任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘 要：用戶側(cè)儲能項目是指在用戶端（如家庭、商業(yè)建筑或工業(yè)設(shè)施）部署儲能系統(tǒng)，以實現(xiàn)能量的高效管理和利用。隨著可再生能源的快速發(fā)展，尤其是太陽能和風(fēng)能的普及，用戶側(cè)儲能項目越來越受到關(guān)注，其主要目的是通過儲存多余的清潔能源，降低用戶的電費支出，提高能源利用效率，并增強電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在保障電力系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行的過程中，引入一套電力監(jiān)控系統(tǒng)很有必要，本文介紹了安科瑞在浙江某7MW/14MWh用戶側(cè)儲能項目中提供的整體方案，包括二次分散裝置、二次設(shè)備預(yù)制艙內(nèi)部分屏柜、調(diào)度自動化設(shè)備以及一套Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：用戶側(cè)儲能；方案配置；電力監(jiān)控

1. 項目設(shè)計

該用戶側(cè)儲能項目共建設(shè)兩套3.5MW/7MWh儲能系統(tǒng)，其中第一套儲能系統(tǒng)接入用戶專線一，第二套儲能系統(tǒng)接入用戶專線二。以專線一為例，新建儲能站包括10kv計量柜、PT柜、開關(guān)柜、出線柜等，裝機容量為3.5MW/7MWh，一次設(shè)備共有1臺3450kW干式升壓變，2臺1725kW儲能變流器，2座3.58MWh儲能電池艙，1臺200kVA站用變，逆變交流電壓由690V升壓至10KV接入用戶10kv母線，專線二建設(shè)同專線一。另外儲能站信息通過中國電信虛擬專用網(wǎng)絡(luò)方式（VPN）接入新一代系統(tǒng)安全接入?yún)^(qū)，經(jīng)無線上傳寧波調(diào)度中心，同時將數(shù)據(jù)上傳給總包方云平臺。

圖1.1 專線一儲能站電氣圖

圖1.2 1#開關(guān)站接線圖

圖1.3 專線二儲能站電氣圖

圖1.4 2#開關(guān)站接線圖

2. 技術(shù)方案

本項目系統(tǒng)配置了Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對用戶側(cè)儲能電站的集中管理，包括設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測、故障報警、運行參數(shù)設(shè)置等。

二次設(shè)備配置方案為：在每回專線的進線隔離柜上配置故障解列裝置1套、防孤島裝置1套；進線開柜上配置線路三段式過流保護裝置1套；儲能出線開關(guān)柜上配置升壓變過流保護裝量1套；母設(shè)柜上配置測控裝置1套；站用變高壓側(cè)配置站用變過流保護裝置1套；兩回進線配置電能質(zhì)量監(jiān)測裝置1套，并與公用測控及通信管理機共組1面屏。

2.1. 二次電氣設(shè)備

1）線路保護裝置

線路保護裝置主要功能是確保電氣設(shè)備的安全運行。裝置實時監(jiān)測電流、電壓等電氣參數(shù)，一旦檢測到異常，如過載、短路或接地故障，線路保護裝置會迅速切斷電源，從而防止設(shè)備損壞和火災(zāi)風(fēng)險。

2）防孤島裝置

在電網(wǎng)失電的情況下，分布式電源未能夠及時與電網(wǎng)斷開連接，會形成孤島狀態(tài)，這種狀態(tài)可能造成分布式電源不可控、電網(wǎng)恢復(fù)時的電壓和頻率不匹配等問題。防孤島裝置通過實時監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài)，一旦檢測到電網(wǎng)斷電，能夠在規(guī)定的時間內(nèi)迅速切斷分布式電源與電網(wǎng)的連接，同時，防孤島裝置還具有多種保護功能，如高頻、低頻、過電壓、低電壓保護等，能全面保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

3）故障解列裝置

裝置能夠監(jiān)測電網(wǎng)的實時狀態(tài)，一旦檢測到異常或故障信號，如短路、過載等，它會立即啟動，將故障儲能單元或設(shè)備與電網(wǎng)斷開。既能防止故障設(shè)備對電網(wǎng)造成進一步損害，也確保其他正常運行的儲能單元繼續(xù)供電，保障用戶的電力需求。

2.2. 電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置

電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置能夠?qū)崟r監(jiān)測儲能站接入電網(wǎng)后的電能質(zhì)量，包括電壓偏差、頻率偏差、諧波含量、三相不平衡度等關(guān)鍵指標。通過高精度的測量與分析，它能夠及時發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量問題，如電壓波動、諧波污染等，為運維人員提供及時的告警信息，此外，電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)記錄功能還可為后續(xù)的故障排查和電能質(zhì)量治理提供有力支持。

2.3.調(diào)度自動化設(shè)備

1）縱向加密裝置

縱向加密裝置采用先進的加密技術(shù)來確保信息在傳輸過程中的機密性和完整性。裝置具備高度的靈活性和安全性，可以根據(jù)不同需求定制加密算法和密鑰管理機制，有效應(yīng)對各種安全風(fēng)險。

