任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘 要：用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目是指在用戶端（如家庭、商業(yè)建筑或工業(yè)設(shè)施）部署儲(chǔ)能系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)能量的高效管理和利用。隨著可再生能源的快速發(fā)展，尤其是太陽(yáng)能和風(fēng)能的普及，用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目越來(lái)越受到關(guān)注，其主要目的是通過(guò)儲(chǔ)存多余的清潔能源，降低用戶的電費(fèi)支出，提高能源利用效率，并增強(qiáng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在保障電力系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)程中，引入一套電力監(jiān)控系統(tǒng)很有必要，本文介紹了安科瑞在浙江某7MW/14MWh用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目中提供的整體方案，包括二次分散裝置、二次設(shè)備預(yù)制艙內(nèi)部分屏柜、調(diào)度自動(dòng)化設(shè)備以及一套Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：用戶側(cè)儲(chǔ)能；方案配置；電力監(jiān)控

1. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

該用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目共建設(shè)兩套3.5MW/7MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)，其中第一套儲(chǔ)能系統(tǒng)接入用戶專線一，第二套儲(chǔ)能系統(tǒng)接入用戶專線二。以專線一為例，新建儲(chǔ)能站包括10kv計(jì)量柜、PT柜、開(kāi)關(guān)柜、出線柜等，裝機(jī)容量為3.5MW/7MWh，一次設(shè)備共有1臺(tái)3450kW干式升壓變，2臺(tái)1725kW儲(chǔ)能變流器，2座3.58MWh儲(chǔ)能電池艙，1臺(tái)200kVA站用變，逆變交流電壓由690V升壓至10KV接入用戶10kv母線，專線二建設(shè)同專線一。另外儲(chǔ)能站信息通過(guò)中國(guó)電信虛擬專用網(wǎng)絡(luò)方式（VPN）接入新一代系統(tǒng)安全接入?yún)^(qū)，經(jīng)無(wú)線上傳寧波調(diào)度中心，同時(shí)將數(shù)據(jù)上傳給總包方云平臺(tái)。

圖1.1 專線一儲(chǔ)能站電氣圖

圖1.2 1#開(kāi)關(guān)站接線圖

圖1.3 專線二儲(chǔ)能站電氣圖

圖1.4 2#開(kāi)關(guān)站接線圖

2. 技術(shù)方案

本項(xiàng)目系統(tǒng)配置了Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶側(cè)儲(chǔ)能電站的集中管理，包括設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障報(bào)警、運(yùn)行參數(shù)設(shè)置等。

二次設(shè)備配置方案為：在每回專線的進(jìn)線隔離柜上配置故障解列裝置1套、防孤島裝置1套；進(jìn)線開(kāi)柜上配置線路三段式過(guò)流保護(hù)裝置1套；儲(chǔ)能出線開(kāi)關(guān)柜上配置升壓變過(guò)流保護(hù)裝量1套；母設(shè)柜上配置測(cè)控裝置1套；站用變高壓側(cè)配置站用變過(guò)流保護(hù)裝置1套；兩回進(jìn)線配置電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置1套，并與公用測(cè)控及通信管理機(jī)共組1面屏。

2.1. 二次電氣設(shè)備

1）線路保護(hù)裝置

線路保護(hù)裝置主要功能是確保電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流、電壓等電氣參數(shù)，一旦檢測(cè)到異常，如過(guò)載、短路或接地故障，線路保護(hù)裝置會(huì)迅速切斷電源，從而防止設(shè)備損壞和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

2）防孤島裝置

在電網(wǎng)失電的情況下，分布式電源未能夠及時(shí)與電網(wǎng)斷開(kāi)連接，會(huì)形成孤島狀態(tài)，這種狀態(tài)可能造成分布式電源不可控、電網(wǎng)恢復(fù)時(shí)的電壓和頻率不匹配等問(wèn)題。防孤島裝置通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)狀態(tài)，一旦檢測(cè)到電網(wǎng)斷電，能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)迅速切斷分布式電源與電網(wǎng)的連接，同時(shí)，防孤島裝置還具有多種保護(hù)功能，如高頻、低頻、過(guò)電壓、低電壓保護(hù)等，能全面保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3）故障解列裝置

裝置能夠監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，一旦檢測(cè)到異常或故障信號(hào)，如短路、過(guò)載等，它會(huì)立即啟動(dòng)，將故障儲(chǔ)能單元或設(shè)備與電網(wǎng)斷開(kāi)。既能防止故障設(shè)備對(duì)電網(wǎng)造成進(jìn)一步損害，也確保其他正常運(yùn)行的儲(chǔ)能單元繼續(xù)供電，保障用戶的電力需求。

2.2. 電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置

電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能站接入電網(wǎng)后的電能質(zhì)量，包括電壓偏差、頻率偏差、諧波含量、三相不平衡度等關(guān)鍵指標(biāo)。通過(guò)高精度的測(cè)量與分析，它能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量問(wèn)題，如電壓波動(dòng)、諧波污染等，為運(yùn)維人員提供及時(shí)的告警信息，此外，電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置的數(shù)據(jù)記錄功能還可為后續(xù)的故障排查和電能質(zhì)量治理提供有力支持。

2.3.調(diào)度自動(dòng)化設(shè)備

1）縱向加密裝置

縱向加密裝置采用先進(jìn)的加密技術(shù)來(lái)確保信息在傳輸過(guò)程中的機(jī)密性和完整性。裝置具備高度的靈活性和安全性，可以根據(jù)不同需求定制加密算法和密鑰管理機(jī)制，有效應(yīng)對(duì)各種安全風(fēng)險(xiǎn)。

