*優(yōu)充放電策略，即每個(gè)時(shí)刻電池是否充放電,，充放電的功率大小為多少,。*二步是實(shí)時(shí)控制，根據(jù)日前優(yōu)化給出的充放電策略，以及當(dāng)前時(shí)刻的負(fù)荷值,、電池狀態(tài)等數(shù)據(jù),，計(jì)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(xiàn)提出用序列二次規(guī)劃方法求解BESS的運(yùn)行策略,，使其在實(shí)時(shí)電價(jià)系統(tǒng)中獲得*大的利潤,。梯度類算法要求模型連續(xù)。文獻(xiàn)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(diǎn)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(guān)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(jì)算機(jī)求解。為了提高計(jì)算速度,，文獻(xiàn)提出了多進(jìn)程動態(tài)規(guī)劃算法,。文獻(xiàn)針對微網(wǎng)中的儲能系統(tǒng)，提出了基于短期負(fù)荷預(yù)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(shí)時(shí)控制,。尤其是當(dāng)負(fù)荷高峰提前到來時(shí),，若采用恒功率充放電策略，在實(shí)時(shí)控制時(shí)可以根據(jù)實(shí)際負(fù)荷值靈活地控制起始放電時(shí)間,。本文針對采用恒功率充放電策略運(yùn)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(shí)際應(yīng)用,，提出求解該模型的實(shí)用簡化算法,。通過對深圳碧嶺站的2組預(yù)測負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，得到電池的充放電策略，驗(yàn)證該實(shí)用簡化算法的實(shí)用性,，并與序列二次規(guī)劃算法的求解結(jié)果進(jìn)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(shè)

　　本文提出2點(diǎn)假設(shè)：

　　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(shí)間Tstart(j)和結(jié)束時(shí)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(fù)荷曲線及電池使用狀況來確定,。考慮到充放電次數(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(fù)荷曲線在上午和下午有2個(gè)高峰，可令電池在1d中充放電各2次,。如考慮到晚間民用負(fù)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(fù),。

　　1.3目標(biāo)函數(shù)

　　儲能系統(tǒng)可在套利模式和負(fù)荷轉(zhuǎn)移模式2種模式下工作,。在套利模式下，目標(biāo)函數(shù)f(b)是使套利*大化,。根據(jù)給定的分時(shí)電價(jià)曲線,，模型可給出電池充放電策略，帶來經(jīng)濟(jì)效益,。一般來說,，負(fù)荷高峰期電價(jià)高，負(fù)荷低谷期電價(jià)低,。電池在電價(jià)高時(shí)放電,，在電價(jià)低時(shí)充電，起到了削峰填谷的作用,。在負(fù)荷轉(zhuǎn)移模式下工作時(shí),，目標(biāo)函數(shù)f(b)為*小化負(fù)荷的方差，因?yàn)樵跀?shù)學(xué)上,，方差可反映隨機(jī)變量偏離其均值的程度,。本文中采用*2種目標(biāo)函數(shù)。將1d劃分成np個(gè)相等的時(shí)間段,，目標(biāo)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(gè)時(shí)間段上的負(fù)荷值,，i=1,2,…,np。

　　1.3約束條件

　　1）負(fù)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(gè)時(shí)間段上的預(yù)測負(fù)荷數(shù)據(jù)；sign(x)為符號函數(shù),，當(dāng)x≥0時(shí)sign(x)=1,，當(dāng)x<0時(shí)sign(x)=?1。當(dāng)i在Tstart(j)和Tstop(j)(j=1,2,…,n)之間時(shí),，D1是D0與p(j)之和,；當(dāng)i取其他值時(shí)，D1與D0相等,。

　　2）時(shí)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(biāo)函數(shù),、容量約束是非線性的，負(fù)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(diǎn)來尋找近似*優(yōu)解，但這會增加計(jì)算量及計(jì)算時(shí)間,。為方便實(shí)際應(yīng)用,，本文提出針對恒功率充放電模型的實(shí)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(shí)用簡化求解算法

