基于火電機(jī)組儲(chǔ)能改造技術(shù)微電網(wǎng)能量管理應(yīng)用

安科瑞 陳聰

摘要：傳統(tǒng)火電機(jī)組采用基于儲(chǔ)能技術(shù)的靈活性改造以應(yīng)對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的日內(nèi)波動(dòng)和削峰填谷等需求，促進(jìn)火電機(jī)組的健康發(fā)展，以及在節(jié)能環(huán)保方面都具有積極作用。由于可再生能源的波動(dòng)性和間歇性的特點(diǎn)以及大規(guī)模引入對(duì)電網(wǎng)造成的影響，對(duì)現(xiàn)有的火電機(jī)組靈活運(yùn)行提出了更高要求，在傳統(tǒng)的“鍋爐-汽機(jī)”熱力系統(tǒng)中引入儲(chǔ)能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電廠熱出力解耦，提高火電機(jī)組深度調(diào)峰和靈活運(yùn)行能力。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)能；解耦；深度調(diào)峰；靈活運(yùn)行

0 引言

近年來(lái)我國(guó)新能源市場(chǎng)規(guī)模發(fā)展迅速，新能源發(fā)電負(fù)荷也逐年增長(zhǎng)，新能源的增長(zhǎng)一方面可以在一定程度上緩解能源短缺問(wèn)題，另一方面在實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰與碳中和”目標(biāo)方面發(fā)揮重要作用。但新能源的增長(zhǎng)也給電網(wǎng)的穩(wěn)定性帶來(lái)了一定影響，由于新能源負(fù)荷的日內(nèi)波動(dòng)性，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的負(fù)荷消納分配調(diào)節(jié)造成很大的影響，傳統(tǒng)電力系急需實(shí)施火電靈活性提升工程和推動(dòng)新型儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用，緩解系統(tǒng)調(diào)峰壓力，解決新能源電力消納問(wèn)題。

1 機(jī)組儲(chǔ)能方案簡(jiǎn)介

火電廠鍋爐產(chǎn)生的高參數(shù)熱量利用儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)存起來(lái)循環(huán)再利用，可以對(duì)“機(jī)爐耦合”起到良好的削弱作用。根據(jù)電廠實(shí)際情況采取“鍋爐—汽機(jī)”熱力系統(tǒng)中嵌入一套外置的高溫熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)方法，這樣可以解決鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行的瓶頸，提升了鍋爐運(yùn)行的安全性并增強(qiáng)了汽輪機(jī)調(diào)節(jié)的靈活性。目前火電機(jī)組鍋爐出口蒸汽溫度在540～560℃,高溫熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)既能很好匹配這一溫度參數(shù)，又能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模儲(chǔ)能（熱），非常適合應(yīng)用于火電機(jī)組儲(chǔ)能（熱）[1]?；鹆Πl(fā)電機(jī)組可以利用儲(chǔ)能（熱）技術(shù)增加深度調(diào)峰深度、負(fù)荷快速響應(yīng)能力、提高機(jī)組降出力上限值，增加供熱能力以及在電力輔助服務(wù)市場(chǎng)發(fā)揮更大的作用。機(jī)組儲(chǔ)能（熱）技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，適合大規(guī)模推廣應(yīng)用，其市場(chǎng)規(guī)模也在逐年增長(zhǎng)。

2機(jī)組儲(chǔ)能方案設(shè)計(jì)

（1）機(jī)組儲(chǔ)能(系統(tǒng)）基于高溫熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)，因此，整個(gè)系統(tǒng)是包括蒸汽加熱模塊、儲(chǔ)熱模塊、放熱模塊以及相應(yīng)的機(jī)組儲(chǔ)能聯(lián)合控制調(diào)度系統(tǒng)等在內(nèi)的發(fā)電系統(tǒng)。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1。

機(jī)組儲(chǔ)能系統(tǒng)由加熱功率模塊、儲(chǔ)熱能量模塊和放熱功率模塊組成，其中儲(chǔ)熱能量模塊由高、低溫熔鹽罐組成，水儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心設(shè)備，起到能量（熱量）集中儲(chǔ)存和釋放作用。

