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摘 要：隨著全球能源結構的轉型和可再生能源的快速發(fā)展，儲能技術逐漸成為調節(jié)能源供需、提高能源利用效率的關鍵環(huán)節(jié)，在這一背景下，分布式儲能系統(tǒng)應運而生，成為應對能源不穩(wěn)定性與波動性的有效手段。分布式儲能借助小型化、模塊化的儲能設備，能夠在用戶端進行能量的存儲與釋放，從而實現對局部電網的靈活調節(jié)，這種系統(tǒng)不僅能夠有效平衡可再生能源（如太陽能和風能）在發(fā)電過程中的間歇性和不穩(wěn)定性，還能在電力需求高峰時提供可靠的電力支持，減輕對電網的壓力。本文介紹了安科瑞Acrel-1000DP分布式儲能監(jiān)控系統(tǒng)在浙江嘉興晉億實業(yè)5MW分布式儲能項目中的應用，該系統(tǒng)通過設計控制策略優(yōu)化了企業(yè)的能源管理，可以有效降低電力成本、確保生產活動的連續(xù)性和穩(wěn)定性。
關鍵詞：分布式儲能；控制策略；能源管理
晉億實業(yè)股份有限公司位于浙江省嘉興市嘉善縣惠民街道松海路66號廠區(qū)，屬于220kV東云變供區(qū)，由東云變35kV晉流683線供電。
晉億實業(yè)5MW分布式儲能項目（以下簡稱“本項目"）是某新能源科技有限公司在晉億實業(yè)廠區(qū)內空地新建的一期規(guī)模為5MW/10MWh的鉛碳電池儲能系統(tǒng)（已取得備案2401-330421-04-01-898044），接入晉億實業(yè)股份有限公司配電房10kV母線。儲能系統(tǒng)平時用以給晉億實業(yè)股份有限公司廠區(qū)日常生產負荷削峰填谷，運行模式為每天固定時間“兩充兩放"，充電時間為0:00-7:00、11：00-13:00，放電時間為9:00-11:00、15:00-17:00，正常情況下儲能系統(tǒng)所發(fā)電量“自發(fā)自用，不上網"。
晉億實業(yè)股份有限公司廠區(qū)內建設有35kV配電房1座，變壓器2臺，1#主變容量12500kVA，2#主變容量5000kVA，10kV采用單母分段接線模式。
負荷方面，2023年晉億實業(yè)股份有限公司年最大下送功率約14.4MW，最大負載率約為82.44%，年平均負載率約68.57%；電源方面，晉億實業(yè)目前已有5.03MWp光伏接入10kVI段母線上，通過1#主變上傳至35kV晉流683線。
圖2.1配電房現狀電氣主接線
本項目在嘉善縣惠民街道松海路66號晉億實業(yè)廠區(qū)配電房東南側空地位置建造5MW/10MWh儲能項目工程，距離晉億實業(yè)股份有限公司距離約100米。
儲能單元由儲能一體柜、變壓器、匯流站組成。本項目配置儲能容量為186kW/372kWh的磷酸鐵鋰儲能一體柜27臺，3000kVA變壓器1臺，2500kVA變壓器1臺，并建設一座10kV開關艙。本次15套186kW/372kWh（即2790kW/5580kWh）的磷酸鐵鋰儲能一體柜接入1臺3000kVA升壓變，12套186kW/372kWh（即2232kW/4464kWh）的磷酸鐵鋰儲能一體柜接入1臺2500kVA升壓變，將直流電逆變?yōu)?/span>690V交流電，最后升壓變高壓側以10kV電壓等級接入2座10kV開關艙的進線柜。
圖3.1 儲能站接入電氣主接線圖
圖3.2 儲能站平面布置圖
本項目引入Acrel-1000DP分布式儲能監(jiān)控系統(tǒng)，對整個儲能站進行監(jiān)測控制，并通過設計控制策略做到削峰填谷，即在電價處于峰價時放電，電價處于谷價時充電，每天固定時間兩充兩放，通過峰谷差價回收投資。
儲能10kV開關艙進線柜配置線路保護裝置，做到階段式方向過流保護；并網柜配備防孤島保護裝置，在非計劃孤島情況下使儲能系統(tǒng)脫離電網側；就地箱變配備箱變測控裝置，實時監(jiān)測變壓器的運行狀態(tài)，收集電流、電壓、溫度等關鍵參數，并通過數據分析及時發(fā)現潛在故障，同時裝置也支持遠程監(jiān)控和數據傳輸。
儲能電站接入系統(tǒng)后，接入嘉善調度。本項目采用光纖以太網技術通信方式，光纜線路為：晉億實業(yè)儲能電站—光通信—東云變—光通信—嘉善供電公司，儲能站接入光纖須配置光端機、路由器以及電力專用縱向加密裝置。
1）AM6-FE頻率電壓緊急控制裝置
裝置能夠實時監(jiān)測電網的頻率和電壓，一旦檢測到超出設定范圍的異常情況，立即啟動控制策略，通過調整發(fā)電機出力、切除部分負荷或投入補償設備等方式，快速恢復電網的頻率和電壓至正常水平，確保電力供應的連續(xù)性和可靠性。
