郭子健

（深圳庫博能源科技有限公司，廣東深圳518057）

面對(duì)社會(huì)日益增長(zhǎng)的電力需求，規(guī)?；娋W(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能成為發(fā)展趨勢(shì)，儲(chǔ)能系統(tǒng)豐富電網(wǎng)運(yùn)行的電力服務(wù)內(nèi)容，提供調(diào)峰、備用等電網(wǎng)運(yùn)行服務(wù)，提升電力系統(tǒng)的靈活應(yīng)用性、安全使用性，降低電力運(yùn)行儲(chǔ)備成本，增加電力運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益，有助于推進(jìn)電網(wǎng)體制管理的改革發(fā)展，促進(jìn)規(guī)?；瘻y(cè)能電站監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用。電站儲(chǔ)能系統(tǒng)是電網(wǎng)運(yùn)行的重要部分，可以調(diào)節(jié)用電峰值，控制電能存儲(chǔ)，增強(qiáng)電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)性，促使能源新業(yè)態(tài)快速發(fā)展。

1 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與規(guī)?；瘍?chǔ)能的應(yīng)用分析

1．1 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)組成

電池儲(chǔ)能系統(tǒng)是電能產(chǎn)生－輸送－應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，儲(chǔ)存系統(tǒng)的有效應(yīng)用可以穩(wěn)定電網(wǎng)的運(yùn)行，保證電能系統(tǒng)可以靈活應(yīng)用，促進(jìn)規(guī)模化電網(wǎng)快速發(fā)展。一般情況下，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)由三部分組成，分別是電池堆、電池管理系統(tǒng)、儲(chǔ)能變流器，如圖1，儲(chǔ)能器單體電流通過內(nèi)部串聯(lián)、并聯(lián)的連接方式形成電池堆，并且經(jīng)過儲(chǔ)能變流器的電流轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)DC／AC電流變換，促使電能可以雙向流動(dòng)，完成電池儲(chǔ)能與釋能的雙向操作，實(shí)現(xiàn)充放電流程。電池管理系統(tǒng)可以有效監(jiān)控電池堆的運(yùn)行過程，如針對(duì)電流、電壓、溫度等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控、檢測(cè)，若出現(xiàn)過流、過壓、過熱等運(yùn)行情況，電池管理系統(tǒng)可以快速作出反應(yīng)，保護(hù)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行［1］。

圖1 電池儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1．2 規(guī)模化儲(chǔ)能應(yīng)用分析

清潔能源的應(yīng)用成為能源研發(fā)趨勢(shì)，利用可再生能源可以有效解決電網(wǎng)能源短缺問題，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)規(guī)?；瘍?chǔ)能，涵蓋電網(wǎng)頻率控制、削峰填谷、新能源接納等多種功能，促使電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，因此規(guī)?；瘍?chǔ)能未來應(yīng)用包括3種類型，如電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)，通過調(diào)頻機(jī)組快速準(zhǔn)確地響應(yīng)調(diào)度指令來維護(hù)電網(wǎng)安全，降低火電調(diào)頻帶來的環(huán)境污染問題。新能源并網(wǎng)，通過儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展將新能源改變?yōu)榭煽刂频碾娫矗龠M(jìn)新能源的開發(fā)利用，改善能源的出力特性；削峰填谷，高峰期用電多電價(jià)高，低谷期用電少電價(jià)低，容易產(chǎn)生峰谷矛盾，為此儲(chǔ)能電站可以低谷期存電、高峰期放電，滿足電能供應(yīng)的峰谷需求，緩解供電不平衡引發(fā)的問題［2］。

2 電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)體系架構(gòu)與建設(shè)特點(diǎn)

2．1 電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)體系架構(gòu)

