淺析基于雙碳目標(biāo)的光儲(chǔ)充一體化電站狀態(tài)評(píng)估技術(shù)

摘要：全國(guó)碳市場(chǎng)拉開了我國(guó)能源結(jié)構(gòu)加速轉(zhuǎn)型的大幕，催生了光伏、儲(chǔ)能和新能源汽車等一批綠色產(chǎn)業(yè)的興起，同時(shí)隨著利好政策扶植和消費(fèi)者的青睞，光伏、儲(chǔ)能和新能源汽車市場(chǎng)均加快發(fā)展。但傳統(tǒng)的充電樁和光伏電站都是分開建設(shè)，且大多未同步配備儲(chǔ)能系統(tǒng)，用電高峰時(shí)充電樁對(duì)電網(wǎng)沖擊大、充電費(fèi)用高，嚴(yán)重影響了新能源車主的用車體驗(yàn)，降低了充電樁的運(yùn)營(yíng)收益。光儲(chǔ)充一體化電站的大規(guī)模推廣和建設(shè)是解決當(dāng)前局面的突破口。但光儲(chǔ)充一體化建設(shè)，系統(tǒng)復(fù)雜度高，運(yùn)維保養(yǎng)要求高，傳統(tǒng)的定期巡檢模式，難以應(yīng)對(duì)大規(guī)模爆發(fā)式建設(shè)的光儲(chǔ)充一體化電站，而基于雙碳目標(biāo)的光儲(chǔ)充一體化電站狀態(tài)評(píng)估技術(shù)是解決光儲(chǔ)充大規(guī)模建設(shè)運(yùn)維難題的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：光儲(chǔ)充一體化電站；狀態(tài)評(píng)估；雙碳目標(biāo)

0引言

光儲(chǔ)充一體化電站能夠利用儲(chǔ)能系統(tǒng)在夜間進(jìn)行儲(chǔ)能，充電高峰期間通過儲(chǔ)能電站和電網(wǎng)一同為充電站供電，既實(shí)現(xiàn)了削峰填谷，又能節(jié)省配電增容費(fèi)用，解決了在有限的土地資源上同時(shí)發(fā)電和充電的難題，同時(shí)能有效解決新能源發(fā)電間歇性和不穩(wěn)定等問題。以“光儲(chǔ)

充”一體化電站為代表的“綠電”被視為推動(dòng)交通運(yùn)輸領(lǐng)域從“低碳”向“脫碳”發(fā)展的重要措施，也正在從地區(qū)性示范運(yùn)營(yíng)走向大規(guī)模商用落地。與此同時(shí)，大規(guī)模的光儲(chǔ)充一體化電站運(yùn)維則成為一大難題。

1光伏發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估

我國(guó)光照資源豐富，2021年我國(guó)新增光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量約5300萬(wàn)kW，截至2021年底，我國(guó)光伏發(fā)電并網(wǎng)總裝機(jī)容量達(dá)到3.06億kW。西北地區(qū)是我國(guó)光照資源豐富的地區(qū)，然而這些區(qū)域也是典型的風(fēng)沙大、揚(yáng)塵多的缺水地帶。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后灰塵覆蓋在光伏電池板表面形成積灰，積灰給光伏電站的運(yùn)行帶來(lái)多重危害：同等氣象條件下發(fā)電量減少，降低光伏板使用壽命，侵蝕鋼化玻璃表面。所以光伏板積灰狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)具有顯著的安全、經(jīng)濟(jì)效益。盡管清洗可以有效地去除積灰，但是光伏板積灰到何種程度開始清洗仍無(wú)法定量確定。目前主要研究結(jié)果在于說(shuō)明光伏板積灰密度與發(fā)電效率損失的關(guān)聯(lián)度，光伏板積灰程度暫無(wú)有效的評(píng)估方法。針對(duì)光伏板積灰影響的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與清洗周期優(yōu)化問題，本文提出了積灰工況下光伏板發(fā)電效率在線計(jì)算方法，構(gòu)建積灰對(duì)電功率損失率影響的動(dòng)態(tài)特性預(yù)測(cè)模型，以年累計(jì)電量損失費(fèi)與清洗維護(hù)費(fèi)之和小化來(lái)確定光伏板佳清洗周期，在佳清洗時(shí)間點(diǎn)采用光伏板清潔機(jī)器人清洗。同時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏板的健康狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)光儲(chǔ)充一體化電站光伏發(fā)電系統(tǒng)全面的自動(dòng)化運(yùn)維。依據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T39857-2021算法，光伏組件轉(zhuǎn)換效率為：

