概述

Acrel-2000MG光儲直柔微電網能量管理系統，是我司根據新型電力系統下微電網監控系統與微電網能量管理系統的要求，總結國內外的研究和生產的先進經驗，專門研制出的企業微電網能量管理系統。本系統滿足光伏系統、儲能系統以及充電樁的接入，全天候進行數據采集分析，直接監視光伏、風能、儲能系統、充電樁運行狀態及健康狀況，是一個集監控系統、能量管理為一體的管理系統。該系統在安全穩定的基礎上以經濟優化運行為目標，促進可再生能源應用，提高電網運行穩定性、補償負荷波動；有效實現用戶側的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷，提高電力設備運行效率、降低供電成本。為企業微電網能量管理提供安全、可靠、經濟運行提供了全新的解決方案。

微電網能量管理系統應采用分層分布式結構，整個能量管理系統在物理上分為三個層：設備層、網絡通信層和站控層。站級通信網絡采用標準以太網及TCP/IP通信協議，物理媒介可以為光纖、網線、屏蔽雙絞線等。系統支持Modbus RTU、Modbus TCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT 等通信規約。

拓撲圖如下：

方案目標

系統應通過光儲直柔微電網能量管理系統、通訊網絡和計算機軟件，實現供微電網系統在運行過程中的數據采集、運行監視、運行管理和優化控制、事故記錄和分析、繼電保護等，完成企業微電網的安全、高效、經濟運行管理。系統應由站控管理層、網絡通訊層和現場設備層構成。

1) 數據采集及處理：通過光伏發電設備、儲能設備、充電樁、負荷及輔助設備等實時采集現場各種電參數、開關量及溫度量、電能抄表值等；

2) 實時監控：實時監控微電網系統的綜合數據、系統性能、功率輻射曲線、上網電量與發電量、系統損耗等，及時掌握微電網系統的整體運行水平，包括對光伏逆變器、儲能變流器、充電樁、主接線、通訊狀態等的實時監控；

3) 畫面顯示：各子系統的發用電信息與狀態、各回路的合、分狀態、變位信息、保護設備動作及復歸信息、交直流系統及所用變系統的信息、各測量值的實時數據、系統拓撲、各種告警、運行曲線、環境數據等信息；

4) 智能控制策略：包括峰谷策略、最大需量策略、平滑出力、計劃曲線策略、防逆流策略、自定義控制策略等；

5) 記錄功能：具有電壓、電流、功率、電能以及事故、告警事件等各種歷史數據的存儲功能，以供查詢、分析、打印；

6) 報警處理：用戶可以根據自己的需要分類篩選有關報警，并將報警歸納于不同的報警窗口。同時通過告警異常事件進行管理，為設備性能的評估、準確判斷故障、提供支持；通過事故追憶和事故重演，可分析事故發生原因，避免事故的再次發生，保證系統安全穩定運行；

7) 應具有完善的用戶權限管理功能，避免越權操作，同時支持對操作密碼進行設置，為系統的遙控/遙調等操作安全性提供保障；

8) 曲線分析功能：可以曲線形式展示實時數據庫和歷史數據庫中的模擬量、電度量數據，以便分析其當前運行狀態及有關歷史趨勢；

報表統計功能：通過報表，可以方便分析供電系統及各回路運行參數，形成運行日報、月報、電能統計日報、月報、年報。

設計范圍

根據客戶需求及項目實際情況，本項目智能化設計一套Acrel-2000MG微電網能量管理系統。

本項目建議設置直流母線，實現光伏、儲能、充電樁通過直流直接交互，因直流電源（新能源）本身具備不可靠的特性，因此需要通過AC/DC模塊并入交流母線，作為充電樁電源的重要補充，相關設計由相關廠家負責。

本方案重點解決光伏發電功率控制、充能充放策略以及充電樁有序充電控制等，因此對此處不再贅述。

控制策略

? 自發自用：過設置PCC點的功率值，系統控制PCC點功率穩定在設置值。在這種狀態下，系統處于自發自用的狀態下，即：1）當分布式電源輸出功率大于負載功率時，不能被負載消耗時，增加負載或儲能系統充電。2）當分布式電源輸出功率小于負載功率時，不夠負載消耗時，減少負載（或者調節充電功率）或者儲能系統對負載放電。

? 削峰填谷：1）根據用戶用電規律，設置峰值和谷值，當電網功率大于峰值時，儲能系統放電，以此來降低負荷高峰；當電網功率小于谷值時，儲能系統充電，以此來填補負荷低谷，使發電、用電趨于平衡。2)根據分布式電源發電規律，設置峰值和谷值，當電網功率大于峰值時，儲能系統充電，以此來降低發電高峰；當電網功率小于谷值時，儲能系統放電，以此來填補發電低谷，使發電、用電趨于平衡。

? 需量控制：在光伏系統出力的情況下，如果負荷功率仍然超過設置的需量功率，則控制儲能系統出力，平抑超出需量部分的功率，增加系統的經濟性。

? 有序充電：在變壓器容量范圍內進行充電，如果充電功率接近變壓容量限值，優先控制光伏最大功率輸出或儲能進行放電，如果光儲仍不滿足充電需求，則進行降功率運行，直至切除部分充電樁（改變充電行為），對于充電樁的切除按照后充先切，先來后切的方式進行有序的充電。（有些是以充電時間與充電功率為控制變量，以充電費用或者峰谷差最小為目標）

? 平抑波動：根據負荷的用電功率變化，進行充放電的控制，如功率變化率大于某個設定值，進行放電，主要用于降低電網沖擊

? 力調控制：跟蹤關口功率因數，控制儲能PCS連續調節無功功率輸出

? 電池維護策略：定期對電池進行一次100%DOD深充深放循環；通過系統下發指令，更改BMS的充滿和放空保護限值，以滿足100%DOD充放，系統按照正常調度策略運行

軟件功能

實時監測

微電網能量管理系統人機界面友好，應能夠以系統一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各回路斷路器、隔離開關等合、分閘狀態及有關故障、告警等信號。其中，各子系統回路電參量主要有：三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數、頻率和正向有功電能累計值；狀態參數主要有：開關狀態、斷路器故障脫扣告警等。

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

系統應可以對儲能系統進行狀態管理，能夠根據儲能系統的荷電狀態進行及時告警，并支持定期的電池維護。

微電網能量管理系統的監控系統界面包括系統主界面，包含微電網光伏、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、節能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據不同的需求，也可將充電，儲能及光伏系統信息進行顯示。

光伏界面

本界面用來展示對光伏系統信息，主要包括逆變器直流側、交流側運行狀態監測及報警、逆變器及電站發電量統計及分析、并網柜電力監測及發電量統計、電站發電量年有效利用小時數統計、發電收益統計、碳減排統計、輻照度/風力/環境溫濕度監測、發電功率模擬及效率分析；同時對系統的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數據進行展示。

儲能界面

本界面主要用來展示本系統的儲能裝機容量、儲能當前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

風電界面

本界面用來展示對風電系統信息，主要包括逆變控制一體機直流側、交流側運行狀態監測及報警、逆變器及電站發電量統計及分析、電站發電量年有效利用小時數統計、發電收益統計、碳減排統計、風速/風力/環境溫濕度監測、發電功率模擬及效率分析；同時對系統的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數據進行展示。

充電樁界面

本界面用來展示對充電樁系統信息，主要包括充電樁用電總功率、交直流充電樁的功率、電量、電量費用，變化曲線、各個充電樁的運行數據等。