摘要：文章針對儲能系統在電源能量管理中的應用，探討優(yōu)化儲能系統設計和運行策略的關(guān)鍵技術(shù)，分析儲能系統在電源能量管理中的作用和面臨的挑戰，著(zhù)重研究?jì)δ芟到y的建模方法、能量調度算法、壽命評估與預測技術(shù)。在此基礎上，提出一種考慮儲能系統全生命周期的多目標優(yōu)化策略，可有效提升系統經(jīng)濟性和可靠性。通過(guò)仿真算例驗證所提策略的有效性。文章的研究成果可為促進(jìn)儲能技術(shù)在電源能量管理中的應用提供參考。

0、引言

隨著(zhù)新能源的大規模開(kāi)發(fā)利用，電力系統面臨著(zhù)更大的波動(dòng)性和不確定性挑戰。儲能系統以其靈活的充放電能力成為維護電網(wǎng)穩定和經(jīng)濟運行的重要手段。如何優(yōu)化儲能系統的設計配置和運行策略，充分發(fā)揮其在電源能量管理中的作用，是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。文章從儲能系統的建模、調度、壽命預測等方面入手，探索基于儲能優(yōu)化的電源能量管理新策略。

1、儲能系統在電源能量管理中的作用分析

儲能系統憑借其靈活的充放電能力和快速響應特性，在電源能量管理中發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。儲能系統可在電價(jià)低谷時(shí)充電，高峰時(shí)放電，削減峰谷差，提高電網(wǎng)運行經(jīng)濟性，同時(shí)減輕電力系統的備用容量壓力。面對新能源出力和負荷需求波動(dòng)對電網(wǎng)頻率的沖擊，儲能系統可作為快速靈活的調頻資源，有效控制頻率波動(dòng)，維護電網(wǎng)安全、穩定運行。

儲能系統還可以在電力缺額時(shí)快速放電，保障負荷供應，其響應速度快、調節精度高，能夠顯著(zhù)提高系統備用水平，有效解決新能源“棄風(fēng)棄光"問(wèn)題。新能源出力過(guò)剩時(shí)，儲能系統吸收盈余電量，出力不足時(shí)放電補償缺額，實(shí)現新能源出力平滑，提高并網(wǎng)友好性。合理開(kāi)發(fā)利用儲能資源，對提升電力系統靈活性、經(jīng)濟性、安全性以及推動(dòng)能源清潔低碳轉型意義重大。

2、儲能系統優(yōu)化面臨的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題

儲能系統要在電源能量管理中發(fā)揮明顯效用，針對其全生命周期過(guò)程開(kāi)展系統優(yōu)化。這需要攻克一系列關(guān)鍵技術(shù)難題，主要集中在儲能系統建模、能量?jì)?yōu)化調度、壽命評估與預測3個(gè)方面。

2.1儲能系統建模

儲能系統建模是實(shí)現其優(yōu)化設計和運行控制的重要基礎。準確、高效的建模方法可為儲能系統的規劃配置、運行管理以及壽命預估提供可靠的理論工具和決策支持。然而，由于儲能系統涉及復雜的電化學(xué)、熱力學(xué)以及電磁學(xué)等多物理場(chǎng)耦合過(guò)程，且在實(shí)際運行中表現出明顯的多時(shí)間尺度動(dòng)態(tài)特性，給建模工作帶來(lái)諸多挑戰。目前，儲能系統建模主要有3類(lèi)方法，分別為基于機理的物理建模、基于等效電路的半經(jīng)驗建模以及基于數據驅動(dòng)的智能建模。