（2）當(dāng)機(jī)組降負(fù)荷減少出力時(shí)，機(jī)組鍋爐產(chǎn)生的部分熱量通過(guò)加熱功率模塊對(duì)冷熔鹽加熱，冷熔鹽相變吸熱轉(zhuǎn)變成高溫液態(tài)熔鹽，輸送至高溫熔鹽罐儲(chǔ)存。

（3）當(dāng)機(jī)組升負(fù)荷增加出力時(shí)，高溫熔鹽輸送至放熱功率模塊釋放熱量加熱鍋爐給水產(chǎn)生高參數(shù)過(guò)熱蒸汽，用于機(jī)組發(fā)電；高溫熔鹽相變放熱后轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏厝埯}，輸送至低溫熔鹽罐儲(chǔ)存。

（4）在儲(chǔ)能系統(tǒng)整個(gè)儲(chǔ)放熱過(guò)程中機(jī)爐循環(huán)工質(zhì)和熔鹽相對(duì)獨(dú)立，通過(guò)加熱功率模塊和放熱功率模塊交換熱量，工質(zhì)間管式換熱不混合，構(gòu)成各自獨(dú)立的閉式循環(huán)系統(tǒng)，機(jī)組循環(huán)工質(zhì)的量沒(méi)有變化，增強(qiáng)了機(jī)組系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性。

（5）可參與采暖季供熱，有效提高供熱能力。由于機(jī)組儲(chǔ)能（熱）系統(tǒng)高參數(shù)高大容量的特點(diǎn)，能夠產(chǎn)生更多高品質(zhì)蒸汽，可以實(shí)現(xiàn)直接對(duì)外供熱，作為機(jī)組抽汽供熱的補(bǔ)充，解決機(jī)組由于供熱能力有限，限制電負(fù)荷出力的問(wèn)題，提高機(jī)組機(jī)組降出力上限，從而獲取更多的電負(fù)荷市場(chǎng)容量補(bǔ)償和輔助服務(wù)收益，提升其經(jīng)濟(jì)效益。

（6）機(jī)組儲(chǔ)能（熱）系統(tǒng)的能量耦合作用，在一定程度上提高了機(jī)組參與深度調(diào)峰的能力，在蒸汽換熱基礎(chǔ)上增加高功率電加熱系統(tǒng)，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)組零功率上網(wǎng)。

圖1機(jī)組儲(chǔ)能系統(tǒng)架構(gòu)圖

3 機(jī)組儲(chǔ)能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制設(shè)計(jì)

機(jī)組儲(chǔ)能系統(tǒng)包括加熱、儲(chǔ)熱、放熱三部分，這三部分是相互聯(lián)系的統(tǒng)一體，利用功率平衡分析通過(guò)協(xié)調(diào)控制使系統(tǒng)膏效穩(wěn)定運(yùn)行。

（1）功率平衡關(guān)系

一般情況下機(jī)組儲(chǔ)能系統(tǒng)中，機(jī)組換熱子系統(tǒng)的功率、加熱模塊功率、儲(chǔ)熱模塊吸收功率以及系統(tǒng)消耗的功率滿(mǎn)足功率平衡關(guān)系。功率平衡關(guān)系根據(jù)能量交換方式不同達(dá)到工況平衡態(tài)，這樣才能保證整個(gè)機(jī)組儲(chǔ)能系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在機(jī)組儲(chǔ)能系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的功率平衡關(guān)系以下幾種情況：

1）上網(wǎng)電價(jià)小于機(jī)組發(fā)電邊際成本且機(jī)組負(fù)荷小于80%額定負(fù)荷時(shí)，加熱功率模塊和儲(chǔ)能模塊開(kāi)始工作進(jìn)行儲(chǔ)熱。功率關(guān)系為:機(jī)組換熱子系統(tǒng)的輸出功率>加熱模塊功率>儲(chǔ)熱模塊吸收功率。這種情況下可根據(jù)機(jī)組負(fù)荷適當(dāng)增加鍋爐燃燒熱量充分利用儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)存熱量，并且儲(chǔ)能系統(tǒng)能量上限為100%額定容量。

2）上網(wǎng)電價(jià)大于機(jī)組發(fā)電邊際成本且機(jī)組負(fù)荷小于80%額定負(fù)荷時(shí)，放熱模塊開(kāi)始工作進(jìn)行釋放熱量。

