摘 要:用戶側(cè)儲能項目是指在用戶端(如家庭、商業(yè)建筑或工業(yè)設(shè)施)部署儲能系統(tǒng),以實現(xiàn)能量的高效管理和利用。隨著可再生能源的快速發(fā)展,尤其是太陽能和風(fēng)能的普及,用戶側(cè)儲能項目越來越受到關(guān)注,其主要目的是通過儲存多余的清潔能源,降低用戶的電費支出,提高能源利用效率,并增強電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在保障電力系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行的過程中,引入一套電力監(jiān)控系統(tǒng)很有必要,本文介紹了安科瑞在浙江某7MW/14MWh用戶側(cè)儲能項目中提供的整體方案,包括二次分散裝置、二次設(shè)備預(yù)制艙內(nèi)部分屏柜、調(diào)度自動化設(shè)備以及一套Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)。
1.項目設(shè)計
該用戶側(cè)儲能項目共建設(shè)兩套3.5MW/7MWh儲能系統(tǒng),其中第一套儲能系統(tǒng)接入用戶專線一,第二套儲能系統(tǒng)接入用戶專線二。以專線一為例,新建儲能站包括10kv計量柜、PT柜、開關(guān)柜、出線柜等,裝機容量為3.5MW/7MWh,一次設(shè)備共有1臺3450kW干式升壓變,2臺1725kW儲能變流器,2座3.58MWh儲能電池艙,1臺200kVA站用變,逆變交流電壓由690V升壓至10KV接入用戶10kv母線,專線二建設(shè)同專線一。另外儲能站信息通過中國電信虛擬專用網(wǎng)絡(luò)方式(VPN)接入新一代系統(tǒng)安全接入?yún)^(qū),經(jīng)無線上傳寧波調(diào)度中心,同時將數(shù)據(jù)上傳給總包方云平臺。
圖1.1 專線一儲能站電氣圖
圖1.2 1#開關(guān)站接線圖
圖1.3 專線二儲能站電氣圖
圖1.4 2#開關(guān)站接線圖
2.技術(shù)方案
本項目系統(tǒng)配置了Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)對用戶側(cè)儲能電站的集中管理,包括設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測、故障報警、運行參數(shù)設(shè)置等。
二次設(shè)備配置方案為:在每回專線的進線隔離柜上配置故障解列裝置1套、防孤島裝置1套;進線開柜上配置線路三段式過流保護裝置1套;儲能出線開關(guān)柜上配置升壓變過流保護裝量1套;母設(shè)柜上配置測控裝置1套;站用變高壓側(cè)配置站用變過流保護裝置1套;兩回進線配置電能質(zhì)量監(jiān)測裝置1套,并與公用測控及通信管理機共組1面屏。
2.1二次電氣設(shè)備
1)線路保護裝置
線路保護裝置主要功能是確保電氣設(shè)備的安全運行。裝置實時監(jiān)測電流、電壓等電氣參數(shù),一旦檢測到異常,如過載、短路或接地故障,線路保護裝置會迅速切斷電源,從而防止設(shè)備損壞和火災(zāi)風(fēng)險。
2)防孤島裝置
在電網(wǎng)失電的情況下,分布式電源未能夠及時與電網(wǎng)斷開連接,會形成孤島狀態(tài),這種狀態(tài)可能造成分布式電源不可控、電網(wǎng)恢復(fù)時的電壓和頻率不匹配等問題。防孤島裝置通過實時監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài),一旦檢測到電網(wǎng)斷電,能夠在規(guī)定的時間內(nèi)迅速切斷分布式電源與電網(wǎng)的連接,同時,防孤島裝置還具有多種保護功能,如高頻、低頻、過電壓、低電壓保護等,能全面保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
3)故障解列裝置
裝置能夠監(jiān)測電網(wǎng)的實時狀態(tài),一旦檢測到異常或故障信號,如短路、過載等,它會立即啟動,將故障儲能單元或設(shè)備與電網(wǎng)斷開。既能防止故障設(shè)備對電網(wǎng)造成進一步損害,也確保其他正常運行的儲能單元繼續(xù)供電,保障用戶的電力需求。
2.2電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置