光伏板清洗周期優(yōu)化需要考慮兩個(gè)方面：①清洗周期過大，過多的灰塵沉積大幅度降低了光伏板的總輻照度，造成了嚴(yán)重的發(fā)電量損失；②連續(xù)清洗，清洗過程中的經(jīng)濟(jì)成本可能比維持電池板表面清潔狀態(tài)所節(jié)約的經(jīng)濟(jì)損失還要大。這時(shí)便存在一個(gè)合理的清洗周期，使得灰塵沉積和清洗過程產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失之。

清洗周期包括清洗時(shí)間和清洗間隔，清洗間隔內(nèi)灰塵沉積，因積灰增長(zhǎng)造成的光伏電站發(fā)電量損失稱為電量損失費(fèi)；清洗時(shí)間內(nèi)積灰被清洗，光伏板清洗過程產(chǎn)生的費(fèi)用稱為清洗維護(hù)費(fèi)?；跇?gòu)建的積灰對(duì)電功率損失率影響的動(dòng)態(tài)特性預(yù)測(cè)模型，從積灰造成電量損失費(fèi)和清洗維護(hù)費(fèi)兩個(gè)方面來(lái)建立積灰經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估方法，以年累計(jì)電量損失費(fèi)與清洗維護(hù)費(fèi)之和來(lái)確定清洗周期。分析光伏電站裝機(jī)容量、并網(wǎng)電價(jià)和單位面積清洗費(fèi)對(duì)清洗周期的影響，可以為光儲(chǔ)充一體化系統(tǒng)中實(shí)施光伏板積灰狀態(tài)監(jiān)測(cè)與清洗周期優(yōu)化提供依據(jù)。

把光伏組件里的每個(gè)單體對(duì)應(yīng)看作是二極管，當(dāng)存在物體的遮蔽后，會(huì)導(dǎo)致被影響的電池片所生成的電流比電路電流小，故障的電池片帶負(fù)電壓，將其他電池片發(fā)出的能量轉(zhuǎn)換成熱量消耗，即出現(xiàn)熱斑現(xiàn)象。常見的熱斑故障類型如圖1所示。

在采用光伏清潔機(jī)器人全自動(dòng)清潔的同時(shí)，通過在該機(jī)器人上內(nèi)置紅外熱成像模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏板上的熱斑故障，避免熱斑的擴(kuò)散和惡化，提高光伏板的使用壽命。

2儲(chǔ)能系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估

當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)中形成規(guī)?；圏c(diǎn)的儲(chǔ)能方式主要有鋰電池、鉛酸電池、釩液流電池。光儲(chǔ)充一體化充電站雖然占地面積不大，但有兩個(gè)方面要求：①儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)具備良好的倍率充放電和比能量性能，②充電電池輸出電壓大、容量高、無(wú)毒或少毒、工作溫度范圍廣。這兩個(gè)要求和磷酸鐵鋰的技術(shù)特點(diǎn)很吻合，即充放電倍率高、安全可靠、不會(huì)爆炸，在100%DOD和室溫條件下，循環(huán)壽命大于7500次。

現(xiàn)有的電池健康狀態(tài)判定方法主要是基于長(zhǎng)循環(huán)周期的容量測(cè)試，該方法試驗(yàn)周期長(zhǎng)且只能在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行。而采用多正弦疊加電流信號(hào)作為激勵(lì)源的手段，能夠在光儲(chǔ)充一體化電站中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的健康狀態(tài)，大幅度降低測(cè)量成本，提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作效率和安全性。其測(cè)試原理如圖2所示。

由圖2可知，采用溫度試驗(yàn)及直流內(nèi)阻特性試驗(yàn)方法，結(jié)合內(nèi)特性參數(shù)，提煉表征電池健康狀態(tài)的阻抗特征頻率點(diǎn)，提出不連續(xù)阻抗頻率點(diǎn)的阻抗譜反演算法，實(shí)現(xiàn)從不連續(xù)特征頻率點(diǎn)到全頻阻抗譜的準(zhǔn)確反演，研究光儲(chǔ)充一體化電站磷酸鐵鋰模塊中單體電池直流內(nèi)阻與溫度、荷電狀態(tài)和倍率的關(guān)系，評(píng)估單體電池SOH，并補(bǔ)償溫度、SOC、倍率對(duì)SOH估計(jì)的影響，從而快速、有效地評(píng)估儲(chǔ)能電池的健康狀態(tài)。

