王 科 陸志剛 陳 滿(mǎn) 劉 云

（1.南方電網(wǎng)科學(xué)研究院，廣東 廣州510080；2.南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司，廣東 廣州510630；3.南京四方億能電力自動(dòng)化有限公司，江蘇 南京211100）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)負(fù)荷快速增長(zhǎng)，峰谷差日益擴(kuò)大。隨著能源和環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重，中國(guó)乃至世界范圍內(nèi)對(duì)風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源的利用進(jìn)入了一個(gè)全新的發(fā)展時(shí)期。風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源大量接入電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰和系統(tǒng)安全帶來(lái)了一定的影響。儲(chǔ)能技術(shù)在電網(wǎng)側(cè)能削峰填谷，提高電網(wǎng)設(shè)備的綜合利用率；在發(fā)電側(cè)能解決新能源發(fā)電的隨機(jī)性、波動(dòng)性問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電的平滑輸出。新經(jīng)濟(jì)發(fā)展下的電網(wǎng)對(duì)儲(chǔ)能裝置有著急迫的需求，研究與應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)的重要性和緊迫性日益凸現(xiàn)［1－3］。

1 儲(chǔ)能電站概況

南方電網(wǎng)深圳寶清電池儲(chǔ)能電站是國(guó)內(nèi)首個(gè)正式投入運(yùn)行的兆瓦級(jí)電池儲(chǔ)能電站。儲(chǔ)能電站一期建設(shè)規(guī)模為：額定容量5MW×4h，額定功率5MW；二期建設(shè)規(guī)模為：額定容量10MW×4h，額定功率10MW。工程全部投產(chǎn)后，將成為世界上最大的鋰電池儲(chǔ)能電站。

儲(chǔ)能電站一期工程以PCS為單位劃分為10個(gè)儲(chǔ)能分系統(tǒng)，每個(gè)分系統(tǒng)的額定容量500kW×4h，額定功率500kW。儲(chǔ)能電站以2回10kV電纜分別接入深圳電網(wǎng)110kV碧嶺站的2段10kV母線(xiàn)，其主要功能為削峰填谷。儲(chǔ)能電站充放電功率大小隨110kV碧嶺站主變負(fù)荷變化而波動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)主變負(fù)載控制目標(biāo)。此外，儲(chǔ)能電站還將實(shí)現(xiàn)調(diào)峰調(diào)頻、電壓無(wú)功控制、孤網(wǎng)運(yùn)行等功能應(yīng)用。在這3種應(yīng)用中，儲(chǔ)能電站的充放電功率均會(huì)隨系統(tǒng)需求而變化，但每個(gè)分系統(tǒng)最大充放電功率不超過(guò)600kW，最大充放電容量不超過(guò)500kW×4h。

2 儲(chǔ)能電站信息交互的技術(shù)特點(diǎn)

整個(gè)儲(chǔ)能電站由蓄電池、電池管理系統(tǒng)（BMS）、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（PCS）、儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)等組成。為實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電站整體高級(jí)應(yīng)用功能，首先需要站內(nèi)各系統(tǒng)間進(jìn)行有效的配合與通信。其次，儲(chǔ)能電站接入110kV碧嶺變電站10kV側(cè)，部分高級(jí)控制策略需要接入碧嶺站的信息。再次，儲(chǔ)能電站還需上送必要信息到深圳供電局調(diào)度中心與調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司（儲(chǔ)能電站的運(yùn)營(yíng)單位），且兩者的側(cè)重點(diǎn)有所區(qū)別，其遠(yuǎn)動(dòng)方案需要分別考慮。

2.1 監(jiān)控系統(tǒng)與BMS的信息交互

BMS上傳蓄電池的必要信息至儲(chǔ)能站監(jiān)控系統(tǒng)用以監(jiān)視蓄電池的運(yùn)行狀態(tài)，信息內(nèi)容包含電池單體電壓和溫度、電池組端電壓、充放電電流、荷電狀態(tài)（SOC）、模塊箱溫度、蓄電池充放電相關(guān)控制參數(shù)、告警信息等。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)與PCS的信息交互

PCS上傳告警信息、開(kāi)關(guān)量、功率等信息至儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)；儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)高級(jí)控制策略下達(dá)運(yùn)行策略信息至PCS，PCS執(zhí)行這些策略。與BMS相比，監(jiān)控系統(tǒng)與PCS通信的特點(diǎn)：信息點(diǎn)規(guī)模較小，每個(gè)PCS信息點(diǎn)規(guī)模在200～400個(gè)左右，其信息點(diǎn)規(guī)模占總體規(guī)模比重很?。坏玃CS是儲(chǔ)能電站高級(jí)控制策略的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，PCS通訊的實(shí)時(shí)性要求比BMS高。因此，為了避免BMS的海量信息影響PCS通訊的實(shí)時(shí)性和可靠性，BMS通信與PCS通信應(yīng)適當(dāng)進(jìn)行隔離。

