淺談太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)與電能管理

程瑜 187 0211 2087

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)綜合了半導(dǎo)體材料、電力電子技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、蓄電池技術(shù)和電力工程技術(shù)，已成為當(dāng)前新能源發(fā)電領(lǐng)域備受研究關(guān)注的綜合性技術(shù)，具有發(fā)電過(guò)程簡(jiǎn)單、電能供應(yīng)穩(wěn)定、使用范圍廣、清潔無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)。在當(dāng)前綠色能源背景下，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)在我國(guó)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，重要性日益凸顯。介紹光伏發(fā)電基本原理、常見(jiàn)技術(shù)，闡述國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有光伏發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀，探討光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用，展望光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；光伏發(fā)電技術(shù)；新能源；光伏行業(yè)；新能源行業(yè)

0、前言

為了確保維護(hù)人類的生態(tài)環(huán)境并減輕大氣污染的影響，各國(guó)正努力促進(jìn)可再生能源的研發(fā)。太陽(yáng)能發(fā)電作為其中的重要組成部分，備受關(guān)注。太陽(yáng)能發(fā)電相較于水電、風(fēng)電、核電等能源形式，具備多項(xiàng)顯著的優(yōu)勢(shì)。首先，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)操作時(shí)無(wú)噪音，不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生噪聲污染，有利于保持生態(tài)平衡。其次，太陽(yáng)能發(fā)電過(guò)程中不產(chǎn)生有害氣體，無(wú)污染排放，有助于減緩氣候變化和改善空氣質(zhì)量。三，太陽(yáng)能發(fā)電受制約較少，光伏電池的安裝可以靈活進(jìn)行，適用于多種地形和環(huán)境條件。四，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的故障率相對(duì)較低具有較高的可靠性和穩(wěn)定性。太陽(yáng)能設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)便，大大降低了運(yùn)營(yíng)成本。

通過(guò)多年的開(kāi)發(fā)，太陽(yáng)能發(fā)電取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。根據(jù)所利用的資源不同，太陽(yáng)能發(fā)電可分為太陽(yáng)能熱發(fā)電和太陽(yáng)能光發(fā)電，后者即人們常說(shuō)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電。截至2022年底，全球光伏電站的累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到約1,101GW，至少有20個(gè)的光伏累計(jì)裝機(jī)容量超過(guò)1GW，其中，中國(guó)累計(jì)裝機(jī)容量居首（如圖1），鞏固了全球光伏電站*大的裝機(jī)國(guó)地位。這表明光伏發(fā)電在全球范圍內(nèi)得到了迅速地推廣和發(fā)展，成為主要的清潔能源之一。

數(shù)據(jù)來(lái)源：《2023年全球光伏市場(chǎng)快照?qǐng)?bào)告》

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的推廣，太陽(yáng)能發(fā)電有望成為推動(dòng)全球可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵力量，助力構(gòu)建更加清潔、綠色的能源未來(lái)。通過(guò)介紹光伏發(fā)電基本原理、常見(jiàn)技術(shù)，總結(jié)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有光伏發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀，討論光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，展望光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展方向。

1、太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)概述

1.1光伏發(fā)電基本原理

太陽(yáng)能電池在太陽(yáng)能光伏發(fā)電中扮演著關(guān)鍵的能量轉(zhuǎn)化角色。太陽(yáng)能光伏發(fā)電的基本原理是通過(guò)光生伏特效應(yīng)將太陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)化為電能。當(dāng)太陽(yáng)光照射到太陽(yáng)能電池表面時(shí)，光生電子和空穴被生成，由內(nèi)建電場(chǎng)調(diào)控后形成光生電壓，這過(guò)程實(shí)現(xiàn)了將光能直接轉(zhuǎn)化為電能，成為太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵步驟。一旦接人負(fù)載，光生電壓驅(qū)動(dòng)電子流動(dòng)，完成電能輸出與利用。這一高效、可再生的能源轉(zhuǎn)化方式為清潔能源的可持續(xù)利用提供了技術(shù)基礎(chǔ)，有望在能源領(lǐng)域發(fā)揮更大作用。