功率關(guān)系為:儲(chǔ)能模塊功率>放熱功率模塊功率>機(jī)組換熱子系統(tǒng)的吸收功率。這種情況下可根據(jù)機(jī)組負(fù)荷適當(dāng)減少鍋爐燃燒熱量充分利用儲(chǔ)能系統(tǒng)熱量，并且儲(chǔ)能系統(tǒng)釋放能量下限為10%額定容量。

3）機(jī)組參與深度調(diào)峰階段，加熱功率模塊和儲(chǔ)能模塊開(kāi)始工作進(jìn)行儲(chǔ)熱。功率關(guān)系為:機(jī)組供熱子系統(tǒng)的輸出功率>加熱模塊功率>儲(chǔ)熱模塊吸收功率。這種情況下增加鍋爐燃燒熱量，使鍋爐工況脫離不經(jīng)濟(jì)區(qū)域，充分利用儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)存熱量，并且儲(chǔ)能系統(tǒng)能量上限為100%額定容量。

4）機(jī)組負(fù)荷快速爬坡階段，放熱模塊開(kāi)始工作進(jìn)行釋放熱量。功率關(guān)系為:儲(chǔ)能模塊功率>放熱功率模塊功率>機(jī)組換熱子系統(tǒng)的吸收功率。這種情況下充分利用儲(chǔ)能系統(tǒng)快速釋放熱量作為輔助汽輪機(jī)做功熱源，并且儲(chǔ)能系統(tǒng)釋放能量下限為10%額定容量。

（2）系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制策略

機(jī)組儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制策略的設(shè)計(jì)主要是基于指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的影響，各能量供應(yīng)系統(tǒng)的功能得到合理有效的分配。機(jī)組鍋爐熱量輸送給汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組有剩余熱量，多余的熱量送至機(jī)組儲(chǔ)能系統(tǒng)，如果其沒(méi)有達(dá)到儲(chǔ)能上限，則儲(chǔ)能系統(tǒng)充熱儲(chǔ)能，當(dāng)機(jī)組鍋爐熱量無(wú)法滿(mǎn)足汽輪機(jī)額定輸入熱量的需求時(shí)，這時(shí)將儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)整到放熱的狀態(tài)，進(jìn)而可以補(bǔ)充機(jī)組熱力系統(tǒng)能量以滿(mǎn)足汽輪發(fā)電機(jī)組輸入熱量的需求。由于儲(chǔ)能系統(tǒng)都需要經(jīng)過(guò)熱交換的才能達(dá)到吸熱和放熱過(guò)程，其在熱交換過(guò)程中會(huì)有能量損失，所以在考慮選擇吸放熱時(shí)還要根據(jù)上網(wǎng)電價(jià)和發(fā)電邊際成本已經(jīng)機(jī)組調(diào)峰情況，達(dá)到節(jié)能和經(jīng)濟(jì)的目的。

4 機(jī)組儲(chǔ)能技術(shù)方案擴(kuò)展（機(jī)組延壽改造）

當(dāng)前在減碳和環(huán)保的背景下，火電小機(jī)組面臨被淘汰關(guān)停的局面，一方面嚴(yán)格控制新增煤電機(jī)組，另一方面大力發(fā)展新能源。新能源裝機(jī)容量的增長(zhǎng)難免對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成一定的影響，這就使火電機(jī)組運(yùn)行方式要有足夠的靈活性適應(yīng)電網(wǎng)的要求。小容量火電機(jī)組可以通過(guò)增加儲(chǔ)能（熱）系統(tǒng)進(jìn)行延壽改造，由大機(jī)組提供熱源，成為大機(jī)組的備用調(diào)峰機(jī)組，可以有效提高大機(jī)組的深度調(diào)峰能力并促進(jìn)于新能源機(jī)組電量消納。這一改造方案在沒(méi)有增加總的煤炭消耗量的情況下，增加了電力系統(tǒng)調(diào)峰能力和新能源發(fā)電的消納能力。

延壽老機(jī)組儲(chǔ)能（熱）改造可以通過(guò)增加高壓大功率電加熱器，利用電網(wǎng)谷電和新能源棄電儲(chǔ)能（熱），電網(wǎng)缺電時(shí)段發(fā)電，減少機(jī)組燃煤，保證電力系統(tǒng)尖峰發(fā)電出力。上述改造方案既為電力系統(tǒng)提供靈活調(diào)峰手段又使老機(jī)組延壽，增加了社會(huì)綜合效益。

