摘要：闡述分布式新能源交直流母線混合型分布式發(fā)電儲能系統(tǒng)，分布式新能源發(fā)電中的儲能系統(tǒng)工作模式，各種工作模式下的電能管理策略，探討超*電容與蓄電池兩者共同組成的混合儲能系統(tǒng)。

關鍵詞：混合儲能系統(tǒng)，分布式新能源，電能管理。

0、引言

分布式發(fā)電中的儲能系統(tǒng)為了有*降低功率波單電壓獲取剩余容量。但需要特別注意的是，電池動所帶來的影響，就需要在外部電網(wǎng)展開新能源輸在工作過程中，剩余容量和單電壓兩者之間并不存出，從而促使系統(tǒng)時刻維持自帶負載輸出狀態(tài)。

1、分布式新能源交直流母線混合型分布式發(fā)電儲能系統(tǒng)

文章所闡述的分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)主要指的是交直流母線混合型分布式發(fā)電系統(tǒng)。此發(fā)電系統(tǒng)主要利用新能源太陽能與風能進行發(fā)電。通常情況下，太陽能與風能發(fā)電的跟*狀態(tài)都處于**功率點，但是由于這兩種新能源發(fā)電模式非常容易受到天氣等各種因素的影響與干擾，*終造成系統(tǒng)輸出功率狀態(tài)不能時刻保持穩(wěn)定狀態(tài)。因此，為了充分確保此系統(tǒng)可以在孤島條件下長時間處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，文章通過分析將超*電容與蓄電池作為系統(tǒng)儲能裝置，通過二者剩余容量以及自身特點等各種實際運行情況，制定出不同的控制策略，從而達到對系統(tǒng)能量進行有*管理的目的[1]。

1. 分布式新能源發(fā)電中的儲能系統(tǒng)工作模式

系統(tǒng)能源管理過程中的關鍵參考依據(jù)包括兩個主要方面，（1）電池的超前狀態(tài)；（2）超*電容器。在物理算法中超電容器和單電壓的平方形成正比例關系，由此可以推出能夠通過測量超電容器的單電壓獲取剩余容量。但需要特別注意的是，電池在工作過程中，剩余容量和單電壓兩者之間并不存在明確的函數(shù)關系，在此情況下就需要采取間接測量法。分布式新能源發(fā)電中的儲能系統(tǒng)使用的是系統(tǒng)系數(shù)積分法與卡門過濾器，從而實現(xiàn)在電池的線上能夠計算出SOC。本文對此進行簡要的分析與討論，根據(jù)相關預測，假若將電力容量的SOC正常狀態(tài)設定為20%～90%之間，那么低容量可能為20%以下，容量則為90%以上。可以得出在實際應用過程中會存在諸如SOC的30%～90%、電池、低容量以及容量等多種模式。當采用同一種控制策略應對所有模式時，檢查電池的SOC、超*電容器以及系統(tǒng)運行時間之外的電網(wǎng)，就可以明確分布式新能源中儲存能量所需的控制策略。如圖1所示，AC/DC總線混合發(fā)電系統(tǒng)，主要借助太陽能和風力發(fā)電，通常情況下，在實際運行過程中，*的跟*狀態(tài)則為太陽能與風力發(fā)電輸出處于快速的變化因素。例如，在天氣情況良好的狀態(tài)下，采用超*電容器作為能源儲存設備。分布式新能源發(fā)電中儲能系統(tǒng)為了促使其能夠在孤島狀態(tài)下處于長期而穩(wěn)定的運行模式，就會利用長期能量儲存裝置，使用大容量電池，如612V/65Hz。應明確的是，必*根據(jù)兩種不同的能源儲存單元的自身特點、外部電網(wǎng)實際狀況以及剩余容量情況等，分別采用針對性的控制策略[2]。

圖1交流混合母線分布式發(fā)電系統(tǒng)