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

　　在上午,、下午和晚上各有1個(gè)負(fù)荷高峰時(shí)段,；在凌晨、中午和傍晚各有1個(gè)負(fù)荷低谷時(shí)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(fù)荷高峰時(shí)段各放電1次,。由于電池總功率與負(fù)荷功率相比非常小,，可以讓電池以*大功率充放電?？偡烹姇r(shí)間和總充電時(shí)間都為T=S/Pmax,。

　　放電時(shí)段的起始時(shí)刻和終止時(shí)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(fù)荷曲線上午和下午的2個(gè)高峰相交。若相交的2個(gè)時(shí)段的時(shí)間之和為T,，則找到了電池的2個(gè)放電區(qū)間,；若相交的2個(gè)時(shí)段的時(shí)間之和小于T，將水平線以ΔP向下移動再進(jìn)行比較,，直到相交的2個(gè)時(shí)段的時(shí)間之和等于T為止,。

　　同樣，將水平線從下到上以一個(gè)很小的步長ΔP移動,，求出凌晨的充電時(shí)段,。目前，實(shí)用簡化算法已經(jīng)應(yīng)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(shí)時(shí)控制

　　在削峰填谷實(shí)時(shí)控制階段,，需綜合考慮削峰填谷日前優(yōu)化結(jié)果、實(shí)時(shí)負(fù)荷曲線,、電池SOC等信息,，計(jì)算出充放電起止時(shí)間和充放電功率來進(jìn)行控制。

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

　　2）充放電功率的確定,。若充放電起始時(shí)刻根據(jù)負(fù)荷閾值判斷，不同于日前優(yōu)化出的起始時(shí)刻,，此時(shí)的充放電功率需重新計(jì)算,，用日前優(yōu)化得到的充放電能量除以充放電時(shí)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(yīng)調(diào)峰調(diào)頻等其他功能，使電池SOC突然發(fā)生變化,，在實(shí)時(shí)控制中,，計(jì)算充放電功率時(shí)還需考慮電池的剩余電量。

　　4.測試結(jié)果

　　4.1序列二次規(guī)劃方法求解結(jié)果

　　假設(shè)電池容量S=20MW·h,，*大充放電功率Pmax=5MW,，Slow=0，Shig=S,。零點(diǎn)時(shí)電池電量Sinitial=0,，經(jīng)1個(gè)周期后電量Sfinal=0。1d有np=288個(gè)時(shí)間段,，每個(gè)時(shí)間段為5min,。為便于控制，設(shè)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(yù)測負(fù)荷數(shù)據(jù)來驗(yàn)證該算法的有效性。

　　首先隨機(jī)選取大量初始點(diǎn),，從每個(gè)初始點(diǎn)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(jié)果,，從中選出使目標(biāo)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(gòu)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(biāo)函數(shù)和約束條件的1階導(dǎo)數(shù)信息,，而且利用了目標(biāo)函數(shù)的2階導(dǎo)數(shù)信息,，收斂速度快。

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

　　針對2組不同的預(yù)測負(fù)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(yù)測負(fù)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(yù)測負(fù)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(shí)隨機(jī)選取了大量初始點(diǎn)，再將各初始點(diǎn)的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行比較,，因此解的穩(wěn)定性差,，無法保證每次優(yōu)化的計(jì)算結(jié)果都相同，且增加了計(jì)算時(shí)間,。優(yōu)點(diǎn)是可以用來求解任意次數(shù)充放電的優(yōu)化模型,。

　　4.2實(shí)用簡化算法求解結(jié)果

　　采用實(shí)用簡化算法，通過水平線與負(fù)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(jié)果為電池在1d中充電1次，放電2次,，優(yōu)化結(jié)果如圖8和圖9所示,。簡化算法求出的結(jié)果與采用序列二次規(guī)劃法求出的結(jié)果類似。簡化算法的計(jì)算速度快,，優(yōu)化結(jié)果穩(wěn)定,，適于實(shí)際應(yīng)用，但不適用于兩充兩放的情況,。實(shí)用簡化算法已經(jīng)應(yīng)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(jié)果。圖中：曲線1為碧嶺站預(yù)測負(fù)荷曲線,；曲線2為經(jīng)過削峰填谷后的負(fù)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(jié)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn),，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(fēng)力發(fā)電,、儲能系統(tǒng)以及充電樁的接入，全天候進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析,，直接監(jiān)視光伏,、風(fēng)能,、儲能系統(tǒng)、充電樁運(yùn)行狀態(tài)及健康狀況,，是一個(gè)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(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo),，促進(jìn)可再生能源應(yīng)用,，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動,；有效實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理,、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷,，提高電力設(shè)備運(yùn)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(jì)運(yùn)行提供了全新的解決方案。