電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置能夠?qū)崟r監(jiān)測儲能站接入電網(wǎng)后的電能質(zhì)量,包括電壓偏差、頻率偏差、諧波含量、三相不平衡度等關(guān)鍵指標。通過高精度的測量與分析,它能夠及時發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量問題,如電壓波動、諧波污染等,為運維人員提供及時的告警信息,此外,電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)記錄功能還可為后續(xù)的故障排查和電能質(zhì)量治理提供有力支持。
2.3調(diào)度自動化設(shè)備
1)縱向加密裝置
縱向加密裝置采用先進的加密技術(shù)來確保信息在傳輸過程中的機密性和完整性。裝置具備高度的靈活性和安全性,可以根據(jù)不同需求定制加密算法和密鑰管理機制,有效應(yīng)對各種安全風(fēng)險。
2)遠動網(wǎng)關(guān)
遠動網(wǎng)關(guān)位于變電站的站控層,集成了變電站與主站系統(tǒng)之間的通信功能,能夠?qū)崿F(xiàn)變電站遠動數(shù)據(jù)的直采直送,提供數(shù)據(jù)、模型和圖形的采集、存儲、處理和傳輸服務(wù)。此外,遠動網(wǎng)關(guān)采用了先進的安全技術(shù),如網(wǎng)絡(luò)隔離、數(shù)字證書、防火墻和數(shù)據(jù)加密等,確保通信的機密性、完整性和可靠性,是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要設(shè)備之一。
3. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本項目系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用分層分布式架構(gòu),旨在高效、穩(wěn)定地滿足現(xiàn)代工業(yè)自動化的需求,為企業(yè)提供強有力的技術(shù)支持。系統(tǒng)主要分為三個核心部分:站控層、通信層和設(shè)備層。
站控層負責(zé)集中監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài),并允許操作員實時獲取系統(tǒng)信息,進行深度的數(shù)據(jù)分析和處理。
通信層是系統(tǒng)內(nèi)部信息傳遞與數(shù)據(jù)交換的橋梁,支持多樣化的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),并能根據(jù)實際應(yīng)用場景的需求和規(guī)模進行靈活配置,確保所有設(shè)備和系統(tǒng)組件能夠無縫連接、協(xié)同作業(yè)。
設(shè)備層作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)執(zhí)行單元,包含了各種關(guān)鍵的硬件設(shè)備。這些設(shè)備不僅負責(zé)實時采集現(xiàn)場數(shù)據(jù),還能根據(jù)來自上級(站控層)的指令執(zhí)行精確的控制操作,是實現(xiàn)自動化生產(chǎn)流程的一環(huán)。
圖3.1系統(tǒng)拓撲圖
項目配置設(shè)備清單如下表所示:
表3.1 方案設(shè)備列表
安裝位置 | 產(chǎn)品圖片 | 型號 | 數(shù)量 | 功能 |
二次預(yù)制艙 監(jiān)控主機屏 |
| Acrel-2000 電力監(jiān)控主機 | 1 | 具有保護、控制、通信、測量等功能,可實現(xiàn)儲能站的全功能綜合自動化管理 |
二次預(yù)制艙 |
| APView500 | 1 | 采集監(jiān)測諧波、電壓暫升/暫降/中斷、閃變、電壓不平衡度,事件記錄、測量控制 |
AM5SE-K | 1 | 采集站內(nèi)二次設(shè)備的異常信號 | ||
AM6-K | 1 | 采集站內(nèi)二次設(shè)備的異常信號 | ||
SF1224 | 2 | 站內(nèi)通信組網(wǎng) | ||
ANet-2E4SM+Anet-M485 | 2 | 站內(nèi)數(shù)據(jù)采集 | ||
ANet-2E8S1 | 1 | 站內(nèi)數(shù)據(jù)遠動上傳 | ||
二次分散安裝 | AM5SE-F | 8 | 三段式過流保護、反時限過流保護、失壓跳閘、過電壓保護 | |
AM5SE-T | 4 | 三段式過流保護、反時限過流保護、過負荷告警、PT斷線告警、非電量保護、零序過壓保護 | ||
AM5SE-UB | 4 | PT自動并列解列、兩段母線過電壓、欠電壓、零序過壓告警,PT斷線告警等功能 | ||
AM5SE-IS | 2 | 當發(fā)生孤島現(xiàn)象時,可以快速切除并網(wǎng)點,使本地與電網(wǎng)側(cè)快速脫離,保證電站和操作人員安全 | ||