圖2機(jī)組儲(chǔ)能機(jī)組延壽方案結(jié)構(gòu)圖

5 機(jī)組儲(chǔ)能系統(tǒng)綜合效率分析

整個(gè)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的綜合效率取決于各模塊的效率,即綜合效率為各模塊的效率乘積。其中，儲(chǔ)熱功率模塊涉及管道和設(shè)備熱損失率為η1，根據(jù)《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50660—2011)的規(guī)定[4]，管道效率可取0.99，因此可以取熱損失率η1=1%。儲(chǔ)放熱過(guò)程熔鹽泵電能消耗率為η2，按照熔鹽儲(chǔ)熱密300kJ/kg，熱電轉(zhuǎn)換效率40%估算的電泵廠用電率為0.81%；按照再熱蒸汽壓縮功130kJ/kg、再熱蒸汽熱密460kJ/kg、再熱蒸汽熱量占總熱量比例20%，熱電效率40%估算的再熱蒸汽增壓泵廠用電13.22%；因此運(yùn)行電耗率η2=14.03%。儲(chǔ)放熱模塊涉及管道和設(shè)備熱損失率分別為η3和η4，參照上述η1的取值原則，取熱損失率η3=η4=1%。因?yàn)槿埯}的溫度上限導(dǎo)致放熱蒸汽和主蒸汽溫度差約90℃,理論做功?損失率η5=8.03%。

系統(tǒng)綜合效率η可以按如下方式進(jìn)行計(jì)算：

Η=(1–η1)×(1–η2)×(1–η3)×(1–η4)×(1–η5)

儲(chǔ)能（熱）系統(tǒng)估算的理論綜合效率約為76.7%，已和抽水蓄能機(jī)組效率相當(dāng)，優(yōu)于熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組電鍋爐調(diào)峰供熱方案。

6 Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

6.1概述

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，是我司根據(jù)新型電力系統(tǒng)下微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的要求，總結(jié)國(guó)內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，專(zhuān)門(mén)研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿(mǎn)足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及充電樁的接入，銓天候進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電樁運(yùn)行狀態(tài)及健康狀況，是一個(gè)集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)，促進(jìn)可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)；有效實(shí)現(xiàn)用戶(hù)側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，提高電力設(shè)備運(yùn)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(jì)運(yùn)行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個(gè)能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個(gè)層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

6.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

本方案遵循的標(biāo)準(zhǔn)有：

本技術(shù)規(guī)范書(shū)提供的設(shè)備應(yīng)滿(mǎn)足以下規(guī)定、法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T26802.1-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范1部分：通用要求

GB/T26806.2-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)基本平臺(tái)2部分：性能評(píng)定方法

GB/T26802.5-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范5部分：場(chǎng)地安全要求

GB/T26802.6-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范6部分：驗(yàn)收大綱

GB/T2887-2011計(jì)算機(jī)場(chǎng)地通用規(guī)范

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

GB50174-2018電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范

DL/T634.5101遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)5-101部分:傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)

DL/T634.5104遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)5-104部分:傳輸規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)技術(shù)規(guī)定

GB/T36274-2018微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

GB/T51341-2018微電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

GB/T36270-2018微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

DL/T1864-2018獨(dú)立型微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行規(guī)范

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

T/CEC151-2018并網(wǎng)型交直流混合微電網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)規(guī)范

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

T/CEC153-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)負(fù)荷管理技術(shù)導(dǎo)則

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行規(guī)范

T/CEC5005-2018微電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范

NB/T10148-2019微電網(wǎng)1部分：微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則

NB/T10149-2019微電網(wǎng)2部分：微電網(wǎng)運(yùn)行導(dǎo)則

6.3適用場(chǎng)合

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

6.4型號(hào)說(shuō)明

6.5系統(tǒng)配置

6.5.1系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層

6.6系統(tǒng)功能

6.6.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機(jī)界面友好，應(yīng)能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(hào)。其中，各子系統(tǒng)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(shù)、頻率和正向有功電能累計(jì)值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開(kāi)關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)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(chǔ)能荷電狀態(tài)]及發(fā)電單元與儲(chǔ)能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)告警，并支持定期的電池維護(hù)。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面，包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電樁及總體負(fù)荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求，也可將充電，儲(chǔ)能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。