電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)可以連接電網(wǎng)調(diào)度與儲(chǔ)能系統(tǒng)，通過控制儲(chǔ)能變流器及電池堆運(yùn)行狀態(tài)、升壓變單元運(yùn)行、并網(wǎng)開關(guān)狀態(tài)、并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量和電能量等信息，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)監(jiān)控，同時(shí)快速準(zhǔn)確地響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)節(jié)指令，并分配指令到各個(gè)電力儲(chǔ)能支路，通過運(yùn)行數(shù)據(jù)分析監(jiān)控儲(chǔ)能系統(tǒng)工作狀態(tài)，保證儲(chǔ)能系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。通常，儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)包括采集處理儲(chǔ)能回路的數(shù)據(jù)信息、優(yōu)化儲(chǔ)能回路的正常運(yùn)行與控制、優(yōu)化儲(chǔ)能回路的計(jì)劃運(yùn)行與經(jīng)濟(jì)調(diào)度，具備數(shù)據(jù)收集分析功能，針對(duì)電網(wǎng)儲(chǔ)能回路問題可以快速做出響應(yīng)，從而提高電網(wǎng)儲(chǔ)能監(jiān)控力度。

2．2 電網(wǎng)儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)特點(diǎn)

電網(wǎng)儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)縱向分不同層，橫向分不同區(qū)，建設(shè)模式以計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為主，一般分為三層，分別是間隔層、站控層以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備層，每層都可以通過通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，有助于監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息采集、監(jiān)控。其中站控層采用雙星形網(wǎng)絡(luò)，是數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)、查詢的重要部分，由數(shù)臺(tái)計(jì)算機(jī)組成，可以進(jìn)行人機(jī)界面，實(shí)時(shí)收集相關(guān)數(shù)據(jù)，集中監(jiān)管電網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢與計(jì)量，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控，借助網(wǎng)絡(luò)與儲(chǔ)能回路實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)通信及數(shù)據(jù)信息交換，有利于提高監(jiān)控系統(tǒng)快速響應(yīng)能力［3］。

3 規(guī)?；娋W(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究

3．1 通信架構(gòu)與通信協(xié)議的應(yīng)用思考

規(guī)?；娋W(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站包括電池管理系統(tǒng)、儲(chǔ)能變流器，是監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行通信的重要部位，三者一般采用相同的通信的方式，方便電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息的收集分析，針對(duì)不同通信方式情況，若采用響應(yīng)速度快的直接通信方式IEC104規(guī)約，可以遵從規(guī)約，減少通信延時(shí)，提高通信的質(zhì)量，若采用規(guī)約轉(zhuǎn)換器的方式進(jìn)行通信，容易降低電網(wǎng)通信效率，增加通信故障發(fā)生率，即時(shí)響應(yīng)效果不理想，難以滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)滿充滿放的快速響應(yīng)機(jī)制，影響監(jiān)控系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，為此可以根據(jù)實(shí)際情況取消采用規(guī)約轉(zhuǎn)換器進(jìn)行通信的方式，通過全網(wǎng)絡(luò)式IEC104規(guī)約進(jìn)行電網(wǎng)通信，促進(jìn)儲(chǔ)能系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高監(jiān)控系統(tǒng)的通信質(zhì)量，提升規(guī)?；娋W(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站的可靠性，實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)架構(gòu)，方便監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息收集分析，調(diào)節(jié)命令的輸送執(zhí)行［4］。

互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議的應(yīng)用需要考慮統(tǒng)一性，可以依據(jù)IEC61850進(jìn)行建模與通信協(xié)議集，優(yōu)化建模方法，提高監(jiān)控操作效率，增強(qiáng)監(jiān)控系統(tǒng)與電池管理系統(tǒng)、儲(chǔ)能變流器的互相操作性，方便監(jiān)控系統(tǒng)驗(yàn)收信號(hào)，收集數(shù)據(jù)信息，提升通信調(diào)試工作質(zhì)量，降低通信協(xié)議對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的干擾，加強(qiáng)監(jiān)控系統(tǒng)的協(xié)調(diào)管理。

