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淺談風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

來源:安科瑞電氣股份有限公司   2024年10月17日 09:10  

任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:本文針對風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。主要從容量匹配、運(yùn)行策略和經(jīng)濟(jì)性評估三個(gè)方面進(jìn)行分析。結(jié)果表明,合理設(shè)置儲(chǔ)能系統(tǒng)容量并優(yōu)化運(yùn)行,可以提高風(fēng)電光伏發(fā)電的平滑性,為電網(wǎng)提供調(diào)峰服務(wù),并具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。本文為風(fēng)光發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化利用提供了參考。

關(guān)鍵詞:風(fēng)力發(fā)電;光伏發(fā)電;儲(chǔ)能;經(jīng)濟(jì)性

0引言

隨著全球能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和清潔能源的快速發(fā)展,新能源發(fā)電方式的比重不斷提高。風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電作為清潔可再生能源的主要形式,在可再生能源發(fā)電結(jié)構(gòu)中占有重要地位。但是,風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電也存在間歇性強(qiáng)、調(diào)峰能力差等問題。為了提高風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的系統(tǒng)穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性以及電網(wǎng)適應(yīng)性,搭建儲(chǔ)能系統(tǒng)對其發(fā)揮重要作用。本文針對風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)、運(yùn)行策略和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行綜合分析,以期為風(fēng)力和光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)和效益評估提供參考。

1風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)基本概述

1.1 風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)

風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)由風(fēng)力機(jī)組、功率電子裝置、儲(chǔ)能裝置組成。風(fēng)力機(jī)組采用變槳距、變槳角風(fēng)力機(jī),機(jī)組容量一般在1-3MW。儲(chǔ)能系統(tǒng)常采用鉛酸蓄電池或鋰電池,考慮到成本效益兼顧,蓄電池容量約為風(fēng)機(jī)額定功率的20-40%。以2MW風(fēng)機(jī)與0.5MW/1MWh鋰電池組為例,充電時(shí)風(fēng)機(jī)額定輸出2MW送入電池充電,電池提供0.5MW功率、可儲(chǔ)存1MWh能量。放電時(shí),電池可以提供0.5MW功率,可持續(xù)輸出2小時(shí)。充放電過程中,通過雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器連接風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)側(cè)直流母線與電池,并通過控制器協(xié)調(diào)風(fēng)機(jī)、電池、DC/DC的功率分配。放電時(shí),先從電池提供功率,不足部分從風(fēng)機(jī)補(bǔ)充。光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略優(yōu)化可以提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性,延長電池壽命。

1.2 光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)

光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由光伏數(shù)組、逆變器、儲(chǔ)能裝置組成。光伏組件選用單晶或多晶硅組件,轉(zhuǎn)換率18%以上,組件容量一般在300-400W。逆變器采用并網(wǎng)型逆變器,效率在98%以上。儲(chǔ)能裝置常用鋰電池,也可采用鉛酸蓄電池或電容。儲(chǔ)能容量設(shè)計(jì)考慮發(fā)電容量、用電負(fù)荷情況、調(diào)峰需求等,一般取光伏容量的20-30%。例如100kW光伏系統(tǒng)配備20kW/50kWh鋰電池組,充電時(shí)光伏發(fā)電100kW,20kW直接為負(fù)荷供電,余80kW充電;放電時(shí)先從電池供電20kW,不足部分從光伏發(fā)電補(bǔ)充。逆變器與電池通過DC/DC調(diào)壓器連接,控制充放電過程中的功率分配。因此,光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化控制策略,既考慮經(jīng)濟(jì)性,也要兼顧電池充放電對壽命的影響。

