安科瑞魯一揚(yáng)15821697760

【摘要】在當(dāng)今時(shí)代，社會(huì)高速發(fā)展之際，能源需求持續(xù)攀升、環(huán)境污染愈發(fā)嚴(yán)峻、自然資源漸趨緊缺，這些棘手難題迫切呼喚創(chuàng)新性解決方案，以護(hù)航社會(huì)可持續(xù)前行之路。近年來(lái)，可再生能源與分布式能源備受矚目，太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源潛力巨大，既能提供清潔電力、削減對(duì)有限自然資源的依賴，又可降低能源生產(chǎn)所致污染，卻飽受波動(dòng)性與不確定性困擾，在此背景下，虛擬電廠概念應(yīng)運(yùn)而生。

【關(guān)鍵詞】虛擬電廠；儲(chǔ)能技術(shù)；應(yīng)用

0.引言

在當(dāng)今社會(huì)的迅猛發(fā)展下，我們不可避免地面臨與日俱增的能源需求、嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題以及日益緊缺的自然資源帶來(lái)的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)需要我們尋找創(chuàng)新的解決方案，以確保社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。近年來(lái)，可再生能源成為了一個(gè)備受關(guān)注的話題，與此同時(shí)分布式能源也逐漸嶄露頭角。可再生能源如太陽(yáng)能和風(fēng)能等具有巨大的潛力，它們可以為社會(huì)提供清潔的電力，減少人類對(duì)有限自然資源的依賴，并降低能源生產(chǎn)帶來(lái)的環(huán)境污染。然而，可再生能源的波動(dòng)性和不確定性問(wèn)題一直是困擾電力系統(tǒng)的挑戰(zhàn)之一。在這個(gè)背景下，虛擬電廠的概念應(yīng)運(yùn)而生。

虛擬電廠是一種*進(jìn)的電力系統(tǒng)管理方法，它可以協(xié)調(diào)控制分布式電源（如太陽(yáng)能電池和風(fēng)力發(fā)電機(jī)等），并有效地管理能量流向，以支持電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。虛擬電廠的關(guān)鍵之一是儲(chǔ)能裝置。這些裝置可以儲(chǔ)存多余的能源，以便在需要時(shí)釋放，從而彌補(bǔ)可再生能源的波動(dòng)性。這不僅可以提高電力系統(tǒng)的可靠性，還可以降低對(duì)傳統(tǒng)發(fā)電方式的依賴，減少環(huán)境污染。此外，儲(chǔ)能裝置還可以提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，因?yàn)樗鼈兛梢栽诟叻鍟r(shí)段釋放儲(chǔ)存的能量，從而減少高成本的峰值電力需求。

1.虛擬電廠概述

虛擬電廠作為前沿電力管理理念，依托分布式電力管理系統(tǒng)，整合分散分布的電源（涵蓋太陽(yáng)能光伏、風(fēng)能、小型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)等）、可控電源（像電動(dòng)汽車充電樁、分布式儲(chǔ)能設(shè)備），凝聚為龐大虛擬可控信息集合體，深度影響電網(wǎng)運(yùn)行與調(diào)度，巧妙化解智能電網(wǎng)與分布式電網(wǎng)應(yīng)用沖突。智能電網(wǎng)聚焦數(shù)據(jù)分析、遠(yuǎn)程管控，力促電網(wǎng)高效與可管；分布式電網(wǎng)側(cè)重本地能源產(chǎn)銷，旨在減損輸電、強(qiáng)化電網(wǎng)彈性，虛擬電廠融合二者優(yōu)勢(shì)，其構(gòu)成模式別具一格（詳見圖1）

2.儲(chǔ)能技術(shù)

2.1儲(chǔ)能技術(shù)的內(nèi)涵

電能儲(chǔ)存乃儲(chǔ)能技術(shù)核心，借助介質(zhì)（電池、超級(jí)電容器、壓縮空氣儲(chǔ)能、重力儲(chǔ)能等）與設(shè)備（充電/放電系統(tǒng)、逆變器、控制系統(tǒng)），實(shí)現(xiàn)能量跨時(shí)刻轉(zhuǎn)化利用，兼具應(yīng)急供能、助力電網(wǎng)削峰填谷之能，有效平衡電力供需、強(qiáng)化電網(wǎng)穩(wěn)定性，為可再生能源大規(guī)模接入筑牢根基。

2.2儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用方向

（1）電化學(xué)儲(chǔ)能

在電力領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)顯著，適用性寬泛，適配家庭、商業(yè)、工業(yè)多元場(chǎng)景，按需定制拓展；能量轉(zhuǎn)化效率出眾，電能存儲(chǔ)損耗低微；使用壽命長(zhǎng)久，性能持久穩(wěn)定；充放電靈活高效，可依需求快速響應(yīng)輔助服務(wù)或穩(wěn)速蓄電，重量輕便、便攜性佳。