1. 各種工作模式下的電能管理策略

2. 儲能系統(tǒng)均處于正常模式的情況。此模式是*為常見的工作模式，此時電池剩余容量與超*電容都維持在正常狀態(tài)。但由于新能源發(fā)電系統(tǒng)采用的太陽能與風能發(fā)電模式都具備間歇性特質，因此在實際運行時*易發(fā)生本地載荷驟然降低或增加的突發(fā)*況。當出現(xiàn)此種情況時，勢必會導致發(fā)電系統(tǒng)輸出功率發(fā)生頻波動。并且同時又因為蓄電池裝置需要比較長的時間來完成充電或是放點過程，就難以及時有*的控制此種頻波動。所以，就應當充分利用超*電容控制這部分波動功率。除此之外，在分布式新能源發(fā)電儲能系統(tǒng)處在孤島條件或并網(wǎng)狀態(tài)下運行時，同樣可以對儲能系統(tǒng)中的功率采取上述能量管理策略進行合理的配置，根據(jù)實際運行情況產(chǎn)生出實際所需功率。同時能夠通過合理調(diào)節(jié)增益K的方式，實現(xiàn)有*分配超*電容與蓄電池兩種儲能裝置所輸出的功率。例如，當超*電容剩余較大的容量時，可以將增益K相應的提，從而促使超*電容能夠承擔較多的功率輸出。

（2）蓄電池異常模式。蓄電池異常模式狀態(tài)下的情況主要表現(xiàn)為蓄電池儲能裝置所剩余的容量處于較低或較的狀態(tài)，而超*電容裝置當中的剩余容量卻一直處于正常狀態(tài)。在此種情況下，就會使整體電網(wǎng)系統(tǒng)運行的安全性與穩(wěn)定性大幅度降低，因此，為了確保系統(tǒng)的正常運行，必*在*短的時間內(nèi)使系統(tǒng)恢復到正常工作模式。同時，當分布式發(fā)電中的儲能系統(tǒng)處于并網(wǎng)狀態(tài)的情況下，其實際的運行狀態(tài)就會與蓄電池電容異常模式比較接近，此時，為了盡快恢復蓄電池裝置自身的剩余容量，就必*采用內(nèi)外電網(wǎng)能量交換的方法，從而真*確保系統(tǒng)的正常運行。在此過程中，可能會產(chǎn)生一定的功率沖擊，但其對系統(tǒng)造成的實際影響并不明顯。除此之外，在孤島狀態(tài)下儲能系統(tǒng)實際運行過程中，由于超*電容裝置自身能量存儲狀態(tài)有一定的限*，因此難以促使蓄電池裝置在短時間內(nèi)借助能量傳遞的方式恢復到正常工作狀態(tài)。針對此種情況，就只能借助超*電容來確保能量的有*傳遞，直到并網(wǎng)成功之后，才能夠再將蓄電池裝置充電，從而確保其能夠恢復到正常的運行狀態(tài)[3]。

（3）超*電容異常模式。對于超*電容異常模式來講，其所表現(xiàn)出的異常情況為：當蓄電池儲能裝置自身的剩余容量處于正常狀態(tài)下，而超*電容儲能裝置當中的剩余容量卻會發(fā)生較或較低的異常情況。在此種背景下，分布式發(fā)電儲能系統(tǒng)自身性能就會大幅度降低，例如其吸收與釋放頻功率性能，嚴重時還會給整體系統(tǒng)相應功能帶來嚴重的負面影響。必*及時使系統(tǒng)恢復到正常的工作模式。與此同時，當分布式新能源發(fā)電中儲能系統(tǒng)處于并網(wǎng)狀態(tài)當中時，可以將外部電網(wǎng)視為一個不設上限的電網(wǎng)連接，在此情況下，超*電容就可以借助能量傳遞的方式，來將超出自身的能量傳遞到外部電網(wǎng)當中，從而能夠促使自身在短時間內(nèi)恢復到正常的運行狀態(tài)。此外，在孤島狀態(tài)下，儲能系統(tǒng)運行過程當中，由于會缺乏外部電網(wǎng)提供的相應輔助支持，因此就應當充分確保儲能系統(tǒng)一直維持在功率平衡的穩(wěn)定狀態(tài)，通過超*電容來切實提升系統(tǒng)自身的反應力。與此同時，為了確保分布式新能源發(fā)電輸出功率穩(wěn)定性的有*提升，還必*強化超*電容與蓄電池二者儲能裝置之間的能量傳遞，從而切實達到能量有*管理的目的。

（4）全部異常模式。對于全部異常模式狀態(tài)下的能量管理策略來講，必*綜合考慮上述幾種異常模式，通過直流母線之間的相互均衡，從而促使異常模式能夠合理轉述為上述的其中一個模式，進而可以再運用相對應的管理策略實行控制。針對都處于異常模式下的能量管理策略來講，可以分為下面兩種情況：①蓄電池剩余容量與超*電容都處于過的情況，此時就需要在孤島運行過程中，控制其自身輸出功率；②對于蓄電池剩余容量與超*電容兩者都處在過低的狀態(tài)下來講，為了有*維持敏*負荷始終處于正常狀態(tài)下，就必*剔除一些不必要的負載，從而充分確保分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

1. Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)概述

4.1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，總結國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的先進經(jīng)驗，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)、風力發(fā)電、儲能系統(tǒng)以及充電樁的接入，全天候進行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風能、儲能系統(tǒng)、充電樁運行狀態(tài)及健康狀況，是一個集監(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)定的基礎上以經(jīng)濟優(yōu)化運行為目標，提升可再生能源應用，提電網(wǎng)運行穩(wěn)定性、補償負荷波動；有*實現(xiàn)用戶側的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷，提電力設備運行效率、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)濟運行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應采用分層分布式結構，整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層：設備層、網(wǎng)絡通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡采用標準以太網(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技術標準

本方案遵循的國家標準有：

本技術規(guī)范書提供的設備應滿足以下規(guī)定、法規(guī)和行業(yè)標準：

GB/T26802.1-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)通用規(guī)范第1部分：通用要求

GB/T26806.2-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)工業(yè)控制計算機基本平臺第2部分：性能評定方法

GB/T26802.5-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)通用規(guī)范第5部分：場地安全要求

GB/T26802.6-2011工業(yè)控制計算機系統(tǒng)通用規(guī)范第6部分：驗收大綱

GB/T2887-2011計算機場地通用規(guī)范

GB/T20270-2006信息安全技術網(wǎng)絡基礎安全技術要求

GB50174-2018電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范

DL/T634.5101遠動設備及系統(tǒng)第5-101部分:傳輸規(guī)約基本遠動任務配套標準

DL/T634.5104遠動設備及系統(tǒng)第5-104部分:傳輸規(guī)約采用標準傳輸協(xié)議子集的IEC60870-5-網(wǎng)絡訪問101

GB/T33589-2017微電網(wǎng)接入電力系統(tǒng)技術規(guī)定

GB/T36274-2018微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)技術規(guī)范

GB/T51341-2018微電網(wǎng)工程設計標準

GB/T36270-2018微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術規(guī)范

DL/T1864-2018型微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術規(guī)范

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運行規(guī)范

T/CEC150-2018低壓微電網(wǎng)并網(wǎng)一體化裝置技術規(guī)范

T/CEC151-2018并網(wǎng)型交直流混合微電網(wǎng)運行與控制技術規(guī)范

T/CEC152-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)需求響應技術要求

T/CEC153-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)負荷管理技術導則

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運行規(guī)范

T/CEC5005-2018微電網(wǎng)工程設計規(guī)范

NB/T10148-2019微電網(wǎng)第1部分：微電網(wǎng)規(guī)劃設計導則

NB/T10149-2019微電網(wǎng)第2部分：微電網(wǎng)運行導則

4.3適用場合

系統(tǒng)可應用于城市、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、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

4.4型號說明

Acrel-2000系列監(jiān)控系統(tǒng)MG—微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。

5.1系統(tǒng)架構

本平臺采用分層分布式結構進行設計，即站控層、網(wǎng)絡層和設備層，詳細拓撲結構如下：

實時監(jiān)測

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機界面友好，應能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態(tài)，實時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關等合、分閘狀態(tài)及有關故障、告警等信號。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、總無功功率、總功率因數(shù)、頻率和正向有功電能累計值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開關狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進行發(fā)電管理，使管理人員實時掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲能單元運行功率設置等。

系統(tǒng)應可以對儲能系統(tǒng)進行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進行及時告警，并支持定期的電池維護。

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、風電、儲能、充電樁及總體負荷組成情況，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，儲能及光伏系統(tǒng)信息進行顯示。

1. 結束語

本文探討超*電容與蓄電池兩者共同組成的混合儲能系統(tǒng)，設計出具備針對性的能力管理策略，從而助力分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)運行中的功率平衡，**程度上降低系統(tǒng)內(nèi)部功率波動給外部電網(wǎng)產(chǎn)生的負面沖擊，有*確保在孤島條件下分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)能夠平穩(wěn)運行。

參考文獻

1. 蔡福霖,胡澤春,曹敏健,蔡德福,陳汝斯,孫冠群.提升新能源消納能力的集中式與分布式電池儲能協(xié)同規(guī)劃[J].電力系統(tǒng)自動化,2022,46(20):23-32.

2. 夏榮，李奎.分布式新能源發(fā)電中的儲能系統(tǒng)能量管理

3. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用設計,2022,05版.