基于機理的物理建模方法是從儲能系統的物理機理出發(fā)，利用偏微分方程描述其內部電化學(xué)和熱力學(xué)過(guò)程。例如，通過(guò)電荷守恒定律刻畫(huà)離子在電解質(zhì)中的遷移擴散行為，利用法拉定律描述電極界面的電荷轉移動(dòng)力學(xué)，結合能量守恒方程分析系統的熱量傳遞與溫度分布。物理建模通常還需要結合材料的本構關(guān)系，如固體電解質(zhì)的電導率、電極材料的嵌鋰電位等，完整地描述儲能系統的充放電特性。這類(lèi)“*一性原理"模型具有清晰的物理意義和機理解釋性，可深入分析材料結構、界面效應等對電池性能的影響機制，但也面臨偏微分方程組復雜、多場(chǎng)耦合強、數值求解困難等問(wèn)題，計算成本較高，難以直接應用于工程實(shí)踐。

基于等效電路的半經(jīng)驗建模方法是從儲能系統的輸入輸出特性出發(fā)，用電壓源、電阻、電容等電路元件等效其充放電行為。例如，Rint模型將電池等效為一個(gè)理想電壓源串聯(lián)內阻；Thevenin模型在此基礎上增加一個(gè)RC并聯(lián)支路描述極化效應；PNGV模型進(jìn)一步引入一個(gè)電容模擬電池的容量衰減。這類(lèi)模型形式簡(jiǎn)單、物理意義明確，模型參數可由實(shí)測數據擬合得到，計算求解十分高效，因而在工程應用中得到廣泛使用。但半經(jīng)驗模型受限于等效電路結構，難以刻畫(huà)電池內部的復雜機理，對溫度、老化等因素的影響描述不足，機理解釋性較差。

基于數據驅動(dòng)的智能建模方法是利用機器學(xué)習算法，從儲能系統的海量運行監測數據中自動(dòng)提取輸入輸出關(guān)系。通過(guò)訓練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、支持向量機等智能模型，可構建儲能狀態(tài)變量與外部環(huán)境、工況條件間的映射。這類(lèi)數據驅動(dòng)模型具有很強的非線(xiàn)性擬合與學(xué)習泛化能力，可自適應地逼近任意復雜系統，無(wú)須預先對物理機理作過(guò)多假設，因而建模靈活性高、適用范圍廣。但智能模型一般表現為“黑箱"形式，很難解釋其內在機理，且過(guò)度依賴(lài)樣本數據的質(zhì)量，容易出現過(guò)擬合等問(wèn)題。

隨著(zhù)儲能系統監測數據的快速積累，急需開(kāi)發(fā)物理建模與數據驅動(dòng)相結合的混合建模新方法?？稍谖锢砟Ｐ涂蚣芟乱霐祿ζ⒎址匠探M進(jìn)行參數辨識和結構簡(jiǎn)化，也可用物理機理對數據驅動(dòng)模型進(jìn)行先驗約束和后驗校正。這不僅有助于提高建模精度和泛化性，還可賦予智能算法以物理解釋?zhuān)瑸閺碗s儲能系統行為的分析與優(yōu)化提供新的思路。

2.2能量?jì)?yōu)化調度

在儲能系統的優(yōu)化調度中，除考慮負荷需求、電價(jià)信息以及新能源出力的隨機性，還需要兼顧其他多個(gè)目標和約束條件。例如，降低運行成本、提高能量利用效率、延長(cháng)電池使用壽命等。儲能系統本身的容量和功率約束也限制了其調度靈活性。因此，急需發(fā)展多時(shí)間尺度、多目標協(xié)同的能量?jì)?yōu)化調度新方法，以實(shí)現儲能系統在電源能量管理中的價(jià)值*大化。

針對儲能調度中的各種不確定性因素，可以引入隨機優(yōu)化理論進(jìn)行建模求解。例如，隨機動(dòng)態(tài)規劃可以將不確定性參數視為隨機變量，通過(guò)構建多階段決策模型來(lái)優(yōu)化調度策略。隨機優(yōu)化方法能夠有效應對不確定性帶來(lái)的挑戰，提高儲能調度的適應性和健壯性。

