風(fēng)力發(fā)電｜工商業(yè)儲能｜光伏｜充電樁能量管理系統(tǒng)

1. 風(fēng)力發(fā)電場的電氣設(shè)備

每臺發(fā)電機(jī)組的頂部機(jī)倉配備有一個渦輪發(fā)電機(jī)，前端是可調(diào)整角度的風(fēng)葉，系統(tǒng)可根據(jù)不同的風(fēng)力狀況來調(diào)整風(fēng)葉的傾斜角度，風(fēng)葉一般的轉(zhuǎn)速為10～15轉(zhuǎn)/分，通過變速箱可調(diào)節(jié)到1500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速驅(qū)動發(fā)電機(jī)。在機(jī)艙里同時也配置一臺工業(yè) PLC用于控制及相關(guān)數(shù)據(jù)采集，通過PLC采集風(fēng)速、風(fēng)向、轉(zhuǎn)速、發(fā)電有功功率及無功功率等相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過采集的數(shù)據(jù)對發(fā)電機(jī)進(jìn)行實時控制。1377-443-0992陸上在風(fēng)機(jī)塔底端還設(shè)置箱變負(fù)責(zé)升壓和匯流，根據(jù)功率和地理條件，多臺風(fēng)機(jī)一次升壓后并聯(lián)匯流接入升壓變電站，通過升壓變壓器進(jìn)一步提升電壓后并入大電網(wǎng)為電網(wǎng)輸送電能。

風(fēng)力發(fā)電場的電氣接線示意圖如圖1所示。風(fēng)機(jī)發(fā)出的電壓一般為0.69kV，經(jīng)過箱變升壓為10kV或者35kV，多臺并聯(lián)匯流后接入升壓變電站的低壓側(cè)母線，再次經(jīng)過主變壓器升壓至110kV或者更高電壓等級后接入電網(wǎng)。不同于陸上風(fēng)電，海上風(fēng)電由于環(huán)境惡劣（高濕度、高鹽密度），用于一次升壓的干式變壓器集成在風(fēng)機(jī)的機(jī)倉內(nèi)，這樣既解決了整個機(jī)組的占地面積問題，又避免了將變壓器安裝在較低位置所帶來的防護(hù)困難問題。

圖1 風(fēng)力發(fā)電場電氣接線示意圖

1. 風(fēng)力發(fā)電場的保護(hù)和測控設(shè)備

風(fēng)力發(fā)電場從風(fēng)機(jī)發(fā)電-升壓箱變-匯流-升壓站中壓母線--主變壓器-升壓站高壓母線--高壓出線--電網(wǎng)并網(wǎng)1377-443-0992中間需要經(jīng)過兩次升壓后并入電網(wǎng)，電氣設(shè)備的數(shù)量和種類比較多，任意環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都會影響風(fēng)力發(fā)電場的正常運行。因此需要在風(fēng)力發(fā)電場的各個環(huán)節(jié)設(shè)置保護(hù)和測控裝置，監(jiān)測風(fēng)電場的運行狀態(tài)。圖2為風(fēng)力發(fā)電場的保護(hù)和測控裝置配置示意圖。

圖2 風(fēng)力發(fā)電場保護(hù)測控裝置配置圖

• 箱變測控裝置

在陸上風(fēng)力發(fā)電場為降低線路損耗，一般在風(fēng)機(jī)旁配置0.69/35(10)kV箱式升壓站。風(fēng)電場各風(fēng)機(jī)間距達(dá)數(shù)百米，離集控室較遠(yuǎn)；升壓變均處于空曠的野外，自然環(huán)境比較惡劣，不方便人工巡視，使得箱變測控成為風(fēng)電場的監(jiān)控難點。箱變測控裝置是風(fēng)電場監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分，對箱變實現(xiàn)智能化管理。箱變測控裝置能夠?qū)︼L(fēng)電箱變進(jìn)行保護(hù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控，實現(xiàn)“遙信、遙測、遙控、遙調(diào)”功能，大大提高風(fēng)電場的運維效率。

圖3 風(fēng)力發(fā)電場箱變測控裝置

AM6-PWC箱變保護(hù)測控裝置針對風(fēng)電及光伏升壓變不同要求的集保護(hù)、測控、通訊一體化裝置，1377-443-0992其功能配置如下表所示。

