从孤岛到互联，协调控制让光伏储能微电网融入多元场景

简婷

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定  201801

   在全球能源转型的大背景下，光伏储能微电网作为一种以可再生能源为基础的小型电力系统，正逐渐成为能源领域的研究热点和发展重点。它能够在连接到主电网的状态下独立运行，具有灵活性、可再生能源集成、分布式发电和智能化管理等特点。

光伏储能微电网协调控制

   协调控制的必要性：光伏发电具有波动性与不确定性，其输出功率受天气和光照条件的影响较大。例如，在阴天或夜晚，光伏发电功率会显著降低甚至为零，而在阳光充足时，功率又会大幅增加。这种功率的波动会对电力系统的稳定性和可靠性产生不利影响。储能系统的引入则可以有效解决这一问题，它能够将光伏发电多余的能量储存起来，在光伏发电功率不足时释放出来，从而实现能源的平稳输出，保证电力供应的稳定性和可靠性。

协调控制策略：

   预测性调度：利用天气预测及历史数据学习算法，对短期和中期的能量供需进行预测。通过分析未来的光照强度、温度等气象条件，以及历相同或类似天气情况下的光伏发电量和负荷需求，提前制定出合理的调度计划，优化分布式电源的输出功率和储能装置的充放电状态，以满足负荷需求。

   需求响应策略：依据实时负荷变化，自动调整储能及发电功率。当负荷需求增加时，协调控制器可以增加分布式电源的输出功率或释放储能装置中的能量；当负荷需求减少时，协调控制器可以降低分布式电源的输出功率或对储能装置进行充电，实现需求和供应的动态平衡。

   分层控制策略：通过调节输出功率稳定系统电压，提高光伏与储能联合智能微电网运行效率。例如，将控制分为多个层次，底层负责对光伏和储能设备的直接控制，实现最大功率点跟踪等基本功能；中层根据系统的运行状态和上层的指令，对底层设备进行协调和优化；上层则从整体上对微电网进行管理和决策，如根据电网的需求和市场价格制定长期的运行策略等。

1. 产品介绍

    ACCU-100微电网协调控制器是一种应用于微电网、分布式发电、储能等领域的智能协调控制器。装置满足系统满足光伏系统、风力发电、储能系统以及充电桩等设备的接入，通过对微电网系统进行实时数据采集分析，监视光伏、风能、储能系统、充电桩运行状态及健康状况，并在此基础上以安全经济优化运行为目标，获取控制策略进而对微电网实施调节控制，实现微电网分布式能源、储能系统、负荷的实时动态调节功能，促进新能源就地化消纳，提高电网运行稳定性、补偿负荷波动；有效实现微电网的需求管理，提高微电网运行效率、降低供电成本，保障微电网安全、可靠、经济运行。2. 产品特点

ACCU-100微电网协调控制器具备以下功能特点：

   数据采集：支持串口、以太网等多通道实时运行，满足各类风电与光伏逆变器、储能等设备接入；

通讯管理：支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC60870-5-101、IEC 60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT 等通信规约，可实现云边协同（结合安科瑞智慧能源管理云平台进行远程运维）、OTA 升级、就地/远程切换、本地人机交互（选配）；

   边缘计算：灵活的报警阈值设置、主动上传报警信息、数据合并计算、逻辑控制、断点续传、数据加密、4G路由；

   策略管理：防逆流、计划曲线、削峰填谷、需量控制、有功/无功控制、光储协调等，并支持策略定制;

   系统安全：基于不可信模型设计的用户权限，防止非法用户侵入；基于数据加密与数据安全验证技术，采用数据标定与防篡改机制，实现数据固证和可追溯；采集分析包括电池、温控及消防在内的全站信号与测量数据，实现运行安全预警预测。

3. 产品参数

    ACCU-100微电网控制器主要负责工商业光储充新能源电站的数据采集、本地控制策略以及云端数据的交互。支持容量为：储能容量:≤400kW，光伏容量:≤400kWp。

图 3-1ACCU-100产品示意图

    ACCU-100微电网控制器典型的硬件配置与附件参数如下表3-1所示。

表 3-1典型配置参数表

4. 系统架构  

图 4-1系统架构图

    ACCU-100 协调控制器：控制储能设备、分布式能源、可调负荷设备的出力与电力需求，并能根据经济效益模型在满足调度的前提下，进行光储置换，减少弃光。并与云端平台进行交互，响应云端策略配置。

    智慧能源管理云平台 EMS3.0：满足跨站点，跨区域海量数据的接入，通过数据分析实现各站点资源类、电量类、损耗类、指标类、维护类、贡献类等指标计算与管控，并通过多样化预测，分析发电与用电趋势结合电价数据、生产计划、负荷需求，提供控制方案。同时提供远程监控与运维功能。

5. 技术标准

产品主要依据标准如下：

 GB/T 13729-2002远动终端设备

 GB/T 17626.4 电磁兼容 试验和测量技术电快速瞬变冲群抗扰度试验

 GB/T 15153.1 远动设备及系统第2部分:工作条件第1篇:电源和电磁兼容兼容性

 GB/T 15153.2 远动设备及系统第2部分:工作条件第2篇:环境条件(气候、机械和其他非电影响因素)

 GB/T 4208-2008 外壳防护等级(IP 代码)

