光伏發(fā)電系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)能源監(jiān)控？

01 概述

??能量管理系統(tǒng)用于保障微電網(wǎng)的穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行。其是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括提供基本支持服務(wù)的軟件平臺，以及提供使微電網(wǎng)內(nèi)發(fā)電、配電、用電設(shè)備有效運(yùn)行所需功能的一套應(yīng)用軟件，是微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)核心，擔(dān)負(fù)著系統(tǒng)電源管理、負(fù)荷管理以及統(tǒng)計(jì)分析、評估等功能。微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)基本功能包括數(shù)據(jù)信息采集和處理、數(shù)據(jù)庫管理、人機(jī)界面、設(shè)備控制等。系統(tǒng)控制功能包括微網(wǎng)運(yùn)行基礎(chǔ)控制、計(jì)劃無縫切換控制、外部故障下的無縫切換控制、離網(wǎng)功率平衡優(yōu)化控制、功率波動平滑控制等。系統(tǒng)應(yīng)用功能包括分布式電源的運(yùn)行分析與展示、微網(wǎng)運(yùn)行效益分析、有功功率整體優(yōu)化控制、無功電壓整體優(yōu)化控制、電能質(zhì)量優(yōu)化控制等。

02 應(yīng)用場所

1）光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等新能源

2）發(fā)電廠、新能源電站

3）園區(qū)、發(fā)電站等

4）自發(fā)自用分布式發(fā)電

03 結(jié)構(gòu)

（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

??能量管理系統(tǒng)的典型實(shí)施方案如下圖所示，由就地設(shè)備層、協(xié)調(diào)控制層和能量管理層組成。就地設(shè)備層為光伏發(fā)電儲能電池、可中斷負(fù)荷、可控負(fù)荷等設(shè)備；協(xié)調(diào)控制層由通信控制器、串口服務(wù)器、光纖交換機(jī)、協(xié)調(diào)控制器等設(shè)備構(gòu)成；能量管理層由前置服務(wù)器、工作站、GPS、防火墻、打印機(jī)、顯示大屏等構(gòu)成。協(xié)調(diào)控制負(fù)責(zé)微網(wǎng)運(yùn)行基礎(chǔ)控制、計(jì)劃無縫切換控制、外部故障下的無縫切換控制、離網(wǎng)功率平衡優(yōu)化控制、功率波動平滑控制等功能；能量管理負(fù)責(zé)全局能量管理目標(biāo)制定、全局優(yōu)化策略運(yùn)行和具體執(zhí)行目標(biāo)下發(fā)。

TEL:183+21*90/07.06

能量管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（2）系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

??能量管理系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)由操作系統(tǒng)、支撐平臺、應(yīng)用功能共三個層次組成，應(yīng)用功能又分為基本應(yīng)用功能和高級管理功能兩個部分，如下圖所示。操作系統(tǒng)支持跨平臺，支撐平臺包含數(shù)據(jù)采集管理、數(shù)據(jù)庫管理、網(wǎng)絡(luò)通信管理、圖形管理、報表管理、權(quán)限管理、報警管理、計(jì)算統(tǒng)計(jì)等模塊。TEL:183+21*90/07.06基本應(yīng)用功能包括SCADA處理、監(jiān)控功能、統(tǒng)計(jì)分析功能、安全WEB數(shù)據(jù)發(fā)布等。高級管理功能包括全局能量管理目標(biāo)制定等。