在實(shí)際應用中，模型參數的不確定性和目標需求的多變性也給能量?jì)?yōu)化調度帶來(lái)了挑戰。針對這些問(wèn)題，可以采用健壯優(yōu)化方法來(lái)構建調度策略。通過(guò)考慮參數的不確定集合，尋求在糟糕情況下仍然滿(mǎn)足約束并優(yōu)化目標的解，從而提高決策的穩健性和可靠性。此外，在工程實(shí)踐中，還可以進(jìn)一步構建能量調度的預警機制和風(fēng)險對沖策略。例如，根據電價(jià)波動(dòng)和調度成本設置情景觸發(fā)條件，當觸發(fā)條件滿(mǎn)足時(shí)，及時(shí)調整調度策略；通過(guò)金融套期*值交易，對沖電價(jià)波動(dòng)風(fēng)險，鎖定儲能收益。這些措施有助于提高儲能系統應對不確定性風(fēng)險的能力，保障其經(jīng)濟效益和穩定運行。

2.3壽命評估與預測

儲能系統的使用壽命是制約其長(cháng)期經(jīng)濟性和可靠性的關(guān)鍵因素。鋰電池等電化學(xué)儲能在反復充放電過(guò)程中，健康狀態(tài)會(huì )發(fā)生退化，難以準確評估和預測壽命。因此，急需開(kāi)展儲能系統在線(xiàn)健康監測、退化機理分析、剩余壽命預測等關(guān)鍵技術(shù)研究。

在線(xiàn)健康監測方面，可綜合荷電狀態(tài)（StateofCharge，SoC）、電池電壓、溫度等測量信息，提取表征電池健康狀態(tài)的關(guān)鍵特征量，構建實(shí)時(shí)健康評估指標體系。退化機理分析方面，可通過(guò)理化檢測手段，研究電池材料和結構隨充放電循環(huán)的演化規律，多尺度融合解析儲能系統的衰退機理。壽命預測方面，可建立映射電池運行工況和健康狀態(tài)的數據驅動(dòng)模型，再結合蓄電池退化物理模型，形成具備外推能力的復合壽命預測方法。典型鋰離子電池的循環(huán)壽命和衰減機理如表1所示。

.       考慮儲能全生命周期的多目標優(yōu)化策略

儲能系統在電源能量管理中扮演著(zhù)至關(guān)重要的角色，其規劃和運行須統籌投資成本、運維成本、調度收益以及壽命周期等多重目標。文章提出一種全生命周期多目標協(xié)同的優(yōu)化新策略，以實(shí)現儲能系統在投資、運行、養護等各環(huán)節的系統優(yōu)化。

3.1優(yōu)化目標與約束

考慮儲能全生命周期優(yōu)化的目標函數包括投資成本、運行成本、維護成本以及調度收益4個(gè)部分，同時(shí)綜合考慮儲能容量約束、功率約束、荷電狀態(tài)時(shí)序約束以及電池健康狀態(tài)約束。

3.2優(yōu)化模型與算法

建立大時(shí)間尺度下的多階段決策優(yōu)化模型，在投資階段確定儲能容量配置，并制定全生命周期有效的調度策略。采用時(shí)間段劃分與滾動(dòng)優(yōu)化、隨機動(dòng)態(tài)規劃、啟發(fā)式算法等方法，應對電價(jià)和負荷的不確定性、電池健康狀態(tài)的非線(xiàn)性退化特性等求解挑戰。

3.3算例分析

以河北省張家口市的儲能電站為例，針對新能源配套場(chǎng)景開(kāi)展算例分析。該電站由國網(wǎng)冀北電力有限公司投資建設，于2016年12月正式投運，是當時(shí)全球較大的儲能電站項目之一。

