光储充微电网系统在工业园区的应用

大力发展可再生能源已成为全球性的能源战略，微电网技术是提高可再生能源发电灵活性和可控性的有效途径，但微电网的技术复杂性和经济性一直制约其规模化推广使用。并且随着可再生能源的规模化发展，我国大电网存在着越来越严重的安全性和可靠性问题，目前微电网技术应用主要还是国家相关示范工程，技术商业应用尚未清晰，行业还处于系统关键技术研究阶段。

1园区光储充微电网的必要性

随着近几年光伏及充电桩迅速发展，城市电气化的不断深入，规模化的光伏电站及充电站对城市电网的冲击尤为突出[9]。利用光储充微电网进行功率调整对区域性配电网显得越来越重要，本文针对工业园区光储充微电网进行分析，具体如下。

1）光伏电站角度。当前很多公司建设光伏电站，却并未考虑到光伏电站对电网产生的影响，并且自给率很低。大规模应用对电网的稳定性产生较大冲击，使得国网公司对光伏并入电网进行一定的限制。

2）充电站角度。充电站易出现集中性额定功率充电，产生用电高峰，对电网造成一定的波动，可通过增配储能来进行有效地。

3）配电网角度。由于城市初期配电线路的容量规划并未考虑大规模充电桩的建设，充电桩对电网产生的负荷压力，使得变压器及配网线路不得不进行改造。故可增加储能及光伏使得充电站在用电高峰从电网侧需求功率大大减少，实现线路上的负荷平移，符合电网初期建设投入及稳定性。而且对于计划或非计划（包括突发灾害）而导致的停电，储能也可提供一定的后备保障，提高电网的健壮性。

4）经济角度。园区用电和充电站的峰谷用电量及峰谷电价差距大。可通过园区加入储能，建设园区光储微电网来实现峰谷填移。投资者只需几年便可收回成本，取得收益。而且随着国家对储能补贴的制定及光伏平价上网，建设园区光储微电网的经济性更为明显。

5）综合需求角度。随着近几年光伏、新能源汽车和储能的迅猛发展，各工业园都会选择在本园区投资建设光伏、充电桩亦或储能。但建设光伏、充电桩和储能的厂家大都是孤立的，没有进行各系统功率的协调。本系统解决的就是综合各系统功能，可自由组合，充分发挥光伏电站、充电站和储能的功能，能取得良好的经济效益和社会效益。

2园区光储充微电网系统

由于工业园区和充电站的占地面积比较大，无须考虑占地问题，是建设光储充微电网系统的良好条件。

本系统接入示意图如图1所示。采用三相交流母线的方式，将各光伏子系统、储能子系统及充电桩通过交流母线联络在一起，并于电网侧并网接入。微电网监控装置可对微电网进行实时的监测与控制，主要包括监测配电网功率和电能质量，对光伏电站数据采集和必要时的功率限制，通过对储能电站充放电控制进行峰谷填移，实现良好的经济效益，对充电站的数据采集并进行功率分配。而云平台管理则可通过微电网监控装置获取的信息进行数据存储、预测分析和优化调度，并且可对微电网监控装置的下发命令，实时控制各子系统。园区光储充微电网接入示意图如图1所示。

图1园区光储充微电网接入示意图

3相关控制策略

.       削峰填谷：配合储能设备、低充高放

.       需量控制：能量储存、充放电功率跟踪

.       备用电源

.       柔性扩容：短期用电功率大于变压器容量时，储能放电，满足负载用能要求

4核心功能

1）多种协议

支持多种规约协议，包括：ModbusTCP/RTU、DL/T645-07/97、IEC60870-5-101/103/104、MQTT、CDT、第三方协议定制等。

2）多种通讯方式

支持多种通信方式：串口、网口、WIFI、4G。

3）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。

4）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。

5）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。

5系统功能

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、环境等。

.       储能监控

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。

.       光伏监控

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

.       光伏预测

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%

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

.       风电监控

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

.       充电桩系统

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。

.       电能质量

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。

6设备选型

6结束语

本文针对园区光储充微电网系统进行研究，分析了其必要性，研究了园区光储充微电网系统架构，通信技术，提出了一种并离网模式及切换的方案，基于此方案提出了顺序控制策略。*后分析园区光储充微电网的经济性，为将来园区光储充微电网商业化发展提供技术基础。