2）AM5SE-IS防孤島裝置
在電網失電的情況下，分布式電源未能夠及時與電網斷開連接，會形成孤島狀態(tài)，這種狀態(tài)可能造成分布式電源不可控、電網恢復時的電壓和頻率不匹配等問題，也可能導致電力工作人員在不知情的情況下進行危險的操作。防孤島裝置通過實時監(jiān)測電網狀態(tài)，一旦檢測到電網斷電，能夠在規(guī)定的時間內迅速切斷分布式電源與電網的連接，從而保障電網的安全運行和維修人員的人身安全。
AM6-PWC箱變測控裝置是集保護、測控、通訊一體化的裝置，全稱為箱式變電站測控裝置，用于箱變的監(jiān)控和控制。裝置能夠對變壓器的溫度、電流、電壓、負荷等關鍵參數進行全面監(jiān)測，通過實時分析及時發(fā)現設備故障及潛在的安全隱患，同時，裝置還具備過載保護、短路保護、過溫保護等保護功能與遠程監(jiān)控、數據傳輸功能。
設計儲能充放電原則是在尖峰時段全部放電，高峰時段根據負荷情況調整儲能變流器功率，保證儲能電池電量全部消納。為防止電池充電過程中晉億實業(yè)配變負荷過大超過限額，或者正常運行時配變負荷過小導致儲能放電上送，對配變負荷進行實時監(jiān)測，為儲能系統(tǒng)設定充/放電負荷限值P充和P放。
電價處于谷價且P配變＜P充時，儲能系統(tǒng)進行充電；
電價處于峰價且P配變＞P放時，儲能系統(tǒng)進行放電。
圖4.1 儲能系統(tǒng)運行控制策略
本項目系統(tǒng)結構采用分層分布式架構，能夠高效、穩(wěn)定地運行，滿足現代工業(yè)自動化的需求，為企業(yè)提供強有力的技術支持，主要分為站控層、通信層和設備層三個核心部分：
站控層作為系統(tǒng)的管理與控制中心，承擔著對整個系統(tǒng)的集中監(jiān)控和管理功能。操作員可以通過該層實時監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)，進行數據分析與處理。
通信層負責信息傳遞與數據交互，確保各個設備和系統(tǒng)組件之間能夠無縫連接與協同工作。此層不僅支持多種網絡拓撲結構，還能夠根據實際應用場景的不同規(guī)模和需求進行靈活調整，極大地增強了系統(tǒng)的靈活性和可擴展性。
設備層包含各種硬件設備，是系統(tǒng)的基礎執(zhí)行單元。這些設備不僅負責實時采集現場數據，還能根據上級指令執(zhí)行控制操作，是實現自動化操作的核心組成部分。
圖5.1系統(tǒng)拓撲圖
項目配置設備清單如下表所示：
表5.1 方案設備列表
主要展示本系統(tǒng)的儲能裝機容量、儲能當前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。
圖7.1 系統(tǒng)總覽
PCS作為儲能系統(tǒng)與電網之間的橋梁，負責控制電池的充放電過程，將電池存儲的直流電能轉換為交流電能，或者將交流電能轉換為直流電能以存儲在電池中。系統(tǒng)監(jiān)測顯示PCS的運行狀態(tài)、運行參數限值，交直流側的運行狀態(tài)、運行參數數據，系統(tǒng)對PCS的監(jiān)控是確保儲能系統(tǒng)高效、安全運行的關鍵。
圖7.2 PCS狀態(tài)監(jiān)測界面
系統(tǒng)的電池監(jiān)控是確保電池組安全、高效運行的關鍵。通過實時監(jiān)測電池的電壓、電流、溫度等關鍵參數，電池管理系統(tǒng)（BMS）能夠及時調整電池的工作狀態(tài)，延長電池的使用壽命，并提高整個系統(tǒng)的效率和安全性。
圖7.3 電池簇監(jiān)控界面
通過策略配置，系統(tǒng)可以根據電網需求、可再生能源發(fā)電特性以及用戶用電模式，自動調整充放電行為，以達到削峰填谷、提高電網穩(wěn)定性、降低運行成本等目的。
圖7.4 策略配置界面
在當前能源轉型的背景下，分布式儲能系統(tǒng)與新能源發(fā)電的結合，正逐漸成為電力市場中一種重要的解決方案。通過合理設計控制策略，系統(tǒng)能夠有效地與電網價格進行互動，實現峰谷套利和平滑輸出，從而提升整體電力系統(tǒng)的經濟性和穩(wěn)定性。此外，隨著智能電網技術的發(fā)展，系統(tǒng)的控制策略可以進一步優(yōu)化，這種基于大數據和人工智能的控制方式，將為分布式儲能的經濟效益和操作效率提供強有力的支持。總的來說，分布式儲能系統(tǒng)結合新能源發(fā)電的解決方案，不僅為電力市場帶來了新的盈利模式，也為實現可持續(xù)發(fā)展目標貢獻了重要力量。