2風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量與功率匹配

儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量和功率匹配設(shè)計(jì)對系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性能有直接影響,應(yīng)該根據(jù)發(fā)電側(cè)的配置、用戶側(cè)的負(fù)荷曲線以及調(diào)峰需求來進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)。例如,如果一個(gè)風(fēng)電場配置了3臺(tái)2MW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,用戶側(cè)的負(fù)荷需求峰谷差為1MW,那么儲(chǔ)能容量應(yīng)設(shè)計(jì)為2MWh,功率為1MW,以滿足需求。同時(shí),考慮到系統(tǒng)損耗和儲(chǔ)能效率,可以適當(dāng)加大10-20%的容量和功率。另一個(gè)例子是一個(gè)100kW的光伏發(fā)電站,配備了30kW/60kWh的鋰電池組。光伏每天發(fā)電量約為400kWh,用戶大負(fù)荷約為50kW。通過模擬光伏輸出曲線和用戶負(fù)荷曲線,可以得到直接供負(fù)荷電量約為200kWh,需要儲(chǔ)存入電池的電量約為200kWh。針對用戶負(fù)荷的早晚峰值,電池容量60kWh可以滿足約2h的早晚尖峰需求??紤]到電池組的充放電損耗和轉(zhuǎn)換效率,配備30kW功率的電池組基本能滿足尖峰填平需求。通過具體案例分析,綜合考慮發(fā)電側(cè)配置、用戶側(cè)負(fù)荷情況、儲(chǔ)能效率等因素,可以合理匹配設(shè)計(jì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量和功率,以滿足系統(tǒng)需求,同時(shí)也要考慮經(jīng)濟(jì)性。

2.2 儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行策略優(yōu)化

儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行策略對其經(jīng)濟(jì)性和儲(chǔ)能設(shè)備的使用壽命具有重要影響。因此,需要對充放電策略、SOC(StateofCharge,電池荷電狀態(tài))維持策略等進(jìn)行精細(xì)的優(yōu)化。具體來說,充電策略應(yīng)考慮風(fēng)電或光伏的預(yù)測輸出情況、電網(wǎng)負(fù)荷需求狀況、電價(jià)信號等因素,以便合理制定儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電時(shí)段和充電功率。這樣可以避免過充過放的情況,同時(shí)優(yōu)化經(jīng)濟(jì)效益。放電策略則需要根據(jù)負(fù)荷需求曲線、電價(jià)差異等條件,優(yōu)先利用儲(chǔ)能電量提供功率支持,實(shí)現(xiàn)峰谷調(diào)節(jié)、電費(fèi)套利等目標(biāo)。

以一個(gè)2MW/5MWh的鋰電池組風(fēng)電場為例,可以將SOC操作范圍設(shè)置為20%-90%。在充電時(shí),需要考慮風(fēng)機(jī)的實(shí)時(shí)輸出和電網(wǎng)負(fù)荷需求,在風(fēng)電低谷時(shí)限制充電功率,以防止過充。在放電時(shí),應(yīng)優(yōu)先從儲(chǔ)能中提供功率,以抵消風(fēng)電的波動(dòng)。具體的充放電功率將根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整,以維持合理的SOC水平。這樣的策略不僅可以延長電池壽命,還可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)。另外,對于一個(gè)100kW/60kWh的光伏電池組,充放電策略將根據(jù)當(dāng)日光伏發(fā)電預(yù)測和用戶負(fù)荷預(yù)測進(jìn)行優(yōu)化,以保證SOC的合理化,防止電池過充過放。在放電時(shí),應(yīng)優(yōu)先從電池供電,然后補(bǔ)充光伏,以平滑輸出。同時(shí),運(yùn)行策略需要根據(jù)電池的健康狀態(tài)和使用數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整更新,以保證優(yōu)質(zhì)效果。綜上所述,通過全面優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行策略,可以顯著提升其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 儲(chǔ)能系統(tǒng)的組件選擇與布局

