Acrel-2000MG能量管理系統(tǒng)在
岷山環(huán)能高科17.25MW/33.5MWh儲能項(xiàng)目中的應(yīng)用
張俊杰
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201800
摘 要：隨著我國新能源市場規(guī)模的擴(kuò)大，光伏發(fā)電、風(fēng)電等可再生能源的大規(guī)模并網(wǎng)推動(dòng)了源網(wǎng)側(cè)儲能配置需求的增長，系統(tǒng)對儲能資源的配置與利用要求也進(jìn)一步提高。本文介紹的能量管理系統(tǒng)、繼電保護(hù)、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置等硬件配套設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)岷山環(huán)能高科儲能項(xiàng)目中儲能電站數(shù)據(jù)的采集、處理及上傳調(diào)度，并保障電力系統(tǒng)的**穩(wěn)定運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：并網(wǎng)；儲能；能量管理系統(tǒng)；繼電保護(hù)；電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置
1 概述
岷山環(huán)能高科儲能電站為浙江申光電氣有限公司的儲能項(xiàng)目，該公司聚焦電力行業(yè)節(jié)能技術(shù)研發(fā)，涵蓋儲能、光伏、風(fēng)電場相關(guān)裝銷售等新能源領(lǐng)域，同時(shí)從事高壓電器元器件、成套高低壓開關(guān)設(shè)備及戶外真空斷路器的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及銷售。
本電站位于河南省安陽市龍安區(qū)岷山環(huán)能高科股份公司北側(cè)空地，占地面積約2116平方米，規(guī)劃設(shè)計(jì)至大功率17.25MW，總裝機(jī)容量33.5 MWh，采用磷酸鐵鋰電池，儲能單元由儲能電池-儲能變流器-變壓器構(gòu)成，預(yù)計(jì)年放電量1386萬度。項(xiàng)目共配置10座儲能電池艙、5座升壓一體艙、1座儲能預(yù)制艙以及1座10kV電站。根據(jù)項(xiàng)目技術(shù)協(xié)議要求、系統(tǒng)拓?fù)鋱D結(jié)構(gòu)并借鑒當(dāng)?shù)仡愃祈?xiàng)目調(diào)度經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對本項(xiàng)目進(jìn)行評估，制定經(jīng)濟(jì)**的系統(tǒng)解決方案，確保儲能電站的**可靠運(yùn)行。
3 技術(shù)方案
本儲能項(xiàng)目的發(fā)電上網(wǎng)模式要求“自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)，因此需配置防逆流保護(hù)裝置。原有配電室為10kV的兩進(jìn)線一母聯(lián)的供電系統(tǒng)，要求逆流不允許返送到10kV進(jìn)線處，故需要監(jiān)測10kV進(jìn)線處是否有逆流產(chǎn)生。由于并網(wǎng)點(diǎn)與10kV公共連接點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，需配置主從機(jī)方案的防逆流保護(hù)裝置。并在原有10kV配電室到儲能一次倉之間配置光纖差動(dòng)保護(hù)裝置；儲能一次倉并網(wǎng)柜配置**自動(dòng)裝置屏（防止于二次艙室），含防孤島保護(hù)、電能質(zhì)量監(jiān)測裝置、故障解列裝置、公共測控裝置。儲能一次倉其他回路配置線路保護(hù)、站用變保護(hù)和光纖差動(dòng)保護(hù)。
儲能監(jiān)控系統(tǒng)整體架構(gòu)為站控層、通訊層及設(shè)備層，通過通訊管理機(jī)、交換機(jī)、光纖收發(fā)器等設(shè)備將設(shè)備層的信息進(jìn)行采集和處理，處理好的數(shù)據(jù)上傳至本地的監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)裝置，遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)經(jīng)縱向加密通過無線路由的方式上傳至河南安陽調(diào)度部門。
3.1繼電保護(hù)及**自動(dòng)裝置
本儲能電站內(nèi)主要電氣設(shè)備采用微機(jī)保護(hù)，以滿足信息上送。元件保護(hù)按照《繼電保護(hù)和**自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》（GB/T14285-2023）配置。
1）線路保護(hù)裝置
2）光纖差動(dòng)保護(hù)裝置
3）變壓器保護(hù)裝置
4）故障解列裝置
5）公用測控裝置
6）防孤島保護(hù)裝置
7）電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置
3.2防逆流保護(hù)裝置
3.3系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化
1）Ⅱ型網(wǎng)絡(luò)**監(jiān)測裝置
Ⅱ型網(wǎng)絡(luò)**監(jiān)測裝置搭配探針軟件能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)流量和數(shù)據(jù)包，通過探針軟件的深度分析，識別和記錄潛在的網(wǎng)絡(luò)**威脅和異常行為，及時(shí)發(fā)出警報(bào)并采取相應(yīng)措施，從而**防止網(wǎng)絡(luò)攻擊、數(shù)據(jù)泄露和系統(tǒng)故障，為系統(tǒng)的可靠運(yùn)行提供堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)**支撐。
2）AGC/AVC設(shè)備
本儲能電站具備完整的AGC/AVC控制功能，能夠與調(diào)度系統(tǒng)協(xié)同實(shí)現(xiàn)發(fā)電和電壓的綜合控制。有功功率控制系統(tǒng)具備快速調(diào)節(jié)能力，可準(zhǔn)確響應(yīng)調(diào)度指令，參與電力系統(tǒng)的調(diào)頻、調(diào)峰及備用服務(wù)。無功電壓控制系統(tǒng)接受調(diào)度電壓控制指令，通過PCS實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功功率調(diào)節(jié)，**支撐電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。系統(tǒng)采用分層控制架構(gòu)，既可接受上級調(diào)度遠(yuǎn)程控制，也可根據(jù)本地策略自主調(diào)節(jié)，確保電網(wǎng)**穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)提升新能源消納能力。
4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
為實(shí)時(shí)監(jiān)視本地儲能電站的運(yùn)行以及數(shù)據(jù)采集，該項(xiàng)目配置一套Acrel-2000MG監(jiān)控系統(tǒng)，采用了分層式架構(gòu)確保了系統(tǒng)的**和穩(wěn)定運(yùn)行，主要由三個(gè)核心部分組成：站控層、通信層和設(shè)備層。