AM6-A1 | 2 | 適用于負荷側(cè)或小電源側(cè)的故障解列 | ||
調(diào)度自動化設(shè)備 | ATS1200GB | 1 | 獲取GPS與BD雙時鐘數(shù)據(jù),為站內(nèi)設(shè)備、系統(tǒng)提供對時功能 | |
縱向加密認證裝置 | 1 | 用于電力控制系統(tǒng)安全區(qū)I/II的廣域網(wǎng)邊界保護,為網(wǎng)關(guān)機之間的廣域網(wǎng)通信提供具有認證、與加密功能的VPN,實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C密性、完整性保護 | ||
防火墻 | 1 | 基于預(yù)設(shè)的安全策略來允許或拒絕數(shù)據(jù)包的通過,防止未經(jīng)授權(quán)的訪問、惡意攻擊和威脅 | ||
遠動網(wǎng)關(guān) | 1 | 站內(nèi)數(shù)據(jù)匯總及上傳至調(diào)度主站 |
4. 現(xiàn)場圖片
5. 系統(tǒng)功能
5.1實時監(jiān)測
系統(tǒng)可以直觀的展示新建儲能站及10kV開閉所的一次系統(tǒng)圖,實時顯示采集到的各類數(shù)據(jù),包括儲能站開關(guān)柜的電壓、電流和功率等關(guān)鍵參數(shù),儲能箱內(nèi)空調(diào)的運行狀態(tài)和室內(nèi)外溫濕度,以及變流器升壓艙和開關(guān)柜內(nèi)斷路器、手車的分合狀態(tài)等。
圖5.1 實時監(jiān)測界面
5.2網(wǎng)絡(luò)拓撲
系統(tǒng)可以實時監(jiān)視新建儲能站及10kV開閉所內(nèi)接入系統(tǒng)的設(shè)備通信狀態(tài),能夠顯示完整的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài),發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。
圖5.2 網(wǎng)絡(luò)拓撲界面
5.3直流屏監(jiān)測
直流屏負責(zé)將交流電轉(zhuǎn)換為滿足各類電壓和電流要求的直流電源,以確保微機保護、自動化裝置等二次設(shè)備的正常運行。系統(tǒng)通過監(jiān)測直流屏的模擬量參數(shù)和開關(guān)量狀態(tài),能夠有效監(jiān)測和預(yù)防直流系統(tǒng)的潛在故障,保障儲能系統(tǒng)的穩(wěn)定供電,同時提高儲能站的運維效率。
圖5.3 直流屏系統(tǒng)
5.4調(diào)度上傳
采集到的儲能站信息通過VPN接入新一代系統(tǒng)安全接入?yún)^(qū),再經(jīng)無線上傳寧波調(diào)度中心;同時系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)上傳至客戶云平臺,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程集中管理和分析,提升儲能站的運行效率和安全性,增加運維效率。
圖5.4 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)
6. 結(jié)語
隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型,用戶側(cè)儲能項目在推動可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)中正扮演著愈發(fā)重要的角色。儲能系統(tǒng)的主要功能是幫助用戶平衡用電負荷,同時有效降低用戶電費支出,在電價波動較大的市場環(huán)境中為用戶帶來顯著的經(jīng)濟利益。此外,用戶側(cè)儲能還可以根據(jù)負荷預(yù)測和可再生能源發(fā)電情況,動態(tài)調(diào)整儲能設(shè)備的工作狀態(tài),增強整體電力系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。在新建用戶側(cè)儲能電站中,引入電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅提升了系統(tǒng)的管理水平,也為可再生能源的高效利用奠定了堅實基礎(chǔ)。監(jiān)控系統(tǒng)可以及時識別潛在的故障風(fēng)險,并通過預(yù)警機制采取相應(yīng)的防范措施,此外,還可以優(yōu)化儲能電站的運行策略,提高能量利用效率。
參考文獻
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