1.2太陽(yáng)能電池技術(shù)

太陽(yáng)能電池在光伏發(fā)電系統(tǒng)中是關(guān)鍵組件，負(fù)責(zé)將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能，效率越高性能越好。市場(chǎng)上主要有多晶硅、薄膜太陽(yáng)能電池和單晶硅三種類型。多晶硅電池成本相對(duì)較低但光電轉(zhuǎn)換效率稍低，薄膜電池輕薄柔性且成本低但效率相對(duì)較低，而單晶硅電池效率高但制造成本高。太陽(yáng)能電池技術(shù)研發(fā)方向包括提高轉(zhuǎn)換效率、降低制造成本、改善系統(tǒng)可持續(xù)性和可靠性。提高效率增強(qiáng)能量捕獲效果，降低成本有助于技術(shù)推廣，而改善可持續(xù)性和可靠性確保系統(tǒng)在各種環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)太陽(yáng)能發(fā)電的長(zhǎng)期應(yīng)用。

1.3“孤島效應(yīng)”檢測(cè)技術(shù)

孤島效應(yīng)，即在電力網(wǎng)絡(luò)中斷電供應(yīng)的情況下，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，為周邊負(fù)荷供應(yīng)電能，構(gòu)建了無(wú)法受電力公司操控的獨(dú)立供電體系。這種情況可能導(dǎo)致電壓和頻率失去有效控制，存在潛在風(fēng)險(xiǎn)影響用戶設(shè)備和維修人員。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)入孤島狀態(tài)可引發(fā)一系列問(wèn)題，如果遇到電壓和頻率難以有效調(diào)節(jié)這種事情，那么很有可能造成用戶設(shè)備受損這種情況；同時(shí)，如果是維修人員也是很可能會(huì)因孤島中的帶電線路而處于危險(xiǎn)的情境中。高性能孤島檢測(cè)系統(tǒng)能迅速檢測(cè)電網(wǎng)故障，在毫秒級(jí)別內(nèi)采取措施，具有可設(shè)置的靈敏度和自動(dòng)重連時(shí)間，有效減少孤島期間的電力中斷，提高系統(tǒng)可靠性。此外，孤島檢測(cè)技術(shù)兼容不同型號(hào)的光伏系統(tǒng)和逆變器，符合國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性和通用性。主動(dòng)式孤島檢測(cè)方法包括輸出功率擾動(dòng)法、主動(dòng)頻率偏移法等，其中頻率偏移法易操作且實(shí)用性強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于實(shí)際場(chǎng)景，旨在及時(shí)識(shí)別光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島狀態(tài)，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

1.4聚光光伏技術(shù)