　　微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),，整個(gè)能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個(gè)層：設(shè)備層,、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)

　　本方案遵循的標(biāo)準(zhǔn)有：

　　本技術(shù)規(guī)范書提供的設(shè)備應(yīng)滿足以下規(guī)定、法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：

　　GB/T26802.1-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)基本平臺*2部分：性能評定方法

　　GB/T26802.5-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范*6部分：驗(yàn)收大綱

　　GB/T2887-2011計(jì)算機(jī)場地通用規(guī)范

　　GB/T20270-2006信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)安全技術(shù)要求

　　GB50174-2018電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范

　　DL/T634.5101遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng)*5-101部分:傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)

　　DL/T634.5104遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng)*5-104部分:傳輸規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議子集的IEC60870-5-網(wǎng)絡(luò)訪問101

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

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

　　GB/T51341-2018微電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

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

　　DL/T1864-2018獨(dú)立型微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

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

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

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

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

　　T/CEC153-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)負(fù)荷管理技術(shù)導(dǎo)則

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

　　T/CEC5005-2018微電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范

　　NB/T10148-2019微電網(wǎng)*1部分：微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則

　　NB/T10149-2019微電網(wǎng)*2部分：微電網(wǎng)運(yùn)行導(dǎo)則

　　5.3適用場合

　　系統(tǒng)可應(yīng)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

　?。?）實(shí)時(shí)監(jiān)測

　　微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機(jī)界面友好,，應(yīng)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(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)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(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)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(jì)值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開關(guān)狀態(tài),、斷路器故障脫扣告警等,。

　　系統(tǒng)應(yīng)可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理,，使管理人員實(shí)時(shí)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(yùn)行功率設(shè)置等,。

　　系統(tǒng)應(yīng)可以對儲能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理,，能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)告警，并支持定期的電池維護(hù),。

　　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(fēng)電,、儲能,、充電樁及總體負(fù)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(jìn)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(fēng)電信息,、儲能信息、充電樁信息,、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等,。

　　（2）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(cè),、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析,、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計(jì),、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì),、碳減排統(tǒng)計(jì),、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析,；同時(shí)對系統(tǒng)的總功率,、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)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(jī)容量,、儲能當(dāng)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(shè)置界面

　　本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開關(guān)機(jī),、運(yùn)行模式,、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值,。

圖6儲能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

　　本界面用來展示對BMS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,，主要包括電芯電壓、溫度保護(hù)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(cè)數(shù)據(jù)界面

　　本界面用來展示對PCS電網(wǎng)側(cè)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(cè)數(shù)據(jù)界面

　　本界面用來展示對PCS交流側(cè)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(shí)針對交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖9儲能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

　　本界面用來展示對PCS直流側(cè)數(shù)據(jù),，主要包括電壓,、電流、功率,、電量等,。同時(shí)針對直流側(cè)的異常信息進(jìn)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(yùn)行狀態(tài)、STS運(yùn)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(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)信息,、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等,，同時(shí)展示當(dāng)前儲能電池的SOC信息。

圖12儲能電池簇運(yùn)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(dāng)前電芯的*大、*小電壓,、溫度值及所對應(yīng)的位置,。

　　(4）風(fēng)電界面

圖13風(fēng)電系統(tǒng)界面

　　本界面用來展示對風(fēng)電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機(jī)直流側(cè),、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警,、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì),、碳減排統(tǒng)計(jì),、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析,；同時(shí)對系統(tǒng)的總功率,、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)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(fèi)用，變化曲線,、各個(gè)充電樁的運(yùn)行數(shù)據(jù)等,。

　　（6）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(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放,、管理與控制等,。

　　（7）發(fā)電預(yù)測

　　系統(tǒng)應(yīng)可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù),、實(shí)測數(shù)據(jù),、未來天氣預(yù)測數(shù)據(jù)，對分布式發(fā)電進(jìn)行短期,、超短期發(fā)電功率預(yù)測,，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測可進(jìn)行人工輸入或者自動生成發(fā)電計(jì)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(yù)測界面