儲(chǔ)能系統(tǒng)組件的合理選擇和布局直接影響系統(tǒng)性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo),需要考慮以下幾個(gè)關(guān)鍵方面:一,根據(jù)系統(tǒng)容量需求、電氣特性參數(shù)、自放電率、使用環(huán)境條件等因素,選擇合適的儲(chǔ)能設(shè)備。例如對于大容量風(fēng)電系統(tǒng),可以考慮使用成本較低的鉛酸電池;對于配備光伏的家庭微電網(wǎng)系統(tǒng),則可以選擇長壽命、高安全性的鋰電池。在選擇具體產(chǎn)品時(shí),需要匹配其電壓電流參數(shù)、容量大小、允許充放電次數(shù)等指標(biāo),確保其滿足系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的需求。二,需要選擇高效率、損耗小的電力電子變流設(shè)備,確保其電壓等級和功率大小匹配系統(tǒng)的具體需求。例如對于幾百KW級的風(fēng)電光伏系統(tǒng),可以選擇采用IGBT變流器;如果系統(tǒng)功率達(dá)到幾百M(fèi)W級,則需要考慮采用更高功率等級的碳化硅變流設(shè)備。另外,關(guān)鍵部位需要設(shè)置合理的冗余變流設(shè)備,以提升系統(tǒng)的可靠性。三,不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系到后續(xù)的系統(tǒng)控制策略選用。例如,公共DC母線的結(jié)構(gòu)有利于風(fēng)電和光伏向儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一供電,便于實(shí)施風(fēng)光互補(bǔ)的控制策略;而獨(dú)立的DC-AC結(jié)構(gòu)則可以實(shí)現(xiàn)兩者的隔離控制。因此,需要根據(jù)工程的具體設(shè)計(jì)目的,合理選擇系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。四,要優(yōu)先選擇通信協(xié)議開放、功能可擴(kuò)展的能量管理系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)對各類儲(chǔ)能設(shè)備、變流設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控,并根據(jù)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和需求負(fù)荷,制定出優(yōu)化的系統(tǒng)控制策略。五,根據(jù)對用戶側(cè)負(fù)荷需求分析、儲(chǔ)能容量需求評估等,來合理確定光伏發(fā)電、風(fēng)電發(fā)電、儲(chǔ)能設(shè)備等的具體容量配置方案。設(shè)備布局時(shí),要注意強(qiáng)弱電的分離、防潮、設(shè)備熱管理等多個(gè)方面。綜上,通過對系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的精細(xì)化比選和設(shè)計(jì)分析,可以獲得技術(shù)指標(biāo)高且經(jīng)濟(jì)性好的儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案。

表1 儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)鍵措施

3風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析

3.1儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本與效益評估

儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本主要分為設(shè)備購置成本、運(yùn)維成本以及系統(tǒng)電能損耗成本。在評估其效益時(shí),需要考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)在改善電網(wǎng)調(diào)峰性能、減少備用容量、延長相關(guān)設(shè)備使用壽命等方面的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。可以通過具體案例進(jìn)行成本效益分析,例如某風(fēng)電場配備了2MW/5MWh的鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng),設(shè)備購置成本為120萬元,10年使用期,年運(yùn)維費(fèi)用為6萬元。該系統(tǒng)通過峰谷切換,可幫助風(fēng)場減少約10%的棄風(fēng)量,據(jù)測算每年可增加發(fā)電收入約18萬元。同時(shí)作為頻率調(diào)節(jié)儲(chǔ)備,可額外獲得約10萬元的調(diào)峰補(bǔ)償收入。另外,系統(tǒng)吸收涌余功率,可減少機(jī)組機(jī)械應(yīng)力,延長逆變器使用壽命約10%,每年節(jié)約維護(hù)成本約5萬元??鄢\(yùn)維成本后,該儲(chǔ)能系統(tǒng)10年內(nèi)的效益約為330萬元,投資回收期小于5年。另一個(gè)案例是某光伏電站配備100kW/200kWh的電池組進(jìn)行峰谷填平,同樣可以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。因此,在評估儲(chǔ)能系統(tǒng)的效益時(shí),除了考慮經(jīng)濟(jì)效益外,還需關(guān)注其在提高電網(wǎng)穩(wěn)定性、減少調(diào)峰輪備容量等方面的技術(shù)價(jià)值,以及減少棄風(fēng)棄光對環(huán)境的影響等全面效益。通過綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析,可以更全面地評估儲(chǔ)能系統(tǒng)的合理性。