圖2系統(tǒng)主界面

子界面主要包括系統(tǒng)主接線(xiàn)圖、光伏信息、風(fēng)電信息、儲(chǔ)能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。

6.6.1.1光伏界面

圖3光伏系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測(cè)及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

6.6.1.2儲(chǔ)能界面

圖4儲(chǔ)能系統(tǒng)界面

本界面主要用來(lái)展示本系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝機(jī)容量、儲(chǔ)能當(dāng)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(chǔ)能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

本界面主要用來(lái)展示對(duì)PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開(kāi)關(guān)機(jī)、運(yùn)行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。

圖6儲(chǔ)能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來(lái)展示對(duì)BMS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要包括電芯電壓、溫度保護(hù)限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖7儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。

圖8儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

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

圖9儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時(shí)針對(duì)直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖10儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

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

圖11儲(chǔ)能電池狀態(tài)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)BMS狀態(tài)信息，主要包括儲(chǔ)能電池的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等，同時(shí)展示當(dāng)前儲(chǔ)能電池的SOC信息。

圖12儲(chǔ)能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)電池簇信息，主要包括儲(chǔ)能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當(dāng)前電芯的Z大、Z小電壓、溫度值及所對(duì)應(yīng)的位置。

6.6.1.3風(fēng)電界面

圖13風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機(jī)直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

6.6.1.4充電樁界面

圖14充電樁界面

本界面用來(lái)展示對(duì)充電樁系統(tǒng)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(fèi)用，變化曲線(xiàn)、各個(gè)充電樁的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

6.6.1.5視頻監(jiān)控界面

圖15微電網(wǎng)視頻監(jiān)控界面

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

6.6.1.6發(fā)電預(yù)測(cè)

系統(tǒng)應(yīng)可以通過(guò)歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、未來(lái)天氣預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測(cè)，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測(cè)可進(jìn)行人工輸入或者自動(dòng)生成發(fā)電計(jì)劃，便于用戶(hù)對(duì)該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖16光伏預(yù)測(cè)界面

6.6.1.7策略配置

系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時(shí)電價(jià)信息，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計(jì)劃、需量控制、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。

圖17策略配置界面

6.6.2運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢(xún)各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備Z定時(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(wú)功功率、正向有功電能等。

圖18運(yùn)行報(bào)表

6.6.3實(shí)時(shí)報(bào)警

應(yīng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能，系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)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(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動(dòng)作或事故跳閘時(shí)應(yīng)能發(fā)出告警，應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示告警事件或跳閘事件，包括保護(hù)事件名稱(chēng)、保護(hù)動(dòng)作時(shí)刻；并應(yīng)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

6.6.4歷史事件查詢(xún)

應(yīng)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)、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(chǔ)和管理，方便用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、事故分析。

圖20歷史事件查詢(xún)

6.6.5電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

應(yīng)可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。

1）在供電系統(tǒng)主界面上應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度B分B和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度B分B和正序/負(fù)序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)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(tǒng)應(yīng)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(zhǎng)閃變值；應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動(dòng)曲線(xiàn)、短閃變曲線(xiàn)和長(zhǎng)閃變曲線(xiàn)；應(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計(jì)量：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無(wú)功功率和視在功率；應(yīng)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(yīng)能提供有功負(fù)荷曲線(xiàn)，包括日有功負(fù)荷曲線(xiàn)（折線(xiàn)型）和年有功負(fù)荷曲線(xiàn)（折線(xiàn)型）；

5）電壓暫態(tài)監(jiān)測(cè)：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(tǒng)應(yīng)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(tǒng)應(yīng)能查看相應(yīng)暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

6）電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計(jì)整2h存儲(chǔ)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括均值、Z大值、Z小值、95%概率值、方均根值。

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

圖21微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

6.6.6遙控功能

應(yīng)可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預(yù)置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時(shí)執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

圖22遙控功能

6.6.7曲線(xiàn)查詢(xún)

應(yīng)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(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線(xiàn)。