• 低壓側(cè)線路和母線保護(hù)測控

多臺風(fēng)機(jī)經(jīng)過*一次升壓為35(10)kV后并聯(lián)為一個回路接入升壓變電站低壓側(cè)母線，當(dāng)風(fēng)電場風(fēng)機(jī)數(shù)量比較多時，匯入升壓變電站低壓側(cè)母線的線路也比較多。為了實現(xiàn)監(jiān)測，線路配置線路保護(hù)裝置、多功能測控儀表、電能質(zhì)量監(jiān)測裝置、無線測溫裝置，實現(xiàn)對線路電氣保護(hù)、測量以及溫度的實時監(jiān)測，低壓側(cè)母線設(shè)置弧光保護(hù)裝置

• 主變壓器保護(hù)測控

風(fēng)機(jī)發(fā)電在低壓側(cè)母線匯流后經(jīng)過主變壓器升壓至110kV并入電網(wǎng)。主變壓器配置差動保護(hù)、高后備保護(hù)1377-443-0992、低后備保護(hù)、非電量保護(hù)、測控裝置及變壓器溫控、檔位變送器，實現(xiàn)對主變壓器的保護(hù)測控功能，集中組屏安裝。

• 高壓線路保護(hù)測控

風(fēng)力發(fā)電場發(fā)出的電能經(jīng)過兩次升壓至110kV后并入電網(wǎng)，110kV線路配置光纖縱差保護(hù)、距離保護(hù)、防孤島保護(hù)、測控裝置等。

1. 風(fēng)力發(fā)電場監(jiān)控系統(tǒng)

風(fēng)力發(fā)電場監(jiān)控平臺實現(xiàn)對風(fēng)電場的運行狀態(tài)和風(fēng)機(jī)的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測、控制和管理，提高風(fēng)電場的可靠性和運行效率，1377-443-0992降低維護(hù)成本，實現(xiàn)智能化管理。

風(fēng)力發(fā)電場占地面積比較大，設(shè)備分散，系統(tǒng)對數(shù)據(jù)通訊可靠性和實時性要求比較高。在具備條件的情況下采用光纖冗余環(huán)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和通訊，也可以采用LORA無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

圖4 風(fēng)力發(fā)電場監(jiān)控系統(tǒng)圖

風(fēng)機(jī)機(jī)組PLC和箱變測控裝置數(shù)據(jù)通過光纖環(huán)網(wǎng)上傳至控制室數(shù)據(jù)服務(wù)器，升壓站綜合自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)上傳數(shù)據(jù)服務(wù)器，1377-443-0992多功能儀表、無線測溫、溫度變送器、檔位變送器、直流系統(tǒng)以及其它智能設(shè)備接入通訊管理機(jī)上傳數(shù)據(jù)服務(wù)器，如圖4所示。

圖5 風(fēng)力發(fā)電場監(jiān)控界面

• 風(fēng)場監(jiān)控

對整個風(fēng)電場風(fēng)機(jī)的基本參數(shù)（包括風(fēng)速，功率，轉(zhuǎn)速等）的綜合展示，并且可通過遠(yuǎn)程控制單個或多個風(fēng)機(jī)的啟停，實現(xiàn)對每個風(fēng)機(jī)的日發(fā)電量，月發(fā)電量，年發(fā)電量的監(jiān)控，便于實時監(jiān)視風(fēng)機(jī)的運行狀況。

• 機(jī)組監(jiān)控

對機(jī)組內(nèi)的各個控制模塊的參數(shù)以及控制狀態(tài)的監(jiān)控，模塊包括：變槳，偏航，齒輪箱，發(fā)電機(jī)，液壓站，機(jī)艙，變流器，電網(wǎng)，安全鏈，轉(zhuǎn)矩，主軸，塔基，測風(fēng)儀等。實現(xiàn)對每個模塊的參數(shù)、故障及趨勢圖的綜合展示。

