新能源行业光储能微电网能量管理系统解决方案（50页PPT）

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微电网能量管理系统 风 电 | 光 伏 | 储 能 | 充 电 桩 | 能 量 管 理 系 统 01 背景与需求 02 微电网系统及应用场景 03 微电网能量管理系统 04 配套产品 05 案例分享 目 录 CONTENTS 01 背景与需求 随着全球能源危机、用能增加以及新能源技术 的增加 ，新能源发电越来越广 ，并逐步形成新型 能 源与电力市场 ，但新能源的能量密度普遍偏低 ， 进 行大功率发电还需要挑选适合的位置场地， 因 此属 于间歇式电源。而微电网技术的提出 ，为高 效利用 这些新能源电力提供了重要的技术方向。 第一部分 多因素共驱 微电网 潜力凸显 电价上涨 ： 企业用电降 本需求持续增强 > 电力价格市场机制持 续完善 ， 代理购电价 格上涨 > 电力峰谷价差扩大 、 电价上涨 电力改革 ： 企业微电网盈 利 模式多样化 > 新能源允许参与电力市场 > 负荷聚合商、 虚拟电厂和 新能源微电网等新兴市场 主体参与现货市场交易 ， 提升盈利能力 市场空间：成长空间广阔， 需求加速释放 > 10kV 及以上供电电压 等级的工商业用户有 200 万户以上 ，有建设 或改造微电网的潜力 > 按照规模约 1 -2MW 建 设 ，潜在市场总空间可 达 20 万亿元 电能紧张 ： 企业可靠用电需 求持续提升 > 双碳下企业能耗管控严 > 拉闸限电 > 高温少雨极端天气 > 负荷创新高 > 主电网电力可靠性降低 背景与 需求 01 政策环境：政策大力推动 ，制度标准持续完善 2015 年 7 月国家能源局印发《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》 02 成本趋势：技术进步促成本持续下行 ，装机动能增强 据 Bloomberg 数据 ，预测到 2025 年光伏组件有望降至 0.15 美元 /W ，降幅达 37% ； 锂电池价格到 2024 年将降至 94 美元 /kWh ， 2030 年将降至 62 美元 /kWh ，电 化 学储能成本持续下降推动微电网经济性持续提升。 发展意义：助力分布式新能源末端消纳 ，保障国家能源安 全 2022 年 3 月发改委与能源局印发《“十四五”现代能源体系规划》指出积极发展以消纳 新能源为主的智能微电网 ，实现与大电网兼容互补 ，保障国家能源安全。 2022 年 7 月住建部和发改委印发的《“十四五”全国城市基础设施建设规划》指出有序 2017 年 7 月能源局发布《推进并网型微电网建设试行办法》 2018 年 2 月国家标准《微电网接入配电网测试规范》 2021 年 9 月国务院《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意 见》 明确以消纳可再生能源为主体的增量配电网、微电网和分布式电源的市场主体地位。 政策持续加码 微电网 扬帆成长 背景与 需求 03 伸拓展。 优化 企业用能 确保能源 电力安全 促进 新能源消纳 满足发展 电力需求 光储充 微电网 企业角度 迫切需 求 背景与 需求 02 微电网及应用场景 包含微电网组成、微电网的运行模式、组成设备和 应用场景等。 第二部分 微电网系统 : 由分布式电源、 储能装置、 能量 转 换装置、 相关负荷和监控、 保护 装 置汇集而成的小型发配电系统 ， 是 一个能够实现自我控制、保护 和管 理的自治系统。 