摘要：隨著社會生產(chǎn)力的不斷提，對資源的大量消耗，人們已經(jīng)意識到發(fā)展可再生能源的重要性，因此微電網(wǎng)技術(shù)作為再生能源利用的有效形式被快速發(fā)展。蓄電池容量無限大是傳統(tǒng)光儲微電網(wǎng)混合儲能系統(tǒng)控制策略一種理想形式，但實(shí)際上蓄電池的容量是有限度的，傳統(tǒng)控制策略在蓄電池剩余電量達(dá)到闔值時將無法正常使用，由此提出了光儲微電網(wǎng)混合儲能系統(tǒng)的新型控制策略，又結(jié)合實(shí)際情況，對開關(guān)進(jìn)行了改進(jìn)，利用開關(guān)與二極管并聯(lián)，使其擁有四種工作狀態(tài)，當(dāng)儲能元件剩余電量達(dá)到閾值時，可自動恢復(fù)電量降低成本，提并輸出電池電能質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：光儲微電網(wǎng)；控制策略；開關(guān)優(yōu)化

0、前言

在微電網(wǎng)運(yùn)行過程中，光儲能系統(tǒng)可以使系統(tǒng)中的能量進(jìn)行緩沖，是微電網(wǎng)運(yùn)行中的環(huán)節(jié)，由于經(jīng)濟(jì)原因光儲能設(shè)備的配置不應(yīng)太，在選擇儲能系統(tǒng)容量與額定功率時要結(jié)合實(shí)際情況，選用合適的設(shè)備配置，提微電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。目前市場上儲能功率容量大小，沒有統(tǒng)一的規(guī)定，這是由于混合儲系統(tǒng)中儲能介質(zhì)之間功率分配及容量優(yōu)化所導(dǎo)致的，因此需要對此進(jìn)行深入的研究，筆者在獨(dú)立微電網(wǎng)到并網(wǎng)微電網(wǎng)，從單一儲能到混合儲能，做了較為立體的研究，在開關(guān)優(yōu)化方面也做了一些相關(guān)的介紹，并得到了一些有意義的結(jié)論。

1、光儲微電網(wǎng)混合儲能系統(tǒng)

獨(dú)立型微電網(wǎng)：結(jié)合仿真實(shí)驗(yàn)，在滿足供電可靠的前提下，棄置部分過剩能量可以使得所需的儲能容量維持在較低水平，克服了傳統(tǒng)的儲能容量在運(yùn)行中逐漸增加的缺陷。如何減小儲能容量，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)選用光伏發(fā)電院與風(fēng)力發(fā)電混合比例可以達(dá)到。通過提微電網(wǎng)發(fā)電充裕度，可以降低微電網(wǎng)對儲能的需求，并對光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的比例混合產(chǎn)生影響。

儲能系統(tǒng)與微電網(wǎng)：等效微電網(wǎng)的調(diào)度效果是利用儲能系統(tǒng)補(bǔ)償，可再生能源發(fā)電預(yù)測性誤差所產(chǎn)生的，它是針對可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中微電網(wǎng)與儲能系統(tǒng)配合發(fā)電的運(yùn)行機(jī)制。通過分析，可再生能源發(fā)電預(yù)測誤差的概率分布，運(yùn)用區(qū)間估計和概率理論的方法大致獲得儲能系統(tǒng)的容量和功率，在此基礎(chǔ)上可以預(yù)測儲能配置與準(zhǔn)確性的關(guān)系，能夠進(jìn)一步得出微電網(wǎng)中儲能分散配置與集中配置對儲存能量的影響，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，充分利用各個裝置的可用容量減小微電網(wǎng)系統(tǒng)的容量，從這一角度而言，集中配置好于分散配置。

能裝置分析：通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)比較以鋰電池為代表的能量型儲能裝置和超級電容為代表的功率型儲能裝置，在平滑能量波動方面的特性，得出結(jié)果表明功率型儲能裝置可以平滑短時功率波動，但對常識功率波動表現(xiàn)不佳，能量型儲能裝置可以平滑，小浮動功率波動，特別在平滑常識波動過洞中能發(fā)揮其優(yōu)勢，卻難以適應(yīng)大幅波動情況。