3.2儲(chǔ)能系統(tǒng)對電網(wǎng)的價(jià)值分析

儲(chǔ)能系統(tǒng)通過充放電調(diào)節(jié),能夠?yàn)殡娋W(wǎng)提供各種服務(wù),提升電網(wǎng)供電的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:一是提高電源調(diào)峰能力。儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)需求變化,實(shí)現(xiàn)充電儲(chǔ)能和峰谷調(diào)節(jié),降低對調(diào)峰發(fā)電機(jī)組的依賴,從而降低調(diào)峰成本。二是減少備用容量需求。儲(chǔ)能系統(tǒng)可作為容量備用,降低電網(wǎng)準(zhǔn)備的備用容量。例如,10MW儲(chǔ)能系統(tǒng)可以減少約5MW的備用容量。三是提高電網(wǎng)靈活性。儲(chǔ)能系統(tǒng)增強(qiáng)電網(wǎng)吸收新能源等不穩(wěn)定源的能力,同時(shí)在黑啟動(dòng)時(shí)為系統(tǒng)供電。四是提高電力質(zhì)量。儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠平滑電源波動(dòng),控制充放電參與電壓/頻率調(diào)節(jié),提高電力質(zhì)量。五是節(jié)約用戶電費(fèi)。儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)峰谷時(shí)間電價(jià)套利,充電存儲(chǔ)夜間低谷電價(jià)電量,放電減少高峰用電,降低用戶電費(fèi)支出。具體經(jīng)濟(jì)效益可以進(jìn)行測算,例如,在某地區(qū)建設(shè)100MW/400MWh儲(chǔ)能電站,可減少該地約40MW備用容量,同時(shí)參與頻率調(diào)節(jié)獲得電費(fèi)補(bǔ)償約300萬元/年,用戶通過夜間充電可節(jié)約電費(fèi)100萬元/年。該儲(chǔ)能系統(tǒng)投資在8年內(nèi)收回。綜上所述,儲(chǔ)能系統(tǒng)通過多種方式提升電網(wǎng)可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性,成為電網(wǎng)的重要支撐技術(shù)裝備。

3.3經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的計(jì)算與比較

對儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算與比較,可以評估不同方案的經(jīng)濟(jì)效益。主要的經(jīng)濟(jì)性評價(jià)指標(biāo)包括:

  1. 投資回收期。根據(jù)總投資成本、年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用及系統(tǒng)收益,計(jì)算投資回收所需要的時(shí)間,一般要求投資回收期在項(xiàng)目使用壽命1/3以內(nèi)。

  2. 遞增系統(tǒng)效益與遞增成本比。評估增加儲(chǔ)能容量對系統(tǒng)效益提升的貢獻(xiàn)與成本增加的比值,選擇優(yōu)解。遞增系統(tǒng)效益與遞增成本比計(jì)算公式:比值=ΔE/ΔC;式中,ΔE為系統(tǒng)效益的遞增量,ΔC為系統(tǒng)成本的遞增量。

  3. 凈現(xiàn)值(NPV)。估算項(xiàng)目的收益現(xiàn)值與成本現(xiàn)值之差,NPV大于0表示項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)可行。NPV計(jì)算公式:NPV=∑(t=1)n(R-C)/(1+r)t;式中,R和C分別為t年的收益和成本,r為貼現(xiàn)率,n為項(xiàng)目使用壽命。(4)

  4. 內(nèi)部收益率(IRR)。計(jì)算項(xiàng)目收益所對應(yīng)的復(fù)利回報(bào)率,IRR高于銀行貸kuan利率表示項(xiàng)目價(jià)值高。IRR滿足等式:∑(t=1)n(R-C)/(1+IRR)t=0。

具體計(jì)算可基于特定案例,例如某風(fēng)電場考慮增設(shè)2MW/5MWh儲(chǔ)能系統(tǒng),成本為120萬元,使用壽命為10年。經(jīng)過測算,該儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資回收期為4.5年,凈現(xiàn)值(NPV)為260萬元,內(nèi)部收益率(IRR)為16.5%,符合經(jīng)濟(jì)效益要求。同時(shí),也可以通過比較不同儲(chǔ)能容量方案的經(jīng)濟(jì)性評價(jià)指標(biāo),選擇優(yōu)解。通過定量經(jīng)濟(jì)性分析,我們可以比較不同儲(chǔ)能配置方案的可行性,并選擇經(jīng)濟(jì)效益較佳的儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案,結(jié)合技術(shù)指標(biāo)評估,我們可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)兼優(yōu)的儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