聚光光伏技術(shù)是區(qū)別于傳統(tǒng)光伏系統(tǒng)的，聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu)、組件框架、聚光鏡、太陽(yáng)能接收器組成，即通過(guò)高效率的光伏電池將聚焦后的太陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)，其中，聚光光伏（ConcentratedPhotovoltaics）是聚光太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)中*典型的代表。這種系統(tǒng)能夠*大程度地利用太陽(yáng)能，提高光伏系統(tǒng)的能量輸出。聚光光伏系統(tǒng)使用的光伏電池的效率通常高于傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池，可達(dá)30%至40%，其常見(jiàn)的聚光比在300倍到1000倍之間。在實(shí)際應(yīng)用中，CPV系統(tǒng)的跟蹤精度可以達(dá)到亞角秒（sub一arcsecond）的級(jí)別。這樣的高精度跟蹤系統(tǒng)可以確保太陽(yáng)光在不同季節(jié)和天氣條件下始終被準(zhǔn)確地聚焦在太陽(yáng)能電池上，從而*大程度地提高能源轉(zhuǎn)換效率。與適用于各種光照條件下、無(wú)需高度聚光的傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池不同的是，CPV系統(tǒng)適用于要求高效能的環(huán)境，如陽(yáng)光直射強(qiáng)烈的沙漠地區(qū)，使其能更有效地利用陽(yáng)光。聚光光伏技術(shù)以其顯著的光電轉(zhuǎn)換效率優(yōu)勢(shì)成為新興電能生產(chǎn)模式，有望解決傳統(tǒng)能源供應(yīng)不足，實(shí)現(xiàn)更高的發(fā)電功率密度。然而，該技術(shù)對(duì)光學(xué)器件制造和調(diào)整、系統(tǒng)維護(hù)以及安全方面提出了嚴(yán)格要求。通過(guò)對(duì)砷化鎵（GaAs）薄膜電池等聚光發(fā)電技術(shù)的研究，聚光光伏技術(shù)有望在大規(guī)模光伏發(fā)電項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用。作為新興發(fā)電技術(shù)，聚光光伏發(fā)電標(biāo)志著可再生能源進(jìn)人更高效和可持續(xù)的階段。通過(guò)優(yōu)化太陽(yáng)能的捕獲和轉(zhuǎn)換過(guò)程，該技術(shù)不僅提高了發(fā)電效率，還減少了對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴。引人聚光光伏發(fā)電技術(shù)將為可再生能源領(lǐng)域注人新的活力，為清潔能源的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造更有利的條件。隨著技術(shù)不斷創(chuàng)新和應(yīng)用，聚光光伏發(fā)電有望為全球能源格局帶來(lái)積極的變革，對(duì)環(huán)境保護(hù)至關(guān)重聚光光伏技術(shù)是區(qū)別于傳統(tǒng)光伏系統(tǒng)的，聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)跟蹤機(jī)構(gòu)、組件框架、聚光鏡、太陽(yáng)能接收器組成，即通過(guò)高效率的光伏電池將聚焦后的太陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)，其中，聚光光伏（ConcentratedPhotovoltaics）是聚光太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)中*典型的代表。這種系統(tǒng)能夠*大程度地利用太陽(yáng)能，提高光伏系統(tǒng)的能量輸出。聚光光伏系統(tǒng)使用的光伏電池的效率通常高于傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池，可達(dá)30%至40%，其常見(jiàn)的聚光比在300倍到1000倍之間。在實(shí)際應(yīng)用中，CPV系統(tǒng)的跟蹤精度可以達(dá)到亞角秒（sub一arcsecond）的級(jí)別。這樣的高精度跟蹤系統(tǒng)可以確保太陽(yáng)光在不同季節(jié)和天氣條件下始終被準(zhǔn)確地聚焦在太陽(yáng)能電池上，從而*大程度地提高能源轉(zhuǎn)換效率。與適用于各種光照條件下、無(wú)需高度聚光的傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池不同的是，CPV系統(tǒng)適用于要求高效能的環(huán)境，如陽(yáng)光直射強(qiáng)烈的沙漠地區(qū)，使其能更有效地利用陽(yáng)光。聚光光伏技術(shù)以其顯著的光電轉(zhuǎn)換效率優(yōu)勢(shì)成為新興電能生產(chǎn)模式，有望解決傳統(tǒng)能源供應(yīng)不足，實(shí)現(xiàn)更高的發(fā)電功率密度。然而，該技術(shù)對(duì)光學(xué)器件制造和調(diào)整、系統(tǒng)維護(hù)以及安全方面提出了嚴(yán)格要求。通過(guò)對(duì)砷化鎵（GaAs）薄膜電池等聚光發(fā)電技術(shù)的研究，聚光光伏技術(shù)有望在大規(guī)模光伏發(fā)電項(xiàng)目中得到廣泛應(yīng)用。作為新興發(fā)電技術(shù)，聚光光伏發(fā)電標(biāo)志著可再生能源進(jìn)人更高效和可持續(xù)的階段。通過(guò)優(yōu)化太陽(yáng)能的捕獲和轉(zhuǎn)換過(guò)程，該技術(shù)不僅提高了發(fā)電效率，還減少了對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴。引人聚光光伏發(fā)電技術(shù)將為可再生能源領(lǐng)域注人新的活力，為清潔能源的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造更有利的條件。隨著技術(shù)不斷創(chuàng)新和應(yīng)用，聚光光伏發(fā)電有望為全球能源格局帶來(lái)積極的變革，對(duì)環(huán)境保護(hù)至關(guān)重要，為能源行業(yè)的未來(lái)發(fā)展打開(kāi)斬新前景。