• 實時數(shù)據(jù)顯示

風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)機(jī)、變電站等設(shè)備都配備傳感器和監(jiān)測設(shè)備，能夠?qū)崟r采集設(shè)備的運行電氣數(shù)據(jù)、溫度、振動等參數(shù)，異常時及時預(yù)警1377-443-0992。

• 功率管理

對有功參數(shù)和無功參數(shù)的展示、有功與無功的控制調(diào)節(jié)等功能，切實可行的降低企業(yè)的運營成本，為實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)提供數(shù)據(jù)支撐。

• 生產(chǎn)報表

對風(fēng)電量、風(fēng)場性能指標(biāo)、機(jī)組性能等重要參數(shù)進(jìn)行報表功能的顯示和，支持按照時間維度（日、月、年）統(tǒng)計各風(fēng)電場設(shè)備的運行情況1377-443-0992。按日、月、年的查詢方式，對重要參數(shù)進(jìn)行分類分項統(tǒng)計，并生成報表。

• 統(tǒng)計分析

支持多種統(tǒng)計分析功能，充分挖掘數(shù)據(jù)潛在價值，提供節(jié)能優(yōu)化方案，為管理者提供決策依據(jù)，切實可行的提高企業(yè)的管理水平，并且實現(xiàn)節(jié)能減排、科學(xué)生產(chǎn)的目標(biāo)。分析方式包括：故障統(tǒng)計，功率曲線，可利用率統(tǒng)計，風(fēng)玫瑰圖，風(fēng)速功率報表，月日利用率以及停機(jī)時間統(tǒng)計等。

1. 背景與需求

隨著全球能源危機(jī)、用能增加以及新能源技術(shù)的增加，新能源發(fā)電越來越廣，并逐步形成新型能源與電力市場，1377-443-0992但新能源的能量密度普遍偏低，進(jìn)行大功率發(fā)電還需要挑選適合的位置場地，因此屬于間歇式電源。而微電網(wǎng)技術(shù)的提出，為高效利用這些新能源電力提供了重要的技術(shù)方向。

2. 政策持續(xù)加碼微電網(wǎng)揚帆成長

政策環(huán)境：政策大力推動，制度標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)完善

2015年7月國家能源局印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)新能源微電網(wǎng)示范項目建設(shè)的指導(dǎo)意見》

2017年7月能源局發(fā)布《推進(jìn)并網(wǎng)型微電網(wǎng)建設(shè)試行辦法》

2018年2月國家標(biāo)準(zhǔn)《微電網(wǎng)接入配電網(wǎng)測試規(guī)范》

2021年9月國務(wù)院《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》

明確以消納可再生能源為主體的增量配電網(wǎng)、微電網(wǎng)和分布式電源的市場主體地位。

成本趨勢：技術(shù)進(jìn)步促成本持續(xù)下行，裝機(jī)動能增強(qiáng)

據(jù)Bloomberg數(shù)據(jù)，預(yù)測到2025年光伏組件有望降至0.15美元/W，降幅達(dá)37%；

鋰電池價格到2024年將降至94美元/kWh，2030年將降至62美元/kWh，電化學(xué)儲能成本持續(xù)下降推動微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性持續(xù)提升。

發(fā)展意義：助力分布式新能源末端消納，保障能源安全

2022年3月發(fā)改委與能源局印發(fā)《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》指出積極發(fā)展以消納新能源為主的智能微電網(wǎng)，1377-443-0992實現(xiàn)與大電網(wǎng)兼容互補(bǔ)，保障國家能源安全。

2022年7月住建部和發(fā)改委印發(fā)的《“十四五”全國城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》指出有序推進(jìn)主動配電網(wǎng)、微電網(wǎng)、交直流混合電網(wǎng)應(yīng)用，推動供電服務(wù)向“供電+能效服務(wù)”延伸拓展。

3.微電網(wǎng)定義

4.微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

安科瑞微電網(wǎng)系統(tǒng)解決方案，通過在企業(yè)內(nèi)部的源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個關(guān)鍵節(jié)點安裝安科瑞自主研發(fā)的各類監(jiān)測、分析、保護(hù)、治理裝置；通過先進(jìn)的控制、計量、通信等技術(shù)，將分布式電源、1377-443-0992儲能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動汽車、電能路由器聚合在一起；平臺根據(jù)最新的電網(wǎng)價格、用電負(fù)荷、電網(wǎng)調(diào)度指令等情況，靈活調(diào)整微電網(wǎng)控制策略并下發(fā)給儲能、充電樁、逆變器等系統(tǒng)與設(shè)備，保證企業(yè)微電網(wǎng)始終安全、可靠、節(jié)約、高效、經(jīng)濟(jì)、低碳的運行。