張家口儲能電站采用磷酸鐵鋰電池作為儲能媒介，裝機容量為36MW·h，配套14MW光伏發(fā)電系統，主要承擔新能源并網(wǎng)消納、電網(wǎng)調峰調頻等任務(wù)。通過(guò)分析實(shí)測光伏出力數據，采用文章提出的全生命周期多目標優(yōu)化策略，制定光儲協(xié)同優(yōu)化調度方案。

結果表明，配套儲能系統可有效應對新能源短期波動(dòng)，削減新能源功率波動(dòng)率50%以上。優(yōu)化調度后的儲能響應速度可達毫秒級，有效參與電網(wǎng)一次調頻，提高電網(wǎng)運行靈活性。在北京電力交易組織的輔助服務(wù)市場(chǎng)中，張家口儲能電站通過(guò)調峰調頻獲得了可觀(guān)的運營(yíng)收益。

實(shí)際運行數據表明，張家口儲能電站在提高可再生能源利用率方面也發(fā)揮了重要作用。配套儲能使光伏年利用小時(shí)數提高10%以上，棄光率降低2%以上。電池經(jīng)過(guò)3年多運行監測，容量衰減率控制在5%以?xún)?，各項性能指標良好。按照設計壽命20年估算，在考慮全生命周期成本的前提下，該電站綜合投資收益率預計可達8%，展現出良好的技術(shù)經(jīng)濟價(jià)值。

4、Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統概述

4.1概述

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統，是我司根據新型電力系統下微電網(wǎng)監控系統與微電網(wǎng)能量管理系統的要求，總結國內外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗，專(zhuān)門(mén)研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統。本系統滿(mǎn)足光伏系統、風(fēng)力發(fā)電、儲能系統以及充電樁的接入，全天候進(jìn)行數據采集分析，直接監視光伏、風(fēng)能、儲能系統、充電樁運行狀態(tài)及健康狀況，是一個(gè)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(jīng)濟優(yōu)化運行為目標，促進(jìn)可再生能源應用，提高電網(wǎng)運行穩定性、補償負荷波動(dòng)；有效實(shí)現用戶(hù)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(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟運行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統應采用分層分布式結構，整個(gè)能量管理系統在物理上分為三個(gè)層：設備層、網(wǎng)絡(luò )通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡(luò )采用標準以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線(xiàn)、屏蔽雙絞線(xiàn)等。系統支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規約。

4.2技術(shù)標準

本方案遵循的標準有：

本技術(shù)規范書(shū)提供的設備應滿(mǎn)足以下規定、法規和行業(yè)標準：

GB/T26802.1-2011工業(yè)控制計算機系統通用規范1部分：通用要求

GB/T26806.2-2011工業(yè)控制計算機系統工業(yè)控制計算機基本平臺2部分：性能評定方法

GB/T26802.5-2011工業(yè)控制計算機系統通用規范5部分：場(chǎng)地安全要求

GB/T26802.6-2011工業(yè)控制計算機系統通用規范6部分：驗收大綱

GB/T2887-2011計算機場(chǎng)地通用規范

GB/T20270-2006信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò )基礎安全技術(shù)要求

GB50174-2018電子信息系統機房設計規范

DL/T634.5101遠動(dòng)設備及系統5-101部分:傳輸規約基本遠動(dòng)任務(wù)配套標準

DL/T634.5104遠動(dòng)設備及系統5-104部分:傳輸規約采用標準傳輸協(xié)議子集的IEC60870-5-網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)101