2）遠(yuǎn)動(dòng)網(wǎng)關(guān)

遠(yuǎn)動(dòng)網(wǎng)關(guān)位于變電站的站控層，集成了變電站與主站系統(tǒng)之間的通信功能，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)的直采直送，提供數(shù)據(jù)、模型和圖形的采集、存儲(chǔ)、處理和傳輸服務(wù)。此外，遠(yuǎn)動(dòng)網(wǎng)關(guān)采用了先進(jìn)的安全技術(shù)，如網(wǎng)絡(luò)隔離、數(shù)字證書(shū)、防火墻和數(shù)據(jù)加密等，確保通信的機(jī)密性、完整性和可靠性，是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要設(shè)備之一。

3.  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用分層分布式架構(gòu)，旨在高效、穩(wěn)定地滿足現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的需求，為企業(yè)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。系統(tǒng)主要分為三個(gè)核心部分：站控層、通信層和設(shè)備層。

站控層負(fù)責(zé)集中監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并允許操作員實(shí)時(shí)獲取系統(tǒng)信息，進(jìn)行深度的數(shù)據(jù)分析和處理。

通信層是系統(tǒng)內(nèi)部信息傳遞與數(shù)據(jù)交換的橋梁，支持多樣化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并能根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的需求和規(guī)模進(jìn)行靈活配置，確保所有設(shè)備和系統(tǒng)組件能夠無(wú)縫連接、協(xié)同作業(yè)。

設(shè)備層作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)執(zhí)行單元，包含了各種關(guān)鍵的硬件設(shè)備。這些設(shè)備不僅負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，還能根據(jù)來(lái)自上級(jí)（站控層）的指令執(zhí)行精確的控制操作，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)流程不ke或缺的一環(huán)

圖3.1系統(tǒng)拓?fù)鋱D

項(xiàng)目配置設(shè)備清單如下表所示：

表3.1 方案設(shè)備列表

4.  現(xiàn)場(chǎng)圖片

5. 系統(tǒng)功能

5.1.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)可以直觀的展示新建儲(chǔ)能站及10kV開(kāi)閉所的一次系統(tǒng)圖，實(shí)時(shí)顯示采集到的各類數(shù)據(jù)，包括儲(chǔ)能站開(kāi)關(guān)柜的電壓、電流和功率等關(guān)鍵參數(shù)，儲(chǔ)能箱內(nèi)空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)和室內(nèi)外溫濕度，以及變流器升壓艙和開(kāi)關(guān)柜內(nèi)斷路器、手車(chē)的分合狀態(tài)等。

圖5.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)界面

5.2.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>

系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)視新建儲(chǔ)能站及10kV開(kāi)閉所內(nèi)接入系統(tǒng)的設(shè)備通信狀態(tài)，能夠顯示完整的系統(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5.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣缑?/span>

5.3. 直流屏監(jiān)測(cè)

直流屏負(fù)責(zé)將交流電轉(zhuǎn)換為滿足各類電壓和電流要求的直流電源，以確保微機(jī)保護(hù)、自動(dòng)化裝置等二次設(shè)備的正常運(yùn)行。系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)直流屏的模擬量參數(shù)和開(kāi)關(guān)量狀態(tài)，能夠有效監(jiān)測(cè)和預(yù)防直流系統(tǒng)的潛在故障，保障儲(chǔ)能系統(tǒng)的穩(wěn)定供電，同時(shí)提高儲(chǔ)能站的運(yùn)維效率。

圖5.3 直流屏系統(tǒng)

5.4. 調(diào)度上傳

采集到的儲(chǔ)能站信息通過(guò)VPN接入新一代系統(tǒng)安全接入?yún)^(qū)，再經(jīng)無(wú)線上傳寧波調(diào)度中心；同時(shí)系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)上傳至客戶云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程集中管理和分析，提升儲(chǔ)能站的運(yùn)行效率和安全性，增加運(yùn)維效率。

圖5.4 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)

6.結(jié)語(yǔ)

隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目在推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)中正扮演著愈發(fā)重要的角色。儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要功能是幫助用戶平衡用電負(fù)荷，同時(shí)有效降低用戶電費(fèi)支出，在電價(jià)波動(dòng)較大的市場(chǎng)環(huán)境中為用戶帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)利益。此外，用戶側(cè)儲(chǔ)能還可以根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)和可再生能源發(fā)電情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整儲(chǔ)能設(shè)備的工作狀態(tài)，增強(qiáng)整體電力系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。在新建用戶側(cè)儲(chǔ)能電站中，引入電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅提升了系統(tǒng)的管理水平，也為可再生能源的高效利用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。監(jiān)控系統(tǒng)可以及時(shí)識(shí)別潛在的故障風(fēng)險(xiǎn)，并通過(guò)預(yù)警機(jī)制采取相應(yīng)的防范措施，此外，還可以優(yōu)化儲(chǔ)能電站的運(yùn)行策略，提高能量利用效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉海峰,尹小明,顧曄,等.一種用戶側(cè)儲(chǔ)能并網(wǎng)可行性測(cè)算方法: [2024-10-23].

[2] 高立兵.用戶側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景的研究[C]//第十一屆中國(guó)風(fēng)電后市場(chǎng)交流合作大會(huì)論文集.2024.

[3] 陳曉雷,曲鈺,高志堅(jiān),等.低碳理念下用戶側(cè)儲(chǔ)能多目標(biāo)優(yōu)化策略探究[J].自動(dòng)化與儀器儀表, 2023(11):141-144.

作者介紹：

任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。