能量管理系統(tǒng)軟件層次結(jié)構(gòu)圖

??協(xié)調(diào)控制器采用B/S結(jié)構(gòu)，包括硬件控制器、功能控制軟件和瀏覽器用戶工作界面。協(xié)調(diào)控制器的軟件體系結(jié)構(gòu)如下圖所示。協(xié)調(diào)控制器的服務(wù)器端包括支撐軟件和功能軟件兩部分。功能軟件包括微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制和設(shè)備協(xié)調(diào)控制。微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制功能包括微網(wǎng)運(yùn)行基礎(chǔ)控制、無縫切換控制、功率平衡優(yōu)化控制、功率波動平滑控制、有功功率整體優(yōu)化控制、無功電壓整體優(yōu)化控制、電能質(zhì)量優(yōu)化控制等。設(shè)備協(xié)調(diào)控制功能包括光伏發(fā)電出力控制、可控負(fù)荷調(diào)節(jié)、可中斷負(fù)荷調(diào)節(jié)、有功無功優(yōu)化控制。協(xié)調(diào)控制器的瀏覽器端是用戶工作界面，可觀察協(xié)調(diào)控制功能軟件工作狀態(tài)、配置參數(shù)、控制工作模式等。

協(xié)調(diào)控制軟件層次結(jié)構(gòu)圖

04 功能

（1）設(shè)備監(jiān)控

??實(shí)時監(jiān)測微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并能對設(shè)備進(jìn)行控制與運(yùn)行情況分析。系統(tǒng)采集和處理各類實(shí)時數(shù)據(jù)，并將實(shí)時數(shù)據(jù)處理后送至實(shí)時數(shù)據(jù)庫與歷史數(shù)據(jù)庫。例如：對儲能電池的實(shí)時運(yùn)行信息、報警信息進(jìn)行全面的監(jiān)視，并進(jìn)行多方面的統(tǒng)計(jì)和分析，實(shí)現(xiàn)對儲能的全面掌控；

（2）運(yùn)行控制

??1）基本控制功能：實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)離網(wǎng)啟動與停止

??2）計(jì)劃無縫切換功能：按照計(jì)劃要求實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)從并網(wǎng)狀態(tài)無縫轉(zhuǎn)化成離網(wǎng)狀態(tài)以及從離網(wǎng)狀態(tài)無縫轉(zhuǎn)化成并網(wǎng)狀態(tài)。無縫切換過程中微電網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷不會失電。

??3）非計(jì)劃無縫切換功能：在微電網(wǎng)內(nèi)的儲能功率足夠支撐負(fù)荷功率的前提下，可以實(shí)現(xiàn)外部失電情況下微電網(wǎng)自動從并網(wǎng)狀態(tài)無縫轉(zhuǎn)換成離網(wǎng)狀態(tài)，但是該轉(zhuǎn)換過程中會有短暫的電壓下跌（幾十毫秒）。

??4）非計(jì)劃有縫切換功能：在微電網(wǎng)內(nèi)的儲能功率不足夠支撐負(fù)荷功率的時，若發(fā)生外部失電情況，則微電網(wǎng)自動從并網(wǎng)狀態(tài)有縫轉(zhuǎn)換成離網(wǎng)狀態(tài)，有縫轉(zhuǎn)換過程中微網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷會失電。有縫轉(zhuǎn)換在外部電網(wǎng)失電時先將微網(wǎng)轉(zhuǎn)入停機(jī)狀態(tài)，同時切除非重要負(fù)荷，保障重要負(fù)荷，使得儲能功率足以支撐微網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷，然后執(zhí)行微網(wǎng)離網(wǎng)啟動過程。

??5）離網(wǎng)功率平衡控制功能：微網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時，首要目標(biāo)是保證重要負(fù)荷的供電，在此基礎(chǔ)上，可有選擇地保證非重要負(fù)荷的供電。離網(wǎng)功率平衡控制策略的核心是根據(jù)微電網(wǎng)內(nèi)儲能單元的剩余儲能容量決定微電網(wǎng)內(nèi)發(fā)電單元和負(fù)荷單元的調(diào)節(jié)方法。

??6）設(shè)備計(jì)劃控制：對特定需要計(jì)劃運(yùn)行的設(shè)備，可以編制計(jì)劃值或計(jì)劃運(yùn)行曲線，使得該設(shè)備按照計(jì)劃值或計(jì)劃曲線運(yùn)行。

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05 設(shè)備選型