2）遠動網(wǎng)關(guān)

遠動網(wǎng)關(guān)位于變電站的站控層，集成了變電站與主站系統(tǒng)之間的通信功能，能夠?qū)崿F(xiàn)變電站遠動數(shù)據(jù)的直采直送，提供數(shù)據(jù)、模型和圖形的采集、存儲、處理和傳輸服務(wù)。此外，遠動網(wǎng)關(guān)采用了先進的安全技術(shù)，如網(wǎng)絡(luò)隔離、數(shù)字證書、防火墻和數(shù)據(jù)加密等，確保通信的機密性、完整性和可靠性，是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要設(shè)備之一。

3.  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項目系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用分層分布式架構(gòu)，旨在高效、穩(wěn)定地滿足現(xiàn)代工業(yè)自動化的需求，為企業(yè)提供強有力的技術(shù)支持。系統(tǒng)主要分為三個核心部分：站控層、通信層和設(shè)備層。

站控層負責(zé)集中監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并允許操作員實時獲取系統(tǒng)信息，進行深度的數(shù)據(jù)分析和處理。

通信層是系統(tǒng)內(nèi)部信息傳遞與數(shù)據(jù)交換的橋梁，支持多樣化的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，并能根據(jù)實際應(yīng)用場景的需求和規(guī)模進行靈活配置，確保所有設(shè)備和系統(tǒng)組件能夠無縫連接、協(xié)同作業(yè)。

設(shè)備層作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)執(zhí)行單元，包含了各種關(guān)鍵的硬件設(shè)備。這些設(shè)備不僅負責(zé)實時采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，還能根據(jù)來自上級（站控層）的指令執(zhí)行精確的控制操作，是實現(xiàn)自動化生產(chǎn)流程不ke或缺的一環(huán)

圖3.1系統(tǒng)拓撲圖

項目配置設(shè)備清單如下表所示：

表3.1 方案設(shè)備列表

4.  現(xiàn)場圖片

5. 系統(tǒng)功能

5.1.實時監(jiān)測

系統(tǒng)可以直觀的展示新建儲能站及10kV開閉所的一次系統(tǒng)圖，實時顯示采集到的各類數(shù)據(jù)，包括儲能站開關(guān)柜的電壓、電流和功率等關(guān)鍵參數(shù)，儲能箱內(nèi)空調(diào)的運行狀態(tài)和室內(nèi)外溫濕度，以及變流器升壓艙和開關(guān)柜內(nèi)斷路器、手車的分合狀態(tài)等。

圖5.1 實時監(jiān)測界面

5.2.網(wǎng)絡(luò)拓撲

系統(tǒng)可以實時監(jiān)視新建儲能站及10kV開閉所內(nèi)接入系統(tǒng)的設(shè)備通信狀態(tài)，能夠顯示完整的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

圖5.2 網(wǎng)絡(luò)拓撲界面

5.3. 直流屏監(jiān)測

直流屏負責(zé)將交流電轉(zhuǎn)換為滿足各類電壓和電流要求的直流電源，以確保微機保護、自動化裝置等二次設(shè)備的正常運行。系統(tǒng)通過監(jiān)測直流屏的模擬量參數(shù)和開關(guān)量狀態(tài)，能夠有效監(jiān)測和預(yù)防直流系統(tǒng)的潛在故障，保障儲能系統(tǒng)的穩(wěn)定供電，同時提高儲能站的運維效率。

圖5.3 直流屏系統(tǒng)

5.4. 調(diào)度上傳

采集到的儲能站信息通過VPN接入新一代系統(tǒng)安全接入?yún)^(qū)，再經(jīng)無線上傳寧波調(diào)度中心；同時系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)上傳至客戶云平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程集中管理和分析，提升儲能站的運行效率和安全性，增加運維效率。

圖5.4 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)

6.結(jié)語

隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，用戶側(cè)儲能項目在推動可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)中正扮演著愈發(fā)重要的角色。儲能系統(tǒng)的主要功能是幫助用戶平衡用電負荷，同時有效降低用戶電費支出，在電價波動較大的市場環(huán)境中為用戶帶來顯著的經(jīng)濟利益。此外，用戶側(cè)儲能還可以根據(jù)負荷預(yù)測和可再生能源發(fā)電情況，動態(tài)調(diào)整儲能設(shè)備的工作狀態(tài)，增強整體電力系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。在新建用戶側(cè)儲能電站中，引入電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅提升了系統(tǒng)的管理水平，也為可再生能源的高效利用奠定了堅實基礎(chǔ)。監(jiān)控系統(tǒng)可以及時識別潛在的故障風(fēng)險，并通過預(yù)警機制采取相應(yīng)的防范措施，此外，還可以優(yōu)化儲能電站的運行策略，提高能量利用效率。

參考文獻

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作者介紹：

任運業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。