　　（8）策略配置

　　系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù),、儲能系統(tǒng)容量,、負(fù)荷需求及分時(shí)電價(jià)信息，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行模式的設(shè)置及不同控制策略配置,。如削峰填谷,、周期計(jì)劃、需量控制,、有序充電,、動態(tài)擴(kuò)容等,。

圖17策略配置界面

　　(9)運(yùn)行報(bào)表

　　應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備時(shí)間的運(yùn)行參數(shù),，報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)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(yùn)行報(bào)表

　　(10)實(shí)時(shí)報(bào)警

　　應(yīng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能,，系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動和關(guān)閉等遙信變位,，及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動作或事故跳閘時(shí)應(yīng)能發(fā)出告警,，應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示告警事件或跳閘事件，包括保護(hù)事件名稱,、保護(hù)動作時(shí)刻,；并應(yīng)能以彈窗,、聲音,、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。

圖19實(shí)時(shí)告警

　　(11)歷史事件查詢

　　應(yīng)能夠?qū)b信變位,，保護(hù)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(fēng)速,、氣壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,，查詢統(tǒng)計(jì),、事故分析。

圖20歷史事件查詢

　　(12)電能質(zhì)量監(jiān)測

　　應(yīng)可以對整個(gè)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(jìn)行持續(xù)監(jiān)測,，使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況,，以便及時(shí)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(yīng)能實(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測裝置通信狀態(tài),、各監(jiān)測點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率,、三相電壓不平衡度正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度正序/負(fù)序/零序電流值；

　　2）諧波分析功能：系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差,；

　　4）功率與電能計(jì)量：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率,、無功功率和視在功率；應(yīng)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(yīng)能提供有功負(fù)荷曲線,，包括日有功負(fù)荷曲線（折線型）和年有功負(fù)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(shí)中斷發(fā)生時(shí),，系統(tǒng)應(yīng)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(guān)人員,；系統(tǒng)應(yīng)能查看相應(yīng)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(jì)：系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計(jì)整2h存儲的統(tǒng)計(jì)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(yīng)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(shí)間,、事件發(fā)生的時(shí)間,。

圖21微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

　　(13)遙控功能

　　應(yīng)可以對整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)維護(hù)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(yù)置,、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序,，可以及時(shí)執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令,。

圖22遙控功能

　　(14)曲線查詢

　　應(yīng)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(jì)報(bào)表

　　具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能,，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表,。對微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,；對系統(tǒng)運(yùn)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(shí)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(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析,。

圖24統(tǒng)計(jì)報(bào)表

　　(16)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

　　系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài),，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

圖25微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?/p>

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

　　(17)通信管理

　　可以對整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理,、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測,。系統(tǒng)維護(hù)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(gè)端口，快速查看某設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)情況,。通信應(yīng)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(quán)限管理

　　應(yīng)具備設(shè)置用戶權(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（如遙控操作,，運(yùn)行參數(shù)修改等）,。可以定義不同級別用戶的登錄名,、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,。

圖27用戶權(quán)限

　　(19)故障錄波

　　應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動準(zhǔn)確地記錄故障前,、后過程的各相關(guān)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(hù)是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)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(gè)周波,、故障后4個(gè)周波波形,，總錄波時(shí)間共計(jì)46s。每個(gè)采樣點(diǎn)錄波至少包含12個(gè)模擬量,、10個(gè)開關(guān)量波形,。

圖28故障錄波

　　(20)事故追憶

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

　　用戶可自定義事故追憶的啟動事件,，當(dāng)每個(gè)事件發(fā)生時(shí),，存儲事故掃描周期及事故后10個(gè)掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶隨意修改,。

圖29事故追憶

　　6.結(jié)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(shí)用簡化算法,，可快速進(jìn)行日前優(yōu)化，配合實(shí)時(shí)控制可實(shí)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(shí)時(shí)控制階段對電池儲能系統(tǒng)進(jìn)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(shí)用簡化算法計(jì)算速度快，結(jié)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(dāng)中充電,、放電交叉進(jìn)行的情況,。

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

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