混合儲能系統(tǒng)分析：考慮到單一功率型和能量型儲存裝置在平滑功率時的波動局限性，可以將兩者有機(jī)的結(jié)合到一起組成混合儲能系統(tǒng)，從而發(fā)揮其各自長處，通過控制理論功率優(yōu)化分配法，可以降低混合系統(tǒng)的總成本。通過運(yùn)用遺傳算法使各儲能間的充放電功率約束荷電狀態(tài)，滿足平滑目標(biāo)的柔性約束，達(dá)到混合系統(tǒng)配置。通過實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明，功率優(yōu)化分配方法可以充分發(fā)揮兩種介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，了解的狀態(tài)設(shè)定的范圍內(nèi)并有效的減少能量的儲能充電次數(shù)，并在柔性約束優(yōu)化問題中，采用遺傳算法求解，能夠使用優(yōu)化問題收斂至解。另外通過仿真結(jié)果表明適當(dāng)?shù)姆潘沙潆姶螖?shù)，可以有效的減少混合儲能系統(tǒng)的容量與功率，可以結(jié)合實(shí)際成本，進(jìn)行混合儲能的系統(tǒng)配。

儲能元件保護(hù)開關(guān)優(yōu)化：在故障發(fā)生或天氣的情況下，原件的保護(hù)開關(guān)發(fā)揮著重要作用，為防止儲能元件過充與過放，在儲能元件soc達(dá)到閾值時將其從電網(wǎng)斷開。傳統(tǒng)的保護(hù)開關(guān)只有斷開和閉合的功能。這就使開關(guān)在斷開后，需要獨(dú)立的充放電路，將儲能元件soc恢復(fù)到正常水平，才能在接入電網(wǎng)；其過程非常繁瑣，并且成本也很，針對這種情況，筆者對保護(hù)電路進(jìn)行改造，通過兩個開關(guān)，兩個二極管并聯(lián)組成，使保護(hù)電路形成四種不同的工作狀態(tài)，當(dāng)儲能元件Soc到達(dá)上，一個開關(guān)導(dǎo)通，一個開關(guān)斷開，儲能原件只放電，并且防止原件同時自動恢復(fù)電量獨(dú)立放電電路，從而降低成本，soc下線時同里，改進(jìn)保護(hù)開關(guān)結(jié)合上文中的改進(jìn)控制策略就可以實(shí)現(xiàn)儲能原件恢復(fù)電量的同時，平抑光伏輸入功率波動平滑，并網(wǎng)輸出功率，提并網(wǎng)電能質(zhì)量。

2、光儲微電網(wǎng)混合儲能系統(tǒng)發(fā)展展望

在對獨(dú)立性微電網(wǎng)儲能系統(tǒng)控制策略研究時，從儲能容量小方向進(jìn)行研究的，仿真結(jié)果表明儲能放電效率對光伏風(fēng)電優(yōu)化比例及儲能容量存在一定的影響，具體產(chǎn)生的原因，本文中沒有進(jìn)一步討論。

在比較能量型儲能與功率型儲能在平華可再生能源功率波動方面性能差異時，只是在投資成本相同的前提下額定容量和額定功率，這之間未考慮想用速度方面的影響。另外，不同的儲能戒指成本也不是隨著額定容量和額定功率現(xiàn)金增長的因素，也未能考慮。

3、Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)概述

3.1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)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的先進(jìn)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、儲能系統(tǒng)、充電樁運(yùn)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(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，提電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動；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)，整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級通信網(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。

3.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

本方案遵循的國家標(biāo)準(zhǔn)有：

本技術(shù)規(guī)范書提供的設(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)控制計算機(jī)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(jī)系統(tǒng)工業(yè)控制計算機(jī)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(jī)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(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范第6部分：驗(yàn)收大綱

GB/T2887-2011計算機(jī)場地通用規(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)計規(guī)范

DL/T634.5101遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng)第5-101部分:傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)

DL/T634.5104遠(yuǎn)動設(shè)備及系統(tǒng)第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)計規(guī)范

NB/T10148-2019微電網(wǎng)第1部分：微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導(dǎo)則

NB/T10149-2019微電網(wǎng)第2部分：微電網(wǎng)運(yùn)行導(dǎo)則

3.3適用場合

系統(tǒng)可應(yīng)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。

3.4型號說明

3.5系統(tǒng)配置

3.5.1系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，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

3.6系統(tǒng)功能

3.6.1實(shí)時監(jiān)測

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(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)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(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)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(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對儲能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時告警，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，儲能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。