破局光伏儲能微電網：協調控制與經濟性的雙向探索

在全球能源轉型的大背景下，光伏儲能微電網作為一種以可再生能源為基礎的小型電力系統，正逐漸成為能源領域的研究熱點和發展重點。它能夠在連接到主電網的狀態下獨立運行，具有靈活性、可再生能源集成、分布式發電和智能化管理等特點。

協調控制的必要性：光伏發電具有波動性與不確定性，其輸出功率受天氣和光照條件的影響較大。例如，在陰天或夜晚，光伏發電功率會顯著降低甚至為零，而在陽光充足時，功率又會大幅增加。這種功率的波動會對電力系統的穩定性和可靠性產生不利影響。儲能系統的引入則可以有效解決這一問題，它能夠將光伏發電多余的能量儲存起來，在光伏發電功率不足時釋放出來，從而實現能源的平穩輸出，保證電力供應的穩定性和可靠性。

預測性調度：利用天氣預測及歷史數據學習算法，對短期和中期的能量供需進行預測。通過分析未來的光照強度、溫度等氣象條件，以及歷史相同或類似天氣情況下的光伏發電量和負荷需求，提前制定出合理的調度計劃，優化分布式電源的輸出功率和儲能裝置的充放電狀態，以滿足負荷需求。

需求響應策略：依據實時負荷變化，自動調整儲能及發電功率。當負荷需求增加時，協調控制器可以增加分布式電源的輸出功率或釋放儲能裝置中的能量；當負荷需求減少時，協調控制器可以降低分布式電源的輸出功率或對儲能裝置進行充電，實現需求和供應的動態平衡。

分層控制策略：通過調節輸出功率穩定系統電壓，提高光伏與儲能聯合智能微電網運行效率。例如，將控制分為多個層次，底層負責對光伏和儲能設備的直接控制，實現最大功率點跟蹤等基本功能；中層根據系統的運行狀態和上層的指令，對底層設備進行協調和優化；上層則從整體上對微電網進行管理和決策，如根據電網的需求和市場價格制定長期的運行策略等。

4.1概述

安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統具有完善的儲能監控與管理功能，涵蓋了儲能系統設備(PCS、BMS、電表、消防、空調等)的詳細信息，實現了數據采集、數據處理、數據存儲、數據查詢與分析、可視化監控、報警管理、統計報表等功能。在應用上支持能量調度，具備計劃曲線、削峰填谷、需量控制、備用電源等控制功能。系統對電池組性能進行實時監測及歷史數據分析、根據分析結果采用智能化的分配策略對電池組進行充放電控制，優化了電池性能，提高電池壽命。系統支持Windows操作系統，數據庫采用SQLServer。本系統既可以用于儲能一體柜，也可以用于儲能集裝箱，是專門用于儲能設備管理的一套軟件系統平臺。

4.2適用場合

系統可應用于城市、高速公路、工業園區、工商業區、居民區、智能建筑、海島、無電地區可再生能源系統監控和能量管理需求。

工商業儲能四大應用場景

1）工廠與商場：工廠與商場用電習慣明顯，安裝儲能以進行削峰填谷、需量管理，能夠降低用電成本，并充當后備電源應急；

2）光儲充電站：光伏自發自用、供給電動車充電站能源，儲能平抑大功率充電站對于電網的沖擊；

3）微電網：微電網具備可并網或離網運行的靈活性，以工業園區微網、海島微網、偏遠地區微網為主，儲能起到平衡發電供應與用電負荷的作用；

4）新型應用場景：工商業儲能探索融合發展新場景，已出現在5G基站、換電重卡、港口岸電等眾多應用場景。

4.3系統結構

4.4系統功能

4.4.1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。