2、國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1國(guó)外太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀

近年來(lái)，光伏技術(shù)在全球范圍內(nèi)備受關(guān)注，各國(guó)紛紛加大對(duì)其研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的投人，推動(dòng)了光伏發(fā)電領(lǐng)域的快速創(chuàng)新和廣泛應(yīng)用，尤其是多晶硅太陽(yáng)能電池在各類電池中應(yīng)用*為廣泛。這種趨勢(shì)反映了對(duì)清潔能源的迫切需求，標(biāo)志著光伏技術(shù)作為未來(lái)能源的主要選擇之一。通過(guò)不斷提升光伏發(fā)電技術(shù)水平，各國(guó)積極致力于提高發(fā)電效率、降低成本，例如，對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和表面處理的不斷優(yōu)化等方法，積極尋求更加可持續(xù)和環(huán)保的能源解決方案。這一努力不僅為推動(dòng)可再生能源行業(yè)的發(fā)展注入了新的動(dòng)力，光電轉(zhuǎn)換效率得以提升，同時(shí)也為實(shí)現(xiàn)全球清潔能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在光伏技術(shù)的引領(lǐng)下，有望迎來(lái)更加綠色、可持續(xù)的能源時(shí)代。

除了多晶硅太陽(yáng)能電池，薄膜太陽(yáng)能電池采用非晶硅、銅鎵硒（CIGS）、銅傢硫（CIS）等材料制成薄膜層，具備較低的生產(chǎn)成本和更好的適應(yīng)性。這種新型太陽(yáng)能電池在柔性和輕質(zhì)性能方面表現(xiàn)出色，使得其在建筑一體化、便攜式設(shè)備以及光伏電池組件的應(yīng)用方面具備更大的靈活性。薄膜太陽(yáng)能電池的制備過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能耗較低，這不僅有望降低整體能源生產(chǎn)的環(huán)境影響，還能夠推動(dòng)太陽(yáng)能技術(shù)在更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域取得突破。隨著對(duì)清潔能源的不斷追求，薄膜太陽(yáng)能電池的研究和應(yīng)用將成為太陽(yáng)能領(lǐng)域一個(gè)備受關(guān)注的發(fā)展方向。

為了進(jìn)一步提高太陽(yáng)能電池的效率，國(guó)際研究機(jī)構(gòu)正在積極探索和開(kāi)發(fā)新型高效太陽(yáng)能電池技術(shù)。其中，光伏領(lǐng)域的創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，涉及多種新材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。一些新型太陽(yáng)能電池技術(shù)，如鈣鈦礦太陽(yáng)能電池、有機(jī)太陽(yáng)能電池和雙面太陽(yáng)能電池等，正在成為研究熱點(diǎn)。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池以其高效的光電轉(zhuǎn)換率和相對(duì)低的制造成本而備受矚目。其靈活性和輕量化的特性使其在建筑集成和便攜設(shè)備等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用潛力。同時(shí)，有機(jī)太陽(yáng)能電池通過(guò)采用有機(jī)半導(dǎo)體材料，拓展了光伏技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，為柔性電子和可穿戴設(shè)備提供了更多可能性。雙面太陽(yáng)能電池則以其能夠吸收正反兩面光線的設(shè)計(jì)，提高了光能的利用效率。這種技術(shù)適用于多種場(chǎng)景，包括大型光伏電站和建筑一體化項(xiàng)目。這些新型技術(shù)的研發(fā)推動(dòng)了太陽(yáng)能電池的性能和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，為清潔能源未來(lái)的發(fā)展注人了新的活力。

此外，多級(jí)太陽(yáng)能電池作為一種創(chuàng)新型電池，通過(guò)將不同材料的多個(gè)薄膜層疊加在一起，實(shí)現(xiàn)了對(duì)光譜的多級(jí)吸收和電子的多級(jí)傳輸，進(jìn)一步提高了光電轉(zhuǎn)換效率[。這一系列技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)了太陽(yáng)能電池行業(yè)的不斷進(jìn)步，為可再生能源的更加廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.2國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀

在20世紀(jì)70年代，我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)初露端倪。當(dāng)時(shí)，太陽(yáng)能電池及相關(guān)裝置的生產(chǎn)量起步較為艱難，隨著政策支持和技術(shù)創(chuàng)新的不懈推動(dòng)，產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了20多年的發(fā)展，取得了顯著的成果。太陽(yáng)能光伏技術(shù)逐漸成熟，產(chǎn)品性能穩(wěn)步提升，生產(chǎn)規(guī)模也實(shí)現(xiàn)了迅猛增長(zhǎng)。我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)逐漸步人穩(wěn)健發(fā)展的階段。對(duì)可再生能源的支持政策不斷完善，各類技術(shù)創(chuàng)新層出不窮，太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)鏈逐漸完備。同時(shí)，市場(chǎng)需求的不斷增長(zhǎng)也推動(dòng)了太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展。這一階段的發(fā)展為我國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為未來(lái)的可再生能源發(fā)展奠定了重要的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

盡管太陽(yáng)能光伏技術(shù)在農(nóng)村地區(qū)取得了一定的成功，但在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電方面，仍面臨一些挑戰(zhàn)。我國(guó)電力結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步發(fā)展和優(yōu)化，以更好地適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。為了推動(dòng)太陽(yáng)能光伏技術(shù)在全國(guó)范圍內(nèi)的普及和應(yīng)用，需要建立健全的政策體系，提供更多的激勵(lì)措施，包括財(cái)政和稅收支持，降低設(shè)備成本，并加大對(duì)研發(fā)的資金投入。在政策支持的基礎(chǔ)上，不斷提高太陽(yáng)能光伏技術(shù)的效益和可靠性，增加其在電力系統(tǒng)中的比重。技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)以及國(guó)際合作將是未來(lái)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。通過(guò)各方共同努力，太陽(yáng)能光伏技術(shù)有望在我國(guó)實(shí)現(xiàn)更為廣泛和深入的應(yīng)用，為清潔能源的可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)應(yīng)用

3.1獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)

獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)，展現(xiàn)了在不同應(yīng)用場(chǎng)景中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，與并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)形成對(duì)比。首先，獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)不依賴于電網(wǎng)，具備自主運(yùn)行的能力。這使得它在偏遠(yuǎn)地區(qū)、無(wú)電區(qū)域或需要臨時(shí)電源的場(chǎng)合中具有獨(dú)特的適用性。獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)通常采用直流供電或交流供電的方式，具備一定的靈活性。相比并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，獨(dú)立系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單，更容易實(shí)現(xiàn)。

然而，獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)也面臨一些挑戰(zhàn)，特別是在穩(wěn)定性方面。受天氣變化影響大，穩(wěn)定性相對(duì)較差，因此更適用于一些特定環(huán)境下的獨(dú)立供電需求。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和研究的深入，獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)有望。

盡管獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性相對(duì)較低，但其在偏遠(yuǎn)地區(qū)提供電力的優(yōu)勢(shì)使其在特定應(yīng)用場(chǎng)景中具有獨(dú)特的價(jià)值。未來(lái)隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性有望得到進(jìn)一步提升從而在更多領(lǐng)域發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，為更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景創(chuàng)造更多可能，為能源供應(yīng)提供更為靈活和可持續(xù)的解決方案。

3.2并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)通過(guò)與公共電網(wǎng)相連接，展現(xiàn)了其在電力領(lǐng)域中的重要性和廣泛應(yīng)用。這種系統(tǒng)在能源替代和供電效率方面表現(xiàn)出色，相較于獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)具有一系列優(yōu)勢(shì)。首先，與公共電網(wǎng)連接使得系統(tǒng)能夠隨時(shí)調(diào)節(jié)供電狀態(tài)，確保穩(wěn)定的電力輸出。其能源替代效果顯著，對(duì)環(huán)境污染的減少和能耗控制的提高具有積極作用。