4安科瑞Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

4.1概述

Acrel-2000MG儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)是安科瑞專門針對工商業(yè)儲(chǔ)能電站研制的本地化能量管理系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)能電站的數(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、策略管理、歷史曲線等功能。其中策略管理,支持多種控制策略選擇,包含計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等。該系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)下級各儲(chǔ)能單元的統(tǒng)一監(jiān)控和管理,還可以實(shí)現(xiàn)與上級調(diào)度系統(tǒng)和云平臺(tái)的數(shù)據(jù)通訊與交互,既能接受上級調(diào)度指令,又可以滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控與運(yùn)維,確保儲(chǔ)能系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

4.2應(yīng)用場景

適用于工商業(yè)儲(chǔ)能電站、新能源配儲(chǔ)電站。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4.4系統(tǒng)功能

(1)實(shí)時(shí)監(jiān)管

對微電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管,包含市電、光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電樁及用電負(fù)荷,同時(shí)也包括收益數(shù)據(jù)、天氣狀況、節(jié)能減排等信息。

(2)智能監(jiān)控

對系統(tǒng)環(huán)境、光伏組件、光伏逆變器、風(fēng)電控制逆變一體機(jī)、儲(chǔ)能電池、儲(chǔ)能變流器、用電設(shè)備等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,掌握微電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。

(3)功率預(yù)測

對分布式發(fā)電系統(tǒng)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。

(4)電能質(zhì)量

實(shí)現(xiàn)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測。如電壓諧波、電壓閃變、電壓不平衡等穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)和電壓暫升/暫降、電壓中斷暫態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測分析及錄波展示,并對電壓、電流瞬變進(jìn)行監(jiān)測。

(5)可視化運(yùn)行

實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)無人值守,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化、便捷化管理;對重要負(fù)荷與設(shè)備進(jìn)行不間斷監(jiān)控。

(6)優(yōu)化控制

通過分析歷史用電數(shù)據(jù)、天氣條件對負(fù)荷進(jìn)行功率預(yù)測,并結(jié)合分布式電源出力與儲(chǔ)能狀態(tài),實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度,以降低尖峰或者高峰時(shí)刻的用電量,降低企業(yè)綜合用電成本。

(7)收益分析

用戶可以查看光伏、儲(chǔ)能、充電樁三部分的每天電量和收益數(shù)據(jù),同時(shí)可以切換年報(bào)查看每個(gè)月的電量和收益。

(8)能源分析

通過分析光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能設(shè)備的發(fā)電效率、轉(zhuǎn)化效率,用于評估設(shè)備性能與狀態(tài)。

(9)策略配置

微電網(wǎng)配置主要對微電網(wǎng)系統(tǒng)組成、基礎(chǔ)參數(shù)、運(yùn)行策略及統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行設(shè)置。其中策略包含計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、新能源消納、逆功率控制等。

5硬件及其配套產(chǎn)品

序號

設(shè)備

型號

圖片

說明

1

能量管理系統(tǒng)

Acrel-2000MG

內(nèi)部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控,由通信管理機(jī)、工業(yè)平板電腦、串口服務(wù)器、遙信模塊及相關(guān)通信輔件組成。

數(shù)據(jù)采集、上傳及轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器及協(xié)同控制裝置

策略控制:計(jì)劃曲線、需量控制、削峰填谷、備用電源等

2

顯示器

25.1英寸液晶顯示器

系統(tǒng)軟件顯示載體

3

UPS電源

UPS2000-A-2-KTTS

為監(jiān)控主機(jī)提供后備電源

4

打印機(jī)

HP108AA4

用以打印操作記錄,參數(shù)修改記錄、參數(shù)越限、復(fù)限,系統(tǒng)事故,設(shè)備故障,保護(hù)運(yùn)行等記錄,以召喚打印為主要方式

5

音箱

R19U

播放報(bào)警事件信息

6

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)

D-LINKDES-1016A16

提供16口百兆工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)解決了通信實(shí)時(shí)性、網(wǎng)絡(luò)安全性、本質(zhì)安全與安全防爆技術(shù)等技術(shù)問題

7

GPS時(shí)鐘

ATS1200GB

利用gps同步衛(wèi)星信號,接收1pps和串口時(shí)間信息,將本地的時(shí)鐘和gps衛(wèi)星上面的時(shí)間進(jìn)行同步

8

交流計(jì)量電表

AMC96L-E4/KC

電力參數(shù)測量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率,頻率、功率因數(shù)等)、復(fù)費(fèi)率電能計(jì)量、