 Q/GDW 639-2011配电自动化终端设备检测规程

 NB/T 32015分布式电源接入配电网技术规定

 DL/T 5843~110kV电网继电保护装置运行整定规程

 DL/T 721-2013配电网自动化远方终端

 DL/T 630-1997交流采样远动终端技术条件

 DB/T 864-2012微电网接入10kV及以下配电网技术规范

 GB/T 33589-2017微电网接入电力系统技术规定

 GB/T 36274-2018微电网能量管理系统技术规范

 GB/T 36270-2018微电网监控系统技术规范

 DL/T 1864-2018独立型微电网监控系统技术规范

 T/CEC 153-2018并网型微电网负荷管理技术导则

 T/CEC 152-2018并网型微电网需求响应技术要求

 T/CEC 153-2018并网型微电网负荷管理技术导则

6.性能指标

表6-1ACCU-100协调控制器性能指标

7. 能量调度

表7-1典型能量调度功能表

8. 装置接线

    ACCU-100协调控制器，采用标准导轨安装方式。装置插上网线后LINK绿色灯会亮起，有数据时闪烁，SPEED黄色灯在100Mb/s时常亮，在10Mb/s时关闭；装置有数据传输接收数据RX红色灯闪烁，发送数据TX绿色灯闪烁。后板及底板均可安装导轨卡座。

9. 外观尺寸

图9-1装置外观尺寸

10.方案架构

11.主要功能

 1)系统总览：实现微电网光伏、风电、储能、负荷、充电桩、环境数据的采集、监测、可视化展示、异常告警收益统计等功能。

 2)设备监控：实现光伏组件、逆变器、PCS、BMS、充电桩等设备的发电、用电、充放电的状态监控，并支持事件查询、统计报表等功能。

 3)功率预测：实现光伏短时和超短时功率预测，并经进行误差分析，同时对微电网内所有负荷，基于历史负荷数据，通过大数据分析算法，预测负荷功率曲线。

 4)优化控制：协同光伏、风电、储能、负载等多种能源主体动态规划智能策略，实现储能、光伏协调控制，比如计划曲线、削峰填谷、防逆流、新能源消纳、需量控制等。

 5)经济调度：根据光伏与负荷功率预测结果，结合分时电价电网交互功率、储能状态及约束条件，以用电成本低为目标，建立经济调度模型，采用深度学习算法解析微电网运行功率计划，系统通过将功率计划进行分解，实现对光伏、储能。6)能源分析：具备微电网能耗及效益分析、微电网经济运行分析、多维度电量分析，并为智能化运维提供依据。

安科瑞Acrel-2000ES储能能量管理系统解决方案

1概述

   安科瑞Acrel-2000ES储能能量管理系统具有完善的储能监控与管理功能，涵盖了储能系统设备(PCS、BMS、电表、消防、空调等)的详细信息，实现了数据采集、数据处理、数据存储、数据查询与分析、可视化监控、报警管理、统计报表等功能。在应用上支持能量调度，具备计划曲线、削峰填谷、需量控制、备用电源等控制功能。系统对电池组性能进行实时监测及历史数据分析、根据分析结果采用智能化的分配策略对电池组进行充放电控制，优化了电池性能，提高电池寿命。系统支持Windows操作系统，数据库采用SQLServer。本系统既可以用于储能一体柜，也可以用于储能集装箱，是专门用于储能设备管理的一套软件系统平台。

2适用场合

   系统可应用于城市、高速公路、工业园区、工商业区、居民区、智能建筑、海岛、无电地区可再生能源系统监控和能量管理需求。工商业储能四大应用场景

   1）工厂与商场：工厂与商场用电习惯明显，安装储能以进行削峰填谷、需量管理，能够降低用电成本，并充当后备电源应急；

   2）光储充电站：光伏自发自用、供给电动车充电站能源，储能平抑大功率充电站对于电网的冲击；

   3）微电网：微电网具备可并网或离网运行的灵活性，以工业园区微网、海岛微网、偏远地区微网为主，储能起到平衡发电供应与用电负荷的作用；

   4）新型应用场景：工商业储能探索融合发展新场景，已出现在5G基站、换电重卡、港口岸电等众多应用场景。

3系统结构

4系统功能

4.1实时监测

   微电网能量管理系统人机界面友好，应能够以系统一次电气图的形式直观显示各电气回路的运行状态，实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各回路断路器、隔离开关等合、分闸状态及有关故障、告警等信号。其中，各子系统回路电参量主要有：三相电流、三相电压、总有功功率、总无功功率、总功率因数、频率和正向有功电能累计值；状态参数主要有：开关状态、断路器故障脱扣告警等。

   系统应可以对分布式电源、储能系统进行发电管理，使管理人员实时掌握发电单元的出力信息、收益信息、储能荷电状态及发电单元与储能单元运行功率设置等。

   系统应可以对储能系统进行状态管理，能够根据储能系统的荷电状态进行及时告警，并支持定期的电池维护。

   微电网能量管理系统的监控系统界面包括系统主界面，包含微电网光伏、风电、储能、充电桩及总体负荷组成情况，包括收益信息、天气信息、节能减排信息、功率信息、电量信息、电压电流情况等。根据不同的需求，也可将充电，储能及光伏系统信息进行显示。

硬件选型