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理簡(jiǎn)單而高效，光能通過(guò)光伏電池轉(zhuǎn)化為電能，然后與公共電網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)電能的傳輸和共享。這一連接還帶來(lái)了電網(wǎng)調(diào)峰的功能，有助于維持電網(wǎng)末端電壓的穩(wěn)定，改善功率因數(shù)，減少電網(wǎng)損耗。而且，其具備與電網(wǎng)相互交互的特性，隨時(shí)可以向電網(wǎng)存取電能，使系統(tǒng)更加靈活。

在建筑物應(yīng)用方面，與公共電網(wǎng)連接的并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)通常采用建筑一體化的模式。光伏方陣與建筑物相結(jié)合，形成屋頂光伏方陣、墻面光伏方陣等，不僅能夠?yàn)榻ㄖ?nèi)部提供電能，還能將多余的電能返還給電網(wǎng)。相較于獨(dú)立系統(tǒng)，不再依賴蓄電池可以降低建設(shè)成本，提高供電可靠性。

總體而言，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)在當(dāng)前電力工業(yè)中扮演著重要的角色，是推動(dòng)太陽(yáng)能光伏技術(shù)主流發(fā)展的重要方向。其清潔、高效、可持續(xù)的特點(diǎn)使其成為當(dāng)今世界電力系統(tǒng)中備受關(guān)注的關(guān)鍵技術(shù)之一。

3.3混合光伏發(fā)電系統(tǒng)

混合光伏發(fā)電系統(tǒng)中的“混合”一詞，是指將太陽(yáng)能與其他非太陽(yáng)能能源的發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行整合，以實(shí)現(xiàn)更全面的能源利用和更穩(wěn)定的供電。這一系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心思想在于充分發(fā)揮各種能源系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，從而在不同條件下保證電力的持續(xù)供應(yīng)。

在混合光伏發(fā)電系統(tǒng)中，太陽(yáng)能與生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)等可以相互協(xié)調(diào)工作。這種整合的方式不僅可以彌補(bǔ)光伏發(fā)電系統(tǒng)在一些氣候條件下穩(wěn)定性較差的問(wèn)題，還能有效控制負(fù)載缺電率，減少對(duì)天氣的依賴性。例如，在冬天風(fēng)力較大且日照較差的地區(qū)，通過(guò)與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)混合使用，可以更好地應(yīng)對(duì)氣象變化，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

混合光伏發(fā)電系統(tǒng)的整合形式既可以采用并網(wǎng)方式，也可以是獨(dú)立系統(tǒng)。這樣的設(shè)計(jì)不僅提高了系統(tǒng)的靈活性，還能更好地適應(yīng)不同地區(qū)的能源需求。并網(wǎng)形式下，系統(tǒng)可以靈活地向電網(wǎng)存取電能，減少線路損耗，提高電力系統(tǒng)的整體效益。而獨(dú)立形式下，系統(tǒng)則更具自主供電能力，適用于一些偏遠(yuǎn)地區(qū)或特殊場(chǎng)合。

混合光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展，有望為能源領(lǐng)域帶來(lái)更為靈活、可靠的解決方案，實(shí)現(xiàn)多能源協(xié)同發(fā)電的目標(biāo)。這也進(jìn)一步推動(dòng)了清潔能源技術(shù)的發(fā)展，為全球可持續(xù)能源體系的建設(shè)做出了積極的貢獻(xiàn)。

4、太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)逐漸成熟，2022年中國(guó)光伏新增裝機(jī)容量仍達(dá)到87.41GW，根據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)3一5年（如圖2），中國(guó)年增加裝機(jī)容量可達(dá)70GW，全力推動(dòng)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)。但其發(fā)展受到多方面因素的影響。首先，光伏材料的成本相對(duì)較高，特別是高轉(zhuǎn)換率的光伏單晶硅電池板，其生產(chǎn)成本較為昂貴。這使得在一些地區(qū)和市場(chǎng)上，光伏發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)投資相對(duì)較大，成為一些潛在投資者猶豫的因素。為解決這一問(wèn)題，持續(xù)降低光伏材料的生產(chǎn)成本成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)，以促進(jìn)更廣泛的光伏應(yīng)用。