四象限電能計(jì)量、諧波分析以及電能監(jiān)測和考核管理。多種外圍接口功能:帶有RS485/MODBUS-RTU協(xié)議:帶開關(guān)量輸入和繼電器輸出可實(shí)現(xiàn)斷路器開關(guān)的"遜信“和“遙控”的功能

9

直流計(jì)量電表

PZ96L-DE

可測量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率、正向與反向電能??蓭S485通訊接口、模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、開關(guān)量輸入/輸出等功能

10

電能質(zhì)量監(jiān)測

APView500

實(shí)時(shí)監(jiān)測電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)和閃變、諾波等電能質(zhì)量,記錄各類電能質(zhì)量事件,定位擾動(dòng)源。

11

防孤島裝置

AM5SE-IS

防孤島保護(hù)裝置,當(dāng)外部電網(wǎng)停電后斷開和電網(wǎng)連接

12

箱變測控裝置

AM6-PWC

置針對光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能升壓變不同要求研發(fā)的集保護(hù),測控,通訊一體化裝置,具備保護(hù)、通信管理機(jī)功能、環(huán)網(wǎng)交換機(jī)功能的測控裝置

13

通信管理機(jī)

ANet-2E851

能夠根據(jù)不同的采集規(guī)的進(jìn)行水表、氣表、電表、微機(jī)保護(hù)等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)果集匯總:

提供規(guī)約轉(zhuǎn)換、透明轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)加密壓縮、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、邊緣計(jì)算等多項(xiàng)功能:實(shí)時(shí)多任務(wù)并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),可多鏈路上送平臺(tái)據(jù):

14

串口服務(wù)器

Aport

功能:轉(zhuǎn)換“輔助系統(tǒng)"的狀態(tài)數(shù)據(jù),反饋到能量管理系統(tǒng)中。

1)空調(diào)的開關(guān),調(diào)溫,及完quan斷電(二次開關(guān)實(shí)現(xiàn))

2)上傳配電柜各個(gè)空開信號

3)上傳UPS內(nèi)部電量信息等

4)接入電表、BSMU等設(shè)備

15

遙信模塊

ARTU-K16

1)反饋各個(gè)設(shè)備狀態(tài),將相關(guān)數(shù)據(jù)到串口服務(wù)器:讀消防VO信號,并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(關(guān)機(jī)、事件上報(bào)等)

2)采集水浸傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā)

3)給到上層(水浸信號事件上報(bào))

4)讀取門禁程傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā)

6結(jié)論

隨著可再生能源比重的不斷提高,風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的間歇性和波動(dòng)性對電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行提出挑戰(zhàn)。儲(chǔ)能系統(tǒng)作為有效解決新能源規(guī)模化利用的關(guān)鍵技術(shù),發(fā)揮著不可替代的重要作用。本文針對風(fēng)電和光伏發(fā)電的儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)研究,重點(diǎn)對儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、運(yùn)營策略和經(jīng)濟(jì)性評估進(jìn)行了探討。研究表明,合理規(guī)劃儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置與控制策略,不僅能提高風(fēng)電和光伏發(fā)電的可靠性、經(jīng)濟(jì)性,也可以減少其棄風(fēng)棄光量,提供調(diào)峰備用等多種電網(wǎng)服務(wù),具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益??傮w而言,儲(chǔ)能技術(shù)與風(fēng)電、光伏發(fā)電深度融合,是實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)模利用的重要途徑之一。未來的研究可繼續(xù)關(guān)注如何利用儲(chǔ)能技術(shù)提高新能源并網(wǎng)規(guī)模,實(shí)現(xiàn)可再生能源與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化及互利共贏。

參考文獻(xiàn)

[1]張凱銘.風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)大功率點(diǎn)跟蹤及儲(chǔ)能控制策略研究[D].哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學(xué),2023.

[2]陳海龍.風(fēng)光儲(chǔ)充微電網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]光源與照明,2022(6):217-219

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2022年05版

[4]林振.風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及經(jīng)濟(jì)性分析

作者介紹:
任運(yùn)業(yè),男,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。


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