6.6.8統(tǒng)計(jì)報(bào)表

具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶(hù)可以自由查詢(xún)自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線(xiàn)用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。對(duì)微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析；具備對(duì)微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時(shí)間、年停電次數(shù)等分析；具備對(duì)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(tǒng)計(jì)報(bào)表

6.6.8.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(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(xiàn)診斷設(shè)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(shè)備或元件及其故障部位。

圖25微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?/span>

本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)?，包括系統(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計(jì)等信息。

6.6.8.2通信管理

可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)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(cè)。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)管理系統(tǒng)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(shè)備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應(yīng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

6.6.8.3用戶(hù)權(quán)限管理

應(yīng)具備設(shè)置用戶(hù)權(quán)限管理功能。[5]通過(guò)用戶(hù)權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控操作，運(yùn)行參數(shù)修改等）?？梢远x不同級(jí)別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

6.6.8.4故障錄波

應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過(guò)程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過(guò)對(duì)這些電氣量的分析、比較，對(duì)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)安全運(yùn)行水平有著重要作用。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(jì)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。

6.6.8.5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(shù)據(jù)，包括開(kāi)關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測(cè)量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

用戶(hù)可自定義事故追憶的啟動(dòng)事件，當(dāng)每個(gè)事件發(fā)生時(shí)，存儲(chǔ)事故前*個(gè)掃描周期及事故后10個(gè)掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動(dòng)事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶(hù)Z定和隨意修改。

圖29事故追憶

7硬件及其配套產(chǎn)品

8 機(jī)組儲(chǔ)能投資及收益

投資估算靜態(tài)價(jià)格水平年按2022年D一季度核算，靜態(tài)投資約為3,500萬(wàn)元，動(dòng)態(tài)投資約為3,650萬(wàn)元。投資內(nèi)部收益率(所得稅前)IRR≈19.49%，項(xiàng)目投資回收期所得稅前后分別為5.13年和5.49年。本項(xiàng)目可以由電廠獨(dú)立投資運(yùn)營(yíng)也可采取與項(xiàng)目方合作的方式投資運(yùn)營(yíng)，項(xiàng)目方與電廠擬定的利益參考分配原則：項(xiàng)目投產(chǎn)后，項(xiàng)目公司按用實(shí)際電費(fèi)與電廠結(jié)算，電廠按用實(shí)際用熱費(fèi)與項(xiàng)目公司結(jié)算。投產(chǎn)后設(shè)備交由電廠托管。從電網(wǎng)掙取的調(diào)峰輔助服務(wù)費(fèi)用，在扣除上述成本后，按實(shí)際所得的調(diào)峰輔助服務(wù)費(fèi)作為總額，項(xiàng)目公司按一定比例支付給電廠。在項(xiàng)目交由電廠托管后，電廠每年可以從項(xiàng)目公司取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)甲乙雙方利益共贏。

表1投資及收益表

9機(jī)組儲(chǔ)能改造前景

近年來(lái)在減碳和環(huán)保的背景下新能源產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，新能源發(fā)電負(fù)荷的不穩(wěn)定性又給電網(wǎng)的穩(wěn)定性和承載帶來(lái)了一定沖擊，產(chǎn)生棄電現(xiàn)象，造成大量能量浪費(fèi)。其主要原因之一就是儲(chǔ)能容量小、技術(shù)落后，現(xiàn)有機(jī)組儲(chǔ)能容量無(wú)法滿(mǎn)足電網(wǎng)對(duì)功率補(bǔ)償和功率平滑的需求。機(jī)組儲(chǔ)能的發(fā)展已成為新能源開(kāi)發(fā)的重要輔助。

隨著電力需求逐年增長(zhǎng)，用電高峰和低谷的負(fù)荷差距越來(lái)越大,火電機(jī)組進(jìn)行儲(chǔ)能（熱）改造，將J大地提高其深度調(diào)峰能力，尤其是能解決常規(guī)改造方案存在鍋爐系統(tǒng)效率降低和輔機(jī)空轉(zhuǎn)率增加的瓶頸問(wèn)題[5]同時(shí)機(jī)組儲(chǔ)能（熱）改造后可以提高機(jī)組供熱能力，機(jī)組調(diào)峰能力的增強(qiáng)以及老機(jī)組延壽使用方面能夠產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。未來(lái)，在此基礎(chǔ)上可以發(fā)展更具前景的光熱電站。

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