其次，盡管光伏發(fā)電系統(tǒng)具有使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)成本低等優(yōu)勢(shì)，但其穩(wěn)定性仍受氣候條件的影響較大。在一些地區(qū)，冬季天氣條件可能導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降，從而影響發(fā)電效率。為應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，研究者們致力于提高光伏系統(tǒng)的適應(yīng)性，例如通過(guò)混合光伏系統(tǒng)的方式，有效降低負(fù)載缺電率，減輕對(duì)氣象條件的過(guò)度依賴。

此外，發(fā)展光伏建筑一體化技術(shù)也是提升光伏發(fā)電系統(tǒng)適用性的重要方向。將光伏方陣與建筑相結(jié)合，形成光電屋頂、光電遮陽(yáng)板等形式，不僅能夠更好地融入建筑環(huán)境，還可充分利用建筑外表面進(jìn)行能源收集。這種技術(shù)的推廣有望降低光伏系統(tǒng)的整體建設(shè)成本，提高系統(tǒng)的美觀性和環(huán)境適應(yīng)性。

盡管光伏發(fā)電系統(tǒng)面臨一些挑戰(zhàn)，但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，以及全球可再生能源的增加，光伏技術(shù)的發(fā)展前景仍然廣闊。解決上述問(wèn)題，推動(dòng)光伏系統(tǒng)更廣泛、更高效地應(yīng)用，將是未來(lái)光伏領(lǐng)域不斷努力的方向。

光伏發(fā)電被認(rèn)為將成為未來(lái)全球能源消費(fèi)的引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)，預(yù)計(jì)將逐步取代一些傳統(tǒng)能源，如污染嚴(yán)重、利用率低的能源形式，成為未來(lái)主要的能源供應(yīng)方式。在接下來(lái)的十幾年里，中國(guó)的太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)有望持續(xù)保持持，實(shí)施育人。

三是加強(qiáng)雙師孵化，推動(dòng)教師成長(zhǎng)。打造緊密協(xié)作的教師共同體，互幫互助，共同成長(zhǎng)。數(shù)字化人才的培養(yǎng)離不開(kāi)校企雙導(dǎo)師的協(xié)作，通過(guò)校企導(dǎo)師的幫扶，校內(nèi)導(dǎo)師加深對(duì)崗位需求的認(rèn)識(shí)，實(shí)踐技能得到提升；企業(yè)導(dǎo)師加深對(duì)教學(xué)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，教學(xué)能力得到提升。在項(xiàng)目協(xié)作中，打造出“懂專業(yè)、能實(shí)戰(zhàn)、會(huì)教學(xué)”的門店運(yùn)營(yíng)人才的師資隊(duì)伍。

5、安科瑞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(guó)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(chǔ)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(chǔ)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(dòng)；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(jí)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(shū)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(tái)2部分：性能評(píng)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(chǎng)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(chǎng)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(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)5-101部分:傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)

DL/T634.5104遠(yuǎn)動(dòng)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(wèn)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(chǎng)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(wú)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(hào)說(shuō)明

5.5系統(tǒng)配置

5.5.1系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

圖1典型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組網(wǎng)方式

5.6系統(tǒng)功能

5.6.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

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(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。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(wú)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(kāi)關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)分布式電源、儲(chǔ)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(chǔ)能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲(chǔ)能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。

5.6.2光伏界面

圖3光伏系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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(cè)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(cè)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(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)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。

3.6.1.2儲(chǔ)能界面

圖4儲(chǔ)能系統(tǒng)界面

本界面主要用來(lái)展示本系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝機(jī)容量、儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

本界面主要用來(lái)展示對(duì)PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開(kāi)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(chǔ)能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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(chǔ)能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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(chǔ)能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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(duì)交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖9儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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(duì)直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖10儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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(chǔ)能電池狀態(tài)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)BMS狀態(tài)信息，主要包括儲(chǔ)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(chǔ)能電池的SOC信息。