2.3 監(jiān)控系統(tǒng)與深圳供電局調(diào)度中心／調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司的信息交互

儲(chǔ)能電站項(xiàng)目按無(wú)人值守模式設(shè)計(jì)，儲(chǔ)能電站的必要信息需上送深圳供電局調(diào)度中心／調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司，同時(shí)，深圳供電局調(diào)度中心／調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司可以對(duì)儲(chǔ)能電站進(jìn)行監(jiān)視與控制，包括高級(jí)控制策略的各種參數(shù)下載、控制命令下達(dá)、模式切換、電站啟停等。

2.4 監(jiān)控系統(tǒng)與碧嶺站和電網(wǎng)控制系統(tǒng)的信息交互

儲(chǔ)能電站接入110kV碧嶺站10kV側(cè)，高級(jí)控制策略的某些應(yīng)用（如負(fù)荷實(shí)時(shí)跟蹤模式的削峰填谷應(yīng)用）需要獲取碧嶺站變壓器負(fù)載以及10kV出線(xiàn)的實(shí)時(shí)信息。這其實(shí)也是所有儲(chǔ)能電站需要解決的一個(gè)通用問(wèn)題。首先，一般儲(chǔ)能電站都獨(dú)立于變電站建設(shè)；其次，儲(chǔ)能電站都需要采集相應(yīng)接入點(diǎn)（接入110kV變電站）的實(shí)時(shí)信息。

3 儲(chǔ)能站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

根據(jù)儲(chǔ)能電站信息交互的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 儲(chǔ)能站監(jiān)控系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)示意圖

整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式架構(gòu)，按照信息流和功能，通信網(wǎng)絡(luò)分為3個(gè)部分，即監(jiān)控網(wǎng)、BMS采集網(wǎng)和PCS采集網(wǎng)。為保證整個(gè)系統(tǒng)的高可靠性，3個(gè)網(wǎng)絡(luò)都為雙網(wǎng)熱備用，監(jiān)控網(wǎng)為千兆網(wǎng)，其余2個(gè)采集網(wǎng)為百兆網(wǎng)。3個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)采用千兆連接。遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)直接從BMS采集網(wǎng)和PCS采集網(wǎng)采集向調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)的信息，滿(mǎn)足直采直送要求。

主機(jī)1、2為主備SCADA服務(wù)器兼BMS系統(tǒng)專(zhuān)用前置服務(wù)器兼操作員站，用于完成基本SCADA功能、BMS系統(tǒng)的信息采集及系統(tǒng)日常監(jiān)視、控制操作。高級(jí)應(yīng)用服務(wù)器1、2用于實(shí)現(xiàn)所有高級(jí)應(yīng)用功能，包括高級(jí)控制策略的計(jì)算和執(zhí)行等，同時(shí)實(shí)現(xiàn)PCS系統(tǒng)的信息采集和控制。

BMS系統(tǒng)通過(guò)規(guī)約轉(zhuǎn)換器接入主機(jī)。BMS系統(tǒng)與主機(jī)單獨(dú)組網(wǎng)，將BMS系統(tǒng)通訊與監(jiān)控主網(wǎng)通訊隔離開(kāi)來(lái)，避免海量BMS信息通訊對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)造成沖擊。

PCS系統(tǒng)直接接入高級(jí)應(yīng)用服務(wù)器。高級(jí)應(yīng)用功能在單獨(dú)的機(jī)器節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，可避免高級(jí)應(yīng)用功能對(duì)系統(tǒng)其他功能（如SCADA平臺(tái)功能）造成影響。

站內(nèi)其他保護(hù)測(cè)控裝置以及第三方的消防及火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、電能采集裝置、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等通過(guò)規(guī)約轉(zhuǎn)換器接入監(jiān)控主網(wǎng)［4－6］。

4 結(jié)語(yǔ)

南方電網(wǎng)深圳寶清電池儲(chǔ)能電站于2011年1月成功并網(wǎng)，標(biāo)志著中國(guó)大容量電池儲(chǔ)能集成應(yīng)用技術(shù)取得重大技術(shù)突破。儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與電池管理系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、深圳供電局調(diào)度中心、調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司、110kV碧嶺站以及電網(wǎng)控制系統(tǒng)的高效可靠的信息交互。根據(jù)信息交互的特點(diǎn)，儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)采用了多采集網(wǎng)、分層分布的架構(gòu)，設(shè)計(jì)了合理的信息流分布，使用多種信息采集方式來(lái)滿(mǎn)足不同種類(lèi)信息的實(shí)時(shí)性要求。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行驗(yàn)證，儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行穩(wěn)定，能夠?yàn)閮?chǔ)能站高級(jí)控制策略的實(shí)現(xiàn)提供功能完備、性能可靠的平臺(tái)支撐。

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