分类 : 并网型： 既可以与外部电网连接运 行 ，也支持离网独立运行 ， 以并 网 为主。 离网型 ：不与外部电网联网 ， 实 现 电能自发自用 功率平衡微电网 微电网 定义 全额上网模式 ----- 自发自用余电上网模式 ----- 完全自发自用模式（防逆流） 自发自用、 余电上网模式 完全自发自用模式（防逆流） 全额上网模式 微电网 -- 光伏 （ 1 ）风力机组部分 ：捕获风能并将风能转化为交变电能； 包括风力发电机组、 塔架、 地基、 线缆等。 （ 2 ） 并网控制部分： 控制风机系统的安全正常运行 ， 内置整流模块输出直流电能 ， 并对输出 最 高电压进行限制 ，保护后端逆变器； 包括并网控制器、 泄荷器、 线缆等。 （ 3 ）逆变部分 ：将控制器输出的直流电逆变成交流电并将能量馈入电网 ， 带升压变隔离； 包 括并 网逆变器、 线缆等。 （ 4 ）卸荷部分： 实现智能控制风力发电机进行刹车停机 ，确保风力发电机在异常工况下的安全。 力发电机组将风能转换为交流电能 ，风 力发电机输出的幅值、 频率均不稳定的 交流电 ， 经过控制器整流成直流电后 输 出给逆变电源 ， 由逆变电源转换成 幅值、 频率均稳定的交流电 ， 经过电度 表计量 后 ， 直接馈入直流电逆变为 AC380V 、 50Hz 的三相交流电 微电网 -- 风 电 电化学储能系统主要由电池组、 储能变流器（ PCS ） 、 电池管理系统（ BMS ） 、能量管理 系统 （ EMS ） 以及其他电气设备构成。 电池组是储能系统最主要的构成部分； 电池管理系统主要负责电池的监测、 评估、 保护以及均衡等； 储能变流器可以控制储能电池组的充电和放电过程 ，进行交直流的变换。 能量管理系统负责数据采集、 网络监控和能量调度等； 微电网 -- 储 能 储能变流器 光伏逆变器 风机逆变器 AC400V 充电桩 负载配电柜 10KV/35K V 功率回路 监控回路 微电网系统结构 > 交流母线微电网 -- 并网型 环境监测仪 监控中心 储能电池 光伏阵列 电动汽车 负载 风机 BMS EMS 储能变流器 光伏逆变器 风机逆变器 充电桩 负载配电柜 微电网系统结构 > 交流母线微电网 -- 离网型 功率回路 监控回路 环境监测仪 柴油发电机 监控中心 储能电池 光伏阵列 电动汽车 负载 风机 BMS EMS DC780 V 双 向 DC/ DC 光伏控制器 风机控制器 充电桩 负载配电柜 PCS 10KV/35KV 功率回路 监控回路 微电网系统 结构 > 直流母线微电网 AC400 V 监控中心 储能电池 光伏阵列 电动汽车 变流器 负载 风机 BMS EMS 微电网与系统之间的最大交换功率 PN 并网电压等级 PN 8 ≤ kW 220V 8kW ＜ PN ≤400 kW 380V 400kW ＜ PN 6 ≤ MW 10(6)kV 6MW ＜ PN ≤30 MW 35kV > 接入系统电压等级 微电网宜采用单个并网点接入系统。 当有两个及以上与外部电网的并网点时 ，在 并 网运行时 ，应保证只有一个并网开关处于闭合状态。 当高、 低两级电压均具备接入条件时 ， 可采用低电压等级接入 ，但不应低于微电 网 内最高电压等级。 微电网接入配电网要求 80kW 光伏； 500kW/1MWh 储 能 24*60kW 直流桩； 0.4kV 并网。 微电网接入配电网 要求 0.4kV 电气主接线图 ( 交流微网方 80kW 光伏； 500kW/1MWh 储 能 24*60kW 直流桩； 0.4kV 并网。 