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)能夠?qū)ξ㈦娋W(wǎng)的源、網(wǎng)、荷、儲能系統(tǒng)、充電負(fù)荷進(jìn)行實時監(jiān)控、診斷告警、全景分析、有序管理和高級控制，滿足微電網(wǎng)運行監(jiān)視全面化、安全分析智能化、調(diào)整控制前瞻化、全景分析動態(tài)化的需求，完成不同目標(biāo)下光儲充資源之間的靈活互動與經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運行，實現(xiàn)能源效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益最大化。

主要功能：實時監(jiān)測；能耗分析；智能預(yù)測；協(xié)調(diào)控制；經(jīng)濟(jì)調(diào)度；需求響應(yīng)。

系統(tǒng)特點：平滑功率輸出，提升綠電使用率；削峰填谷、谷電利用，提高經(jīng)濟(jì)性；降低充電設(shè)備對局部電網(wǎng)的沖擊；降低站內(nèi)配電變壓器容量；實現(xiàn)源荷最高匹配效能。

5.控制策略

a.有序充電

在變壓器容量范圍內(nèi)進(jìn)行充電，如果充電功率接近變壓容量限值，優(yōu)先控制光伏最大功率輸出或儲能進(jìn)行放電，如果光儲仍不滿足充電需求，則進(jìn)行降功率運行，直至切除部分充電樁（改變充電行為），1377-443-0992對于充電樁的切除按照后充先切，先來后切的方式進(jìn)行有序的充電。（有些是以充電時間與充電功率為控制變量，以充電費用或者峰谷差最小為目標(biāo)）

b.經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度

對發(fā)電用進(jìn)行預(yù)測，結(jié)合分時電價，以用電成本最少為目標(biāo)進(jìn)行策略制定

c.平抑波動

根據(jù)負(fù)荷的用電功率變化，進(jìn)行充放電的控制，如功率變化率大于某個設(shè)定值，進(jìn)行放電，主要用于降低電網(wǎng)沖擊

d.力調(diào)控制

跟蹤關(guān)口功率因數(shù)，1377-443-0992控制儲能PCS連續(xù)調(diào)節(jié)無功功率輸出

e.電池維護(hù)策略

定期對電池進(jìn)行一次100%DOD深充深放循環(huán)；通過系統(tǒng)下發(fā)指令，更改BMS的充滿和放空保護(hù)限值，以滿足100%DOD充放，系統(tǒng)按照正常調(diào)度策略運行

f.熱管理策略

基于電池的最高溫度，控制多臺空調(diào)的啟停

核心功能

多種協(xié)議:支持多種規(guī)約協(xié)議，包括：Modbus TCP/RTU、DL/T645-07/97、IEC60870-5-101/103/104、MQTT、CDT、第三方協(xié)議定制等。

多種通訊方式:支持多種通信方式：串口、網(wǎng)口、WIFI、4G。

通信管理:提供通信通道配置、通信參數(shù)設(shè)定、通信運行監(jiān)視和管理等。提供規(guī)約調(diào)試的工具，可監(jiān)視收發(fā)原碼、報文解析、通道狀態(tài)等。

智能策略:系統(tǒng)支持自定義控制策略，如削峰填谷、需量控制、動態(tài)擴(kuò)容、后備電源、平抑波動、1377-443-0992有序充電、逆功率保護(hù)等策略，保障用戶的經(jīng)濟(jì)性與安全性。

全量監(jiān)控:覆蓋傳統(tǒng)EMS盲區(qū)，可接入多種協(xié)議和不同廠家設(shè)備實現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)制，實現(xiàn)環(huán)境、安防、消防、視頻監(jiān)控、電能質(zhì)量、計量、繼電保護(hù)等多系統(tǒng)和設(shè)備的全量接入。

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