GB/T33589-2017微電網(wǎng)接入電力系統技術(shù)規定

GB/T36274-2018微電網(wǎng)能量管理系統技術(shù)規范

GB/T51341-2018微電網(wǎng)工程設計標準

GB/T36270-2018微電網(wǎng)監控系統技術(shù)規范

DL/T1864-2018獨立型微電網(wǎng)監控系統技術(shù)規范

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調度運行規范

T/CEC150-2018低壓微電網(wǎng)并網(wǎng)一體化裝置技術(shù)規范

T/CEC151-2018并網(wǎng)型交直流混合微電網(wǎng)運行與控制技術(shù)規范

T/CEC152-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)需求響應技術(shù)要求

T/CEC153-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)負荷管理技術(shù)導則

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調度運行規范

T/CEC5005-2018微電網(wǎng)工程設計規范

NB/T10148-2019微電網(wǎng)1部分：微電網(wǎng)規劃設計導則

NB/T10149-2019微電網(wǎng)2部分：微電網(wǎng)運行導則

4.3適用場(chǎng)合

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

4.4型號說(shuō)明

4.5系統配置

4.5.1系統架構

本平臺采用分層分布式結構進(jìn)行設計，即站控層、網(wǎng)絡(luò )層和設備層，詳細拓撲結構如下：

圖1典型微電網(wǎng)能量管理系統組網(wǎng)方式

4.6系統功能

4.6.1實(shí)時(shí)監測

微電網(wǎng)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(guān)顯示各電氣回路的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)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(wú)功功率、總功率因數、頻率和正向有功電能累計值；狀態(tài)參數主要有：開(kāi)關(guān)狀態(tài)、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(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)時(shí)掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)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(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據儲能系統的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)告警，并支持定期的電池維護。

微電網(wǎng)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(wǎng)光伏、風(fēng)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(jìn)行顯示。

圖2系統主界面

子界面主要包括系統主接線(xiàn)圖、光伏信息、風(fēng)電信息、儲能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統計列表等。

4.6.1.1光伏界面

圖3光伏系統界面

本界面用來(lái)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(tài)監測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統計及分析、并網(wǎng)柜電力監測及發(fā)電量統計、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數統計、發(fā)電收益統計、碳減排統計、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對系統的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運行數據進(jìn)行展示。

4.6.1.2儲能界面

圖4儲能系統界面

本界面主要用來(lái)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(xiàn)以及電量變化曲線(xiàn)。

圖5儲能系統PCS參數設置界面

本界面主要用來(lái)展示對PCS的參數進(jìn)行設置，包括開(kāi)關(guān)機、運行模式、功率設定以及電壓、電流的限值。

圖6儲能系統BMS參數設置界面

本界面用來(lái)展示對BMS的參數進(jìn)行設置，主要包括電芯電壓、溫度保護限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖7儲能系統PCS電網(wǎng)側數據界面

本界面用來(lái)展示對PCS電網(wǎng)側數據，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數等。

圖8儲能系統PCS交流側數據界面

本界面用來(lái)展示對PCS交流側數據，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數、溫度值等。同時(shí)針對交流側的異常信息進(jìn)行告警。

圖9儲能系統PCS直流側數據界面

本界面用來(lái)展示對PCS直流側數據，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時(shí)針對直流側的異常信息進(jìn)行告警。

圖10儲能系統PCS狀態(tài)界面

本界面用來(lái)展示對PCS狀態(tài)信息，主要包括通訊狀態(tài)、運行狀態(tài)、STS運行狀態(tài)及STS故障告警等。

圖11儲能電池狀態(tài)界面

本界面用來(lái)展示對BMS狀態(tài)信息，主要包括儲能電池的運行狀態(tài)、系統信息、數據信息以及告警信息等，同時(shí)展示當前儲能電池的SOC信息。

圖12儲能電池簇運行數據界面

本界面用來(lái)展示對電池簇信息，主要包括儲能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當前電芯的*大、*小電壓、溫度值及所對應的位置。

4.6.1.3風(fēng)電界面

圖13風(fēng)電系統界面

本界面用來(lái)展示對風(fēng)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(tài)監測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統計及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數統計、發(fā)電收益統計、碳減排統計、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對系統的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運行數據進(jìn)行展示。

4.6.1.4充電樁界面

圖14充電樁界面

本界面用來(lái)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(xiàn)、各個(gè)充電樁的運行數據等。