微电网接入配电网 要求 0.4kV 电气主接线图 ( 直流微网方 案 微电网接入配电网 要求 光储充一体化 . 微型 电压等级： 35kV 及以下为主 系统容量： 最大用电负荷原 则 上≤ 20MW . 自治 具有独立运行的控制系统； 独立运行时保障不低于 2 小时 连续供电 与外部电网年交换电量一般不 超过年用电量的 50% . 清洁 可再生能源装机容量占比 50% 以上 系统综合能源利用效率在 70% 以 上 . 友好 交换功率和交换时段具有可控性； 与并入电网实现备用、 调峰、 需 求侧响应等双向服务 微电网特征 需求较高园区 ü 提高配电网对新能源的 消纳能力 ü 提高新能源的利用率 ü 降低用能成本 ü 提升用能稳定性 ü 服务保障电网质量 大电网较弱区 ü 提高供电可靠性 ü 保证关键负荷供电 ü 防范电网故障状态 孤岛、 边远地区 ü 解决偏远地区用电问题 微电网应用 场景 03 微电网能量管理系统 微电网能量管理系统 是一套具有发电优化调度、负 荷管理、实时监测并自动实现微电网同步等功能的能 量管理系统。 第三部分 安科瑞微电网系统解决方案 ， 通 过 在企业内部的源、 网、 荷、 储、 充 的各个关键节点安装安科瑞自 主研 发的各类监测、 分析、 保护、 治理 装置； 通过先进的控制 、 计 量 、 通 信等技术 ， 将分布式电源 、 储能系 统 、 可控负荷 、 电动汽车 、 电能路 由器聚合在一起； 平台 根据最新的 电网价格 、 用电负荷 、 电网调度指 令等情况 ， 灵活调整 微电网控制策 略并下发给储能、 充电桩、 逆变器 等系统与设备 ， 保证企业微电网始 终安全、 可靠、 节约、 高效、 经济、 低碳的运行。 微电网能量管理 系统 Acrel-2000MG 微电网能量管理系统能 够对微电网的源、网、荷、储能系统、充 电负荷进行实时监控、诊断告警、全景 分析、有序管理和高级控制 ，满足微电 网运行监视全面化、安全分析智能化、 调 整控制前瞻化、全景分析动态化的需 求， 完成不同目 标下光储充 资源之间 的灵活 互动与经济优化运行，实现能源 效益、经 济效益和环境效益最大化。 主要功能： > 实时监测； > 能耗分析； > 智能预测； > 协调控制； > 经济调度； > 需求响应。 系统特点： > 平滑功率输出，提升绿电使用率； > 削峰填谷、谷电利用，提高经济性； > 降低充电设备对局部电网的冲击； > 降低站内配电变压器容量； > 实现源荷最高匹配效能。 微电网能量管理系统 序号 系统组成 运行模式 控制逻辑 1 市电 + 负荷 + 储能 峰谷套利 根据分时电价 ，设置晚上低价时段充电、白天高价时段放电 ，根据峰谷价差进行套利 2 需量控制 根据变压器的容量设定值 ，判断储能的充放电 ，使得变压器容量保持在设定容量值以下 ，降低需量电费 3 动态扩容 对于出现大功率的设备 ，且持续时间比较短时 ，可以通过控制储能放电进行补充该部分的功率需求， 4 需求响应 根据电网调度的需求 ，在电网出现用电高峰时进行放电、在电网出现用电低谷时进行充电； 5 平抑波动 根据负荷的用电功率变化 ，进行充放电的控制 ，如功率变化率大于某个设定值 ，进行放电 ，主要用于降低电网冲击 6 备用 当电网出现故障时 ，启动储能系统 ，对重要负荷进行供电 ，保证生产用电 7 市电 + 负荷 + 光伏 自发自用、余电上网 光伏发电优先供自己负荷使用 ，多余的电进行上网 ，不足的由市电补充 8 自发自用 主要针对光伏多发时 ，存在一个防逆流控制 ，调节光伏逆变器的功率输出 ，让变压器的输出功率接近为 0 9 市电 + 负荷 + 光伏 + 储 能 自发自用 通过设置 PCC 点的功率值 ，系统控制 PCC 点功率稳定在设置值。