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，尤其是太陽能和風能的普及，用戶側(cè)儲能項目越來越受到關注，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、二次設備預制艙內(nèi)部分屏柜、調(diào)度自動化設備以及一套Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)。

關鍵詞：用戶側(cè)儲能；方案配置；電力監(jiān)控

1. 項目設計

該用戶側(cè)儲能項目共建設兩套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、開關柜、出線柜等，裝機容量為3.5MW/7MWh，一次設備共有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，專線二建設同專線一。另外儲能站信息通過中國電信虛擬專用網(wǎng)絡方式（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#開關站接線圖

圖1.3 專線二儲能站電氣圖

圖1.4 2#開關站接線圖

2. 技術方案

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，包括設備的狀態(tài)監(jiān)測、故障報警、運行參數(shù)設置等。

二次設備配置方案為：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；儲能出線開關柜上配置升壓變過流保護裝量1套；母設柜上配置測控裝置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. 二次電氣設備

1）線路保護裝置

線路保護裝置主要功能是確保電氣設備的安全運行。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，從而防止設備損壞和火災風險。

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備與電網(wǎng)斷開。既能防止故障設備對電網(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)度自動化設備

1）縱向加密裝置

縱向加密裝置采用先進的加密技術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，有效應對各種安全風險。

2）遠動網(wǎng)關

遠動網(wǎng)關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。此外，遠動網(wǎng)關采用了先進的安全技術，如網(wǎng)絡隔離、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)定運行的重要設備之一。

3.  系統(tǒng)結(jié)構

本項目系統(tǒng)結(jié)構采用分層分布式架構，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)提供強有力的技術支持。系統(tǒng)主要分為三個核心部分：站控層、通信層和設備層。

站控層負責集中監(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)絡拓撲結(jié)構，并能根據(jù)實際應用場景的需求和規(guī)模進行靈活配置，確保所有設備和系統(tǒng)組件能夠無縫連接、協(xié)同作業(yè)。

設備層作為系統(tǒng)的基礎執(zhí)行單元，包含了各種關鍵的硬件設備。這些設備不僅負責實時采集現(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

項目配置設備清單如下表所示：

表3.1 方案設備列表

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)，包括儲能站開關柜的電壓、電流和功率等關鍵參數(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)的設備通信狀態(tài)，能夠顯示完整的系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構；可在線診斷設備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。

圖5.2 網(wǎng)絡拓撲界面

5.3. 直流屏監(jiān)測

直流屏負責將交流電轉(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)和開關量狀態(tài)，能夠有效監(jiān)測和預防直流系統(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)負荷預測和可再生能源發(fā)電情況，動態(tài)調(diào)整儲能設備的工作狀態(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。監(jiān)控系統(tǒng)可以及時識別潛在的故障風險，并通過預警機制采取相應的防范措施，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。