（2）機(jī)械儲(chǔ)能

以抽水蓄能為典型，依勢(shì)能、動(dòng)能轉(zhuǎn)化存電發(fā)電，電力盈余時(shí)抽水蓄能，需求攀升時(shí)放水釋能，響應(yīng)迅速穩(wěn)電網(wǎng)，然廠址遴選復(fù)雜、投資高昂、工期漫長(zhǎng)是其短板。

（3）電磁儲(chǔ)能

含超導(dǎo)磁儲(chǔ)能與超級(jí)電容器儲(chǔ)能，前者借超導(dǎo)線圈速轉(zhuǎn)能量、功率密度高、耗能低微、充放高效；后者（分雙電層、超級(jí)電容器儲(chǔ)能）快速充放、功率密度大、效率卓越、安全穩(wěn)靠。

3儲(chǔ)能技術(shù)在虛擬電廠中的應(yīng)用

3.1在儲(chǔ)能技術(shù)的作用下提高可再生能源利用率

虛擬電廠運(yùn)營(yíng)常遇可再生能源（風(fēng)電、光伏）產(chǎn)量隨天氣、時(shí)節(jié)、時(shí)段波動(dòng)且難預(yù)測(cè)難題，儲(chǔ)能設(shè)備登場(chǎng)可化挑戰(zhàn)為機(jī)遇。能源過(guò)剩時(shí)存儲(chǔ)，匱乏時(shí)釋放，靈活調(diào)配削減波動(dòng)與不確定性，借實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管控儲(chǔ)能，敏銳應(yīng)對(duì)能源產(chǎn)量起伏，穩(wěn)固虛擬電廠運(yùn)行根基，提升可再生能源利用效能。

3.2在儲(chǔ)能技術(shù)的作用下提升虛擬電廠的電能質(zhì)量

虛擬電廠運(yùn)行不乏電能質(zhì)量憂患，諧波干擾尤甚，損害設(shè)備、殃及系統(tǒng)。儲(chǔ)能技術(shù)攜逆變器“出戰(zhàn)”，逆變器可依需求轉(zhuǎn)換電能、輸出反向諧波電流抵消干擾，還能于發(fā)電與負(fù)荷失衡致頻率偏差時(shí)，靈活釋能吸能平衡偏差、穩(wěn)保供電，護(hù)航系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。

3.3在儲(chǔ)能技術(shù)的作用下提升虛擬電廠供電可靠性

可再生能源易受環(huán)境左右，發(fā)電“看天吃飯”，電網(wǎng)故障亦時(shí)有發(fā)生，儲(chǔ)能技術(shù)宛如“定海神針”。能源富足時(shí)儲(chǔ)備，遇太陽(yáng)能被遮、風(fēng)力不足或電網(wǎng)故障，及時(shí)“補(bǔ)位”供電，無(wú)縫切換、持續(xù)供能，對(duì)關(guān)鍵設(shè)施、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等意義非凡。

4.Acrel-2000ES儲(chǔ)能柜能量管理系統(tǒng)

4.1系統(tǒng)概述

安科瑞Acrel - 2000ES儲(chǔ)能EMS，聚焦工商業(yè)儲(chǔ)能柜、集裝箱研發(fā)，集儲(chǔ)能監(jiān)控管理大成，涵蓋設(shè)備詳盡資訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)全流程處理（采集、存儲(chǔ)、查詢、分析等）、可視化監(jiān)控、告警、報(bào)表生成，且在高級(jí)應(yīng)用層支持能量調(diào)度，適配多類控制策略（計(jì)劃曲線、削峰填谷等）。

4.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-2000ES，可通過(guò)直采或者通過(guò)通訊管理或串口服務(wù)器將儲(chǔ)能柜或者儲(chǔ)能集裝箱內(nèi)部的設(shè)備接入系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下：

4.3系統(tǒng)功能

4.3.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

界面親和，呈現(xiàn)儲(chǔ)能柜狀態(tài)，監(jiān)測(cè)PCS、BMS及環(huán)境參數(shù)（電參量、溫濕度），展示故障、收益等信息。

4.3.2設(shè)備監(jiān)控

緊盯PCS、BMS、電表等設(shè)備狀態(tài)與模式，精細(xì)管控各設(shè)備參數(shù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)與異常告警。

PCS監(jiān)控：滿足儲(chǔ)能變流器的參數(shù)與限值設(shè)置；運(yùn)行模式設(shè)置；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能變流器交直流側(cè)電壓、電流、功率及充放電量參數(shù)的采集與展示；實(shí)現(xiàn)PCS通訊狀態(tài)、啟停狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)、異常告警等狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

BMS監(jiān)控：滿足電池管理系統(tǒng)的參數(shù)與限值設(shè)置；實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池的電芯、電池簇的溫度、電壓、電流的監(jiān)測(cè)；實(shí)現(xiàn)電池充放電狀態(tài)、電壓、電流及溫度異常狀態(tài)的告警。