在这种状态下 ，系统处于自发自用的状态下 ，即： 1 ）当分布式电源输出功率大于负载功率时 ，不能完全被负载消耗时 ，增加负载或储能系统充电。 2 ）当分布式电源输出功率小于负载功率时 ，不够负载消耗时 ，减少负载（或者调节充电功率）或者储能系统对负载放电。 10 削峰填谷 1 ）根据用户用电规律 ，设置峰值和谷值 ，当电网功率大于峰值时 ，储能系统放电 ，以此来降低负荷高峰；当电网功率小于谷值时 ，储能系统充电 ，以此来填补负荷低谷 ， 使 发电、用电趋于平衡。 2) 根据分布式电源发电规律 ，设置峰值和谷值 ，当电网功率大于峰值时 ，储能系统充电 ，以此来降低发电高峰；当电网功率小于谷值时 ，储能系统放电 ，以此来填补发电 低 谷 ，使发电、用电趋于平衡。 11 需量控制 在光伏系统最大化出力的情况下 ，如果负荷功率仍然超过设置的需量功率 ，则控制储能系统出力 ，平抑超出需量部分的功率 ，增加系统的经济性。 12 动态扩容 对于出现高负荷时 ，优先利用光储系统对负荷进行供电 ，保证变压器不超载 13 需求响应 根据电网调度的需求 ，在电网出现用电高峰时进行放电或者充电桩降功率或停止充电、在电网出现用电低谷时进行充电或者充电充电； 14 有序充电 在变压器容量范围内进行充电 ，如果充电功率接近变压容量限值 ，优先控制光伏最大功率输出或储能进行放电 ，如果光储仍不满足充电需求 ，则进行降功率运行 ，直至切 除 部分充电桩（改变充电行为） ，对于充电桩的切除按照后充先切 ，先来后切的方式进行有序的充电。（有些是以充电时间与充电功率为控制变量 ，以充电费用或者峰 谷差最 小为目 标 ） 15 经济优化调度 对发电用进行预测 ，结合分时电价 ，以用电成本最少为目 标进行策 略制定 16 平抑波动 根据负荷的用电功率变化 ，进行充放电的控制 ，如功率变化率大于某个设定值 ，进行放电 ，主要用于降低电网冲击 17 力调控制 跟踪关口功率因数 ，控制储能 PCS 连续调节无功功率输出 18 电池维护策略 定期对电池进行一次 100%DOD 深充深放循环；通过系统下发指令 ，更改 BMS 的充满和放空保护限值 ，以满足 100%DOD 充放 ，系统按照正常调度策略运行 19 热管理策略 基于电池的最高温度 ，控制多台空调的启停 微电网能量管理系统 相关控制策略： > 柔性扩容： 短期用电功率大于变压器容量 时 ，储能快速放电 ，满足负载用能要求 微电网能量管理 系统 > 需量控制： 能量储存、 充放电功率跟踪 > 削峰填谷： 配合储能设备、 低充高放 > 备用电源： 预留电量、 紧急供电 核心功能： u 多种协议 支持多种规约协议 ， 包括： Modbus TCP/RTU 、 DL/T645-07/97 、 IEC60870-5- 101/103/104 、 MQTT 、 CDT 、 第三方协议定制等。 u 多种通讯方式 支持多种通信方式： 串口、 网口、 WIFI 、 4G 。 u 通信管理 提供通信通道配置、 通信参数设定、 通信运行监视和管理等。 提供规约调试的工具 ， 可监视收发原码、 报文解析、 通道状态等。 u 智能策略 系统支持自定义控制策略 ， 如削峰填谷、 需量控制、 动态扩容、 后备电源、 平抑波动、 有序充电、 逆功率保护等 策 略 ，保障用户的经济性与安全性。 