站控層作為系統(tǒng)的管理和控制中心，負(fù)責(zé)集中監(jiān)控和管理整個(gè)系統(tǒng)。操作員可以通過這一層實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理。
通信層則專注于信息的傳遞和數(shù)據(jù)的交互，確保了不同設(shè)備和系統(tǒng)組件之間的無縫連接和協(xié)同工作。該層支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并能根據(jù)不同的應(yīng)用場景規(guī)模和需求靈活調(diào)整，從而提升了系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性[2]。
設(shè)備層由各種硬件設(shè)備構(gòu)成，是系統(tǒng)的基礎(chǔ)執(zhí)行單元。這些設(shè)備不僅實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，還能根據(jù)上級指令執(zhí)行控制操作，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作的關(guān)鍵部分
系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能如下：
1）實(shí)時(shí)監(jiān)測：以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運(yùn)行狀態(tài)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開關(guān)、地刀等合、分閘狀態(tài)。
2）電參量查詢：在配電一次圖中，可以直接查看該回路詳細(xì)電參量，包括三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能等。
3）電能質(zhì)量監(jiān)視：在電能質(zhì)量監(jiān)控圖中，可以直接查看電流電壓總**值、電壓波動(dòng)、電壓總畸變、正反向有功電能、有功、無功功率等電能質(zhì)量信息。可以根據(jù)這些信息監(jiān)測現(xiàn)場電能的質(zhì)量，及時(shí)的做出應(yīng)對方案。
圖9 電能質(zhì)量監(jiān)視界面
4）運(yùn)行報(bào)表： 查詢各回路或設(shè)備時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)，報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等，報(bào)表格式有日報(bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表等。
5）實(shí)時(shí)告警：能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲鳌⒏綦x開關(guān)、接地刀分、合動(dòng)作等遙信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘等事件發(fā)出告警。
6）歷史事件查詢：能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報(bào)警信息進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。
7）故障錄波： 能夠在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各種電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作、提高電力系統(tǒng)**運(yùn)行水平有著重要作用。
8）事故追憶：能夠自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)穩(wěn)態(tài)信息，包括開關(guān)位置、 保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
9）曲線查詢：能夠查詢實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等所有遙測量。
10）用戶權(quán)限管理：設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能，通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫修改等）。系統(tǒng)可以定義不同操作權(quán)限的權(quán)限組（如管理員組、工程師組、操作員組等），在每個(gè)權(quán)限組里分配不同用戶，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的**保障。
11）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D：支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通訊狀態(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。
12）通信管理：可以對整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。
5 現(xiàn)場安裝圖片
本項(xiàng)目微機(jī)保護(hù)就地分散安裝在各個(gè)高壓開關(guān)柜上，Acrel-2000MG監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)及顯示器布置于操作臺上，如下圖所示，該項(xiàng)目已送電使用，運(yùn)行正常。
現(xiàn)場圖片
6 結(jié)語
本文介紹的系統(tǒng)在分布式儲能發(fā)電項(xiàng)目中起著核心作用，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集與分析，實(shí)現(xiàn)對分散的儲能資源的動(dòng)態(tài)整合與管理。該系統(tǒng)與繼電保護(hù)裝置、**自動(dòng)裝置及遠(yuǎn)動(dòng)終端等硬件配合，構(gòu)建多層次的**防護(hù)體系，**保障電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性。作為新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)支撐，該系統(tǒng)不僅顯著提升了能源利用效率，更為電網(wǎng)的**經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了智能化保障，是推動(dòng)能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要基礎(chǔ)設(shè)施。
參考文獻(xiàn)
[1] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊.2020.6月版
[2] 李斌. 110kV智能化變電站的自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)研究[D]. 山東大學(xué), 2015.
[3] 安科瑞用戶變電站綜合自動(dòng)化與運(yùn)維解決方案.2021.11月版