3．2 界面展示與功率控制的應(yīng)用思考

儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)功能強(qiáng)，界面展示豐富，既可以展現(xiàn)電站簡(jiǎn)介、電站通信拓?fù)?、?chǔ)能單元系統(tǒng)、電氣接線等結(jié)構(gòu)，還可以深度展示不同的儲(chǔ)能元素信息，如電堆、儲(chǔ)能變流器，方便工作人員直接獲取特有儲(chǔ)能元素的狀態(tài)信息，針對(duì)儲(chǔ)能變流器可以使用不同的顏色直觀展現(xiàn)停機(jī)、待機(jī)、故障、充放電等運(yùn)行狀態(tài)，優(yōu)化監(jiān)控系統(tǒng)信息處理效果，加強(qiáng)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控力度，全景展示電池組的充放電過程的上升、下降變化情況，有效呈現(xiàn)電池組的使用狀態(tài)。如界面關(guān)于電池組的圖元展示，可以充分展現(xiàn)出電池組的狀態(tài)組合，若圖元是橘黃色的跑動(dòng)狀態(tài)，那么電池組正在充電，若電池組充電20%，圖元展示為電池組上限跑動(dòng)，幫助工作人員把握電池組充電情況，若電池是放電狀態(tài)，則圖元是綠色的跑動(dòng)態(tài)，若電池組電量?jī)?chǔ)存為80%，那么圖元在電池組下限進(jìn)行綠色跑動(dòng)。

儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備充分控制功能，及時(shí)應(yīng)對(duì)電力儲(chǔ)能問題，為此可以對(duì)儲(chǔ)能變流器進(jìn)行統(tǒng)一啟動(dòng)、停機(jī)處理，增加監(jiān)控系統(tǒng)快速轉(zhuǎn)換充放電模式，一鍵啟動(dòng)轉(zhuǎn)化功能，監(jiān)控系統(tǒng)隨時(shí)可以根據(jù)電能儲(chǔ)存情況進(jìn)行充電、放電流程，節(jié)約操作時(shí)間，提高監(jiān)控操作效率。

3．3 儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)中安全機(jī)制的應(yīng)用思考

儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)需要考慮安全問題，保護(hù)電池組不受影響，預(yù)防故障問題影響電池組的使用性能，為此儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備中斷電池管理系統(tǒng)與儲(chǔ)能變流器的功能，一旦兩者發(fā)生故障，儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)可以直接進(jìn)行通信中斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組的保護(hù)，避免電池組在不受控的情況下，過充導(dǎo)致火災(zāi)或者是過放縮短電池組的壽命，此時(shí)儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)采取中斷措施避免電池組通流。此外，儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、儲(chǔ)能變流器分別被檢測(cè)到通信中斷時(shí)，需要及時(shí)將儲(chǔ)能變流器轉(zhuǎn)為停機(jī)、待機(jī)狀態(tài)，保證電池組沒有電流通過，斷開電池組功率通道的連接，降低事故故障對(duì)電池組壽命的影響，減少成本損失。

儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)可以進(jìn)行全站緊急停機(jī)操作，全面控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，一旦某些儲(chǔ)能電站出現(xiàn)事故引發(fā)全站危機(jī)，還可以根據(jù)全站緊急停機(jī)功能控制儲(chǔ)能設(shè)備停運(yùn)，減少事故對(duì)全站設(shè)備的影響，方便后續(xù)針對(duì)性維修維護(hù)，加強(qiáng)安全事故集中管理，提高儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)對(duì)事故的能力，降低事故損失。

4 結(jié)束語

儲(chǔ)能電站監(jiān)控系統(tǒng)可以有效監(jiān)控電池組、電池管理系統(tǒng)、儲(chǔ)能變流器的運(yùn)行狀態(tài)，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采集處理各設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，保證儲(chǔ)能系統(tǒng)可以正常運(yùn)行，滿足人們對(duì)電力的需求，如削峰填谷的應(yīng)用，儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集，在用電低谷期儲(chǔ)備電能，高峰期釋放電能，借助電價(jià)差，增加經(jīng)濟(jì)收益，優(yōu)化儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)的商業(yè)運(yùn)營(yíng)。此外，加強(qiáng)監(jiān)控系統(tǒng)的安全考慮，規(guī)范監(jiān)控系統(tǒng)的控制功能，健全安全機(jī)制，降低安全事故對(duì)電池組等設(shè)備的影響，提高儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)對(duì)事故的能力。