4.6.1.5視頻監控界面

圖15微電網(wǎng)視頻監控界面

本界面主要展示系統所接入的視頻畫(huà)面，且通過(guò)不同的配置，實(shí)現預覽、回放、管理與控制等。

4.6.2發(fā)電預測

系統應可以通過(guò)歷史發(fā)電數據、實(shí)測數據、未來(lái)天氣預測數據，對分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預測，并展示合格率及誤差分析。根據功率預測可進(jìn)行人工輸入或者自動(dòng)生成發(fā)電計劃，便于用戶(hù)對該系統新能源發(fā)電的集中管控。

圖16光伏預測界面

4.6.3策略配置

系統應可以根據發(fā)電數據、儲能系統容量、負荷需求及分時(shí)電價(jià)信息，進(jìn)行系統運行模式的設置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計劃、需量控制、有序充電、動(dòng)態(tài)擴容等。

圖17策略配置界面

4.6.4運行報表

應能查詢(xún)各子系統、回路或設備時(shí)間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無(wú)功功率、正向有功電能等。

圖18運行報表

4.6.5實(shí)時(shí)報警

應具有實(shí)時(shí)報警功能，系統能夠對各子系統中的逆變器、雙向變流器的啟動(dòng)和關(guān)閉等遙信變位，及設備內部的保護動(dòng)作或事故跳閘時(shí)應能發(fā)出告警，應能實(shí)時(shí)顯示告警事件或跳閘事件，包括保護事件名稱(chēng)、保護動(dòng)作時(shí)刻；并應能以彈窗、聲音、短信和電話(huà)等形式通知相關(guān)人員。

圖19實(shí)時(shí)告警

4.6.6歷史事件查詢(xún)

應能夠對遙信變位，保護動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風(fēng)速、氣壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。

圖20歷史事件查詢(xún)

4.6.7電能質(zhì)量監測

應可以對整個(gè)微電網(wǎng)系統的電能質(zhì)量包括穩態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續監測，使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統電能質(zhì)量情況，以便及時(shí)發(fā)現和消除供電不穩定因素。

1）在供電系統主界面上應能實(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監測點(diǎn)的監測裝置通信狀態(tài)、各監測點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度和正序/負序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統應能實(shí)時(shí)顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率；應能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電流含有率；

3）電壓波動(dòng)與閃變：系統應能顯示A/B/C三相電壓波動(dòng)值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長(cháng)閃變值；應能提供A/B/C三相電壓波動(dòng)曲線(xiàn)、短閃變曲線(xiàn)和長(cháng)閃變曲線(xiàn)；應能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計量：系統應能顯示A/B/C三相有功功率、無(wú)功功率和視在功率；應能顯示三相總有功功率、總無(wú)功功率、總視在功率和總功率因素；應能提供有功負荷曲線(xiàn)，包括日有功負荷曲線(xiàn)（折線(xiàn)型）和年有功負荷曲線(xiàn)（折線(xiàn)型）；

5）電壓暫態(tài)監測：在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時(shí)中斷發(fā)生時(shí)，系統應能產(chǎn)生告警，事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話(huà)等形式通知相關(guān)人員；系統應能查看相應暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

6）電能質(zhì)量數據統計：系統應能顯示1min統計整2h存儲的統計數據，包括均值、*大值、*小值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應包含事件名稱(chēng)、狀態(tài)（動(dòng)作或返回）、波形號、越限值、故障持續時(shí)間、事件發(fā)生的時(shí)間。

圖21微電網(wǎng)系統電能質(zhì)量界面

4.6.8遙控功能

應可以對整個(gè)微電網(wǎng)系統范圍內的設備進(jìn)行遠程遙控操作。系統維護人員可以通過(guò)管理系統的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預置、遙控返校、遙控執行的操作順序，可以及時(shí)執行調度系統或站內相應的操作命令。

圖22遙控功能

4.6.9曲線(xiàn)查詢(xún)