圖12儲(chǔ)能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)電池簇信息，主要包括儲(chǔ)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(duì)應(yīng)的位置。

5.6.3風(fēng)電界面

圖13風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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(cè)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(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)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。

5.6.4充電樁界面

圖14充電樁界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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。

5.6.5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(huà)面，且通過(guò)不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

5.6.6發(fā)電預(yù)測(cè)

系統(tǒng)應(yīng)可以通過(guò)歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、未來(lái)天氣預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測(cè)，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測(cè)可進(jìn)行人工輸入或者自動(dòng)生成發(fā)電計(jì)劃，便于用戶對(duì)該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖16光伏預(yù)測(cè)界面

5.6.7策略配置

系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲(chǔ)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(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。

圖17策略配置界面

5.6.8運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備指定時(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(wú)功功率、正向有功電能等。

圖18運(yùn)行報(bào)表

5.6.9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(dòng)和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動(dòng)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(dòng)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

5.6.10歷史事件查詢

應(yīng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)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(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。

圖20歷史事件查詢

5.6.11電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

應(yīng)可以對(duì)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(cè)，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(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度百分百和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度百分百和正序/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(dòng)與閃變：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動(dòng)值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長(zhǎng)閃變值；應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動(dòng)曲線、短閃變曲線和長(zhǎng)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(wú)功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無(wú)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(cè)：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(chǔ)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(dòng)作或返回）、波形號(hào)、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

5.6.12遙控功能

應(yīng)可以對(duì)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(guò)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

5.6.13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(wú)功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

5.6.14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(lái)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(duì)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(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析；具備對(duì)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(duì)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

5.6.15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(dòng)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。

5.6.16通信管理

可以對(duì)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(cè)。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開(kāi)通信管理程序，然后選擇通信控制啟動(dòng)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。

5.6.17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(guò)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(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。

5.6.18故障錄波

應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過(guò)程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過(guò)對(duì)這些電氣量的分析、比較，對(duì)分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)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(kāi)關(guān)量波形。

5.6.19事故追憶

可以自動(dòng)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(kāi)關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測(cè)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(dòng)事件，當(dāng)每個(gè)事件發(fā)生時(shí)，存儲(chǔ)事故前10個(gè)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(dòng)事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶指定和隨意修改。

圖29事故追憶

6硬件及其配套產(chǎn)品

序號(hào)	設(shè)備	型號(hào)	圖片	說(shuō)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(wèn)題
7	GPS時(shí)鐘	ATS1200GB		利用gps同步衛(wèi)星信號(hào)，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(cè)量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無(wú)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(cè)和考核管理。多種外圍接口功能:帶有RS485/MODBUS-RTU協(xié)議:帶開(kāi)關(guān)量輸入和繼電器輸出可實(shí)現(xiàn)斷路器開(kāi)關(guān)的"遜信“和“遙控”的功能
9	直流計(jì)量電表	PZ96L-DE		可測(cè)量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率、正向與反向電能?？蓭?a href="http://ttokpm.com/tags/rs/" target="_blank">RS485通訊接口、模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、開(kāi)關(guān)量輸入/輸出等功能
10	電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)	APView500		實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(kāi)和電網(wǎng)連接
12	箱變測(cè)控裝置	AM6-PWC		置針對(duì)光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能升壓變不同要求研發(fā)的集保護(hù)，測(cè)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(cè)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(kāi)關(guān)，調(diào)溫，及完全斷電(二次開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)) 2)上傳配電柜各個(gè)空開(kāi)信號(hào) 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(hào)，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(hào)事件上報(bào)) 4)讀取門禁程傳感器信息，并轉(zhuǎn)發(fā)

參考文獻(xiàn)

張健.基于“新商科”的專業(yè)人才培養(yǎng)模式的究與實(shí)踐—一以高職商務(wù)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用專業(yè)為例[]中國(guó)商論,2018,32

[2]張亞峰.商務(wù)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用專業(yè)學(xué)生數(shù)據(jù)分析能力培養(yǎng)研究[J].新西部,2018,20

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審核編輯 黃宇