空調(diào)監(jiān)控：滿足環(huán)境溫度的監(jiān)測(cè)，可根據(jù)設(shè)置的閾值進(jìn)行空調(diào)溫度的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空調(diào)的運(yùn)行狀態(tài)及溫濕度數(shù)據(jù)，以曲線形式進(jìn)行展示。

UPS監(jiān)控：滿足UPS的運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)電參量監(jiān)測(cè)。

4.3.3曲線報(bào)表

系統(tǒng)能夠?qū)CS充放電功率曲線、SOC變換曲線、及電壓、電流、溫度等歷史曲線的查詢與展示。

4.3.4策略配置

滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)的配置、電價(jià)參數(shù)與時(shí)段的設(shè)置、控制策略的選擇。目前支持的控制策略包含計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制等。

4.3.5實(shí)時(shí)報(bào)警

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)告警功能，系統(tǒng)能夠?qū)?chǔ)能充放電越限、溫度越限、設(shè)備故障或通信故障等事件發(fā)出告警。

4.3.6事件查詢統(tǒng)計(jì)

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，溫濕度、電壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

4.3.7遙控操作

可以通過(guò)每個(gè)設(shè)備下面的紅色按鈕對(duì)PCS、風(fēng)機(jī)、除濕機(jī)、空調(diào)控制器、照明等設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制，但是當(dāng)設(shè)備未通信上時(shí)，控制按鈕會(huì)顯示無(wú)效狀態(tài)。

4.3.8用戶權(quán)限管理

儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶權(quán)限管理功能。通過(guò)用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控的操作，數(shù)據(jù)庫(kù)修改等）。可以定義不同級(jí)別用戶的登錄名、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。

5.相關(guān)平臺(tái)部署硬件選型清單

設(shè)備	型號(hào)	圖片	說(shuō)明
儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)	Acrel-2000ES		實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，統(tǒng)計(jì)分析、異常告警、優(yōu)化控制、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等； 策略控制:計(jì)劃曲線、需量控制、削峰填谷、備用電源等。
觸摸屏電腦	PPX-133L		1)承接系統(tǒng)軟件 2)可視化展示:顯示系統(tǒng)運(yùn)行信息
交流計(jì)量表計(jì)	DTSD1352		集成電力參量及電能計(jì)量及考核管理，提供各類電能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。具有諧波與總諧波含量檢測(cè)，帶有開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出可實(shí)現(xiàn)“遙信”和“遙控”功能，并具備報(bào)警輸出。帶有RS485通信接口，可選用MODBUS-RTU或DL/T645協(xié)議。
直流計(jì)量表計(jì)	DJSF1352		表可測(cè)量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率以及正反向電能等;具有紅外通訊接口和RS-485通訊接口，同時(shí)支持Modbus-RTU協(xié)議和DLT645協(xié)議;可帶繼電器報(bào)警輸出和開關(guān)量輸入功能。
溫度在線監(jiān)測(cè)裝置	ARTM-8		適用于多路溫度的測(cè)量和控制，支持測(cè)量8通道溫度;每一通道溫度測(cè)量對(duì)應(yīng)2段報(bào)警，繼電器輸出可以任意設(shè)置報(bào)警方向及報(bào)警值。
通訊管理機(jī)	ANet-2E8S1		能夠根據(jù)不同的采集規(guī)約進(jìn)行水表、氣表、電表、微機(jī)保護(hù)等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)采集匯總；提供規(guī)約轉(zhuǎn)換、透明轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)加密壓縮、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、邊緣計(jì)算等多項(xiàng)功能；實(shí)時(shí)多任務(wù)并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，可多鏈路上送平臺(tái)據(jù)。
串口服務(wù)器	Aport		功能:轉(zhuǎn)換“輔助系統(tǒng)”的狀態(tài)數(shù)據(jù)，反饋到能量管理系統(tǒng)中。1)空調(diào)的開關(guān)，調(diào)溫，及完全斷電(二次開關(guān)實(shí)現(xiàn))；2)上傳配電柜各個(gè)空開信號(hào)；3)上傳UPS內(nèi)部電量信息等；4)接入電表、BSMU等設(shè)備
遙信模塊	ARTU-KJ8		1)反饋各個(gè)設(shè)備狀態(tài)，將相關(guān)數(shù)據(jù)到串口服務(wù)器；2)讀消防1/0信號(hào)，并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(關(guān)機(jī)、事件上報(bào)等)；3)采集水浸傳感器信息，并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(水浸信號(hào)事件上報(bào))；4)讀取門禁程傳感器信息，并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(門禁事件上報(bào))。

6.結(jié)束語(yǔ)

可再生能源于電力系統(tǒng)恰似明珠，潛力無(wú)窮，然波動(dòng)性與不確定性如蔽障。儲(chǔ)能技術(shù)恰似妙手，施于虛擬電廠，平抑能源波動(dòng)、提效利用、優(yōu)電能質(zhì)量、強(qiáng)供電可靠，為清潔能源廣用、可持續(xù)能源發(fā)展鋪就通途，前景可期。

參考文獻(xiàn)

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審核編輯 黃宇