u 全量监控 覆盖传统 EMS 盲区 ， 可接入多种协议和不同厂家设备实现统一监制 ，实现环境、 安防、 消防、 视频监控、 电能质量、 计量 继电保护等多系统和设备的全量接入 微电网能量管理 系统 微电网能量管理系统包括系统主界面 ，包含微电网光伏、 风电、 储能、 充电桩及总体负荷情 况 ， 体现系统主接线图、 光伏信息、 风电信息、 储能信息、 充电桩信息、 告警信息、 收益、 环 微电网能量管理 系统 境等。 > 光伏系统总出力情况 > 逆变器直流侧、 交流侧运行状态监测及报警 > 逆变器及电站发电量统计及分析 > 并网柜电力监测及发电量统计 > 电站发电量年有效利用小时数统计， 识别低 效发电电站； > 发电收益统计 ( 补贴收益、 并网收益 ) > 辐照度 / 风力 / 环境温湿度监测 > 并网电能质量监测及分析 > 系统综合数据： 电参量数据、 充放电量数 据、 节能减排数据； > 运行模式： 峰谷模式、 计划曲线、 需量 控 制等； > 统计电量、 收益等数据； > 储能系统功率曲线、 充放电量对比图， 实 时掌握储能系统的整体运行水平。 微电网能量管理 系统 储 能 监 控 光 伏 监 控 以海量发电和环境数据为根源； 以高精度数值气象预报为基础； 采用多维度同构异质 BP 、 LSTM 神经网络光功率预测方法 时间分辨率： 15min 超短期未来 4h 预测精度＞ 90% 短期未来 72h 预测精度＞ 80% 主要功能： > 短期光伏功率预测 > 超短期光伏功率预测 > 数值天气预报管理 > 误差统计计算 > 实时数据管理 > 历史数据管理 > 光伏功率预测数据人机界面 微电网能量管理系统 光伏预测 > 风力发电系统总出力情况 > 逆变器直流侧、 交流侧运行状态监 测及报警 > 逆变器及电站发电量统计及分析 > 并网柜电力监测及发电量统计 > 电站发电量年有效利用小时数统计， 识别低效发电电站； > 发电收益统计 ( 补贴收益、 并网收 益 ) > 风力 / 风速 / 气压 / 环境温湿度监测 > 并网电能质量监测及分析 > 实时监测充电系统的充电电压、 电 流、功率及各充电桩运行状态； > 统计各充电桩充电量、 电费等； > 针对异常信息进行故障告警； > 根据用电负荷柔性调节充电功率。 微电网能量管理 系统 风 电 监 控 充 电 桩 系 统 对整个系统范围内的电能质量和电 能可靠性状况进行持续性的监测。 如电压谐波、 电压闪变、 电压不 平 衡等稳态数据和电压暂升 / 暂降、 电 压中断暂态数据进行监测分析 及录 波展示 ， 并对电压、 电流瞬 变进行 监测。 微电网能量管理 系统 电能质量 04 配套产品 > 监测产品 > 储能产品 > 充电桩产品 第四部分 公共测控装置 AM5SE-K 电能质量监测装置 APView500 防孤岛保护装置 AM5SE-IS 线路光纤纵差保 护测控装置 AM6-LD 箱变测控装置 AM6-PWC 通讯管理机 ANet-YW1E1 ANet-2E8S1 配套产品 -- 监测 产品 频率电压紧急控制装置 IPC200 直流表计 ( 导轨 式 ) DJSF1352RN 直流表计 ( 壁挂 式 ) DJSF1352RN 直流表计 ( 面板 式 ) PZ72RN 电气接点无线测温 ATE400 无功补偿 AnCos*/*- G AGC/AVC 控 制 屏 直流绝缘监测 AIM-D100 故障解列装置 AM6-A1 多功能仪表 APM500 智能仪表 AEM96 光功率预测屏 系统参数 系统效率 ≥90% 充放电倍率 ≤0.5C 放电深度 100%DOD 系统电压制式 TN380V 循环次数 ≥6000 充放电切换时间 <100mS 通讯接口 RS485 防护等级 IP 55