應可在曲線(xiàn)查詢(xún)界面，可以直接查看各電參量曲線(xiàn)，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、SOC、SOH、充放電量變化等曲線(xiàn)。

4.6.10統計報表

具備定時(shí)抄表匯總統計功能，用戶(hù)可以自由查詢(xún)自系統正常運行以來(lái)任意時(shí)間段內各配電節點(diǎn)的用電情況，即該節點(diǎn)進(jìn)線(xiàn)用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。對微電網(wǎng)與外部系統間電能量交換進(jìn)行統計分析；對系統運行的節能、收益等分析；具備對微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時(shí)間、年停電次數等分析；具備對并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析。

圖24統計報表

4.6.11網(wǎng)絡(luò )拓撲圖

系統支持實(shí)時(shí)監視接入系統的各設備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構；可在線(xiàn)診斷設備通信狀態(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備或元件及其故障部位。

圖25微電網(wǎng)系統拓撲界面

本界面主要展示微電網(wǎng)系統拓撲，包括系統的組成內容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計等信息。

4.6.12通信管理

可以對整個(gè)微電網(wǎng)系統范圍內的設備通信情況進(jìn)行管理、控制、數據的實(shí)時(shí)監測。系統維護人員可以通過(guò)管理系統的主程序右鍵打開(kāi)通信管理程序，然后選擇通信控制啟動(dòng)所有端口或某個(gè)端口，快速查看某設備的通信和數據情況。通信應支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規約。

4.6.13用戶(hù)權限管理

應具備設置用戶(hù)權限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如遙控操作，運行參數修改等）?？梢远x不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

4.6.14故障錄波

應可以在系統發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準確地記錄故障前、后過(guò)程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過(guò)對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護是否正確動(dòng)作、提高電力系統安全運行水平有著(zhù)重要作用。其中故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發(fā)6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個(gè)周波、故障后4個(gè)周波波形，總錄波時(shí)間共計46s。每個(gè)采樣點(diǎn)錄波至少包含12個(gè)模擬量、10個(gè)開(kāi)關(guān)量波形4.6.15事故追憶

可以自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)掃描數據，包括開(kāi)關(guān)位置、保護動(dòng)作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數據基礎。

用戶(hù)可自定義事故追憶的啟動(dòng)事件，當每個(gè)事件發(fā)生時(shí)，存儲事故10個(gè)掃描周期及事故后10個(gè)掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數據。啟動(dòng)事件和監視的數據點(diǎn)可由用戶(hù)隨意修改。

圖29事故追憶

5、硬件及其配套產(chǎn)品

6、結語(yǔ)

文章研究了儲能系統在電源能量管理中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，提出一種全生命周期視角下的多目標優(yōu)化新策略。理論分析和算例驗證表明，優(yōu)化后的儲能系統可有效提升電源能量管理的經(jīng)濟性和可靠性水平，為新能源高滲透率下的電網(wǎng)靈活調控提供有力支撐。未來(lái)還需要進(jìn)一步開(kāi)展儲能健康管理、多時(shí)間尺度協(xié)調優(yōu)化等方面的深入研究，促進(jìn)儲能技術(shù)與電源能量管理的深度融合。

參考文獻

[1]馮興田，陶媛媛，孫添添.基于儲能的多端口電源系統能量管理與控制策略[J].電氣自動(dòng)化，2018，40（4）：66-69.

[2]王桂博，丁曉霞，王法印.有軌電車(chē)混合儲能系統的能量管理策略與容量?jì)?yōu)化[J].電子設計工程，2024，32（2）：130-133.

[3]王子琪，張慧媛，許軍.基于改進(jìn)人工蜂群算法的區域電網(wǎng)儲能系統能量管理優(yōu)化策略[J].中國電力，2022，55（9）：16-22.

[4]李永.基于儲能系統的電源能量管理與優(yōu)化策略研究

[5]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用設計,2022,05a