3電樁狀態(tài)評(píng)估

充電樁在長(zhǎng)期的使用過程中，因?yàn)殡娔苜|(zhì)量、零配件質(zhì)量和不合理使用難免出現(xiàn)故障。充電樁一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的故障，不僅影響新能源車主的充電體驗(yàn)，更容易引發(fā)自燃和爆炸等危險(xiǎn)，嚴(yán)重威脅新能源車主的人身安全。新能源汽車充電樁健康狀態(tài)綜合評(píng)估作為一個(gè)系統(tǒng)工程，其指標(biāo)體系建立過程是一個(gè)運(yùn)用系統(tǒng)思想分析問題的過程，在建立體系和指標(biāo)選取的過程中，應(yīng)遵循一般性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)造的基本準(zhǔn)則。本文從充電樁電氣性能和安全性能兩個(gè)角度出發(fā)，構(gòu)建如圖3所示的新能源汽車充電樁健康狀態(tài)綜合評(píng)估指標(biāo)體系。

利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)及特征分析等方法，對(duì)充電樁在充電過程中收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，評(píng)估此充電樁的充電狀態(tài)，預(yù)測(cè)出有可能發(fā)生的故障，并以界面展示的方式向監(jiān)控人員提出輔助決策建議，使其及時(shí)對(duì)充電樁進(jìn)行終端維護(hù)。

4 Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

4.1平臺(tái)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)以及充電站的接入，*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)、充電站運(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。

4.2平臺(tái)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。

4.3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充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案

5.1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)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電站等各回路電壓、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：相電壓、線電壓、三相電流、有功/無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無(wú)功電度、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(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、充電站及總體負(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1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、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。

5.1.1光伏界面

圖2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。

5.1.2儲(chǔ)能界面

圖3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4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，包括開關(guān)機(jī)、運(yùn)行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。

圖5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6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7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8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9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10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11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)前電芯的電壓、溫度值及所對(duì)應(yīng)的位置。

5.1.3風(fēng)電界面

圖12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。

5.1.4充電站界面

圖13充電站界面

本界面用來(lái)展示對(duì)充電站系統(tǒng)信息，主要包括充電站用電總功率、交直流充電站的功率、電量、電量費(fèi)用，變化曲線、各個(gè)充電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

5.1.5視頻監(jiān)控界面

圖14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。

5.1.6發(fā)電預(yù)測(cè)

系統(tǒng)應(yīng)可以通過歷史發(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15光伏預(yù)測(cè)界面

5.1.7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、防逆流、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。

具體策略根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況（如儲(chǔ)能柜數(shù)量、負(fù)載功率、光伏系統(tǒng)能力等）進(jìn)行接口適配和策略調(diào)整，同時(shí)支持定制化需求。

圖16策略配置界面

5.1.8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(wú)功功率、正向有功電能、尖峰平谷時(shí)段電量等。

圖17運(yùn)行報(bào)表

5.1.9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18實(shí)時(shí)告警

5.1.10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19歷史事件查詢

5.1.11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*和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度*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、*值、*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20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

5.1.12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21遙控功能

5.1.13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。

圖22曲線查詢

5.1.14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)的發(fā)電、用電、充放電情況，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23統(tǒng)計(jì)報(bào)表

5.1.15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24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。

5.1.16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(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。

圖25通信管理

5.1.17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）?？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。

圖26用戶權(quán)限

5.1.18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、后過程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過對(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)開關(guān)量波形。

圖27故障錄波

5.1.19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)可由用戶隨意修改。

5.2硬件及其配套產(chǎn)品

	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(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(cè)量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率、正向與反向電能。可帶RS485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(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，及完全斷電(二次開關(guān)實(shí)現(xiàn)) 2)上傳配電柜各個(gè)空開信號(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)

6結(jié)束語(yǔ)

隨著雙碳目標(biāo)的推進(jìn)、新能源汽車保有量的增加，規(guī)模化的光儲(chǔ)充一體化電站也應(yīng)運(yùn)而生，而由于積灰嚴(yán)重影響光伏板發(fā)電效率，儲(chǔ)能系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間使用過程中存在衰減及其它健康問題，電動(dòng)汽車充電過程中安全事故頻發(fā)，采用基于雙碳目標(biāo)的光儲(chǔ)充一體化電站狀態(tài)評(píng)估技術(shù)可以有效解決光伏板發(fā)電效率低、儲(chǔ)能系統(tǒng)管理不到位和充電安全問題，提高整體收益率。

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【6】翁利國(guó)，練德強(qiáng)，徐鈮，沈陽(yáng)，王佳斌.基于雙碳目標(biāo)的光儲(chǔ)充一體化電站狀態(tài)評(píng)估技術(shù).

作者介紹：聞什益 手機(jī):13564425781（微信同號(hào)）

審核編輯 黃宇