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新能源汽車充電設(shè)施于儲充電站的革新應(yīng)用探究

更新時間:2024-10-24      瀏覽次數(shù):32

摘要:本研究探討了新能源汽車充電設(shè)施與光伏站、儲能站、電動汽車充放電站的融合模式。通過分析現(xiàn)有研究背景與現(xiàn)狀,提出了一種綜合性的融合模式,該融合模式旨在提高能源利用效率、推動可再生能源應(yīng)用、降低環(huán)境污染,并促進(jìn)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。該模式的實施可以有效解決新能源汽車充電難題,推動清潔能源的普及和應(yīng)用。鑒于此,本文圍繞福建華電萬安能源有限公司微電網(wǎng)光儲充項目展開探討,以期為相關(guān)工作起到參考作用。

關(guān)鍵詞:新能源汽車;電動汽車充放電站;微電網(wǎng);可持續(xù)發(fā)展

0引言

隨著全球能源緊缺和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重,新能源汽車作為一種清潔、高效的交通方式受到了廣泛關(guān)注。然而,新能源汽車的普及和應(yīng)用仍面臨著充電設(shè)施不足、能源供應(yīng)不穩(wěn)定等挑戰(zhàn)。同時,光伏站、儲能站和電動汽車充放電站作為可再生能源的利用和儲存手段,具有巨大的潛力。因此,本研究旨在探索新能源汽車充電設(shè)施與光伏站、儲能站、電動汽車充放電站的融合模式,以推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,并促進(jìn)清潔能源的廣泛應(yīng)用。

1新能源汽車充電設(shè)施的研究現(xiàn)狀

充電難一直伴隨電動汽車發(fā)展,“光儲充一體化"系統(tǒng)將能夠解決在有限的土地資源里,將太陽能發(fā)電與儲能相結(jié)合。在陽光充足的時候?qū)l(fā)出的電存儲起來,或在充電負(fù)荷低時進(jìn)行儲能,當(dāng)光伏系統(tǒng)出力不夠時,由儲能裝置對電動汽車進(jìn)行充電,使用新能源電量為電動車充電。項目融合光伏站、儲能站、電動汽車充放電站,實現(xiàn)“多站合一",形成示范效應(yīng)。著力構(gòu)建“三大新高地"典型應(yīng)用場景:源網(wǎng)荷儲微網(wǎng)生態(tài)新高地,實現(xiàn)能源流、業(yè)務(wù)流、數(shù)據(jù)流融合互動,建成數(shù)字新基建的典型項目。

新能源汽車充電設(shè)施包括快速充電站、換電站等多種類型。其中,快速充電站大幅縮短了充電時間,提高了用戶的使用便利度。同時,充電方式也多樣化,包括直流充電、交流充電等。為了滿足新能源汽車的充電需求,各國都在加速建設(shè)充電設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。在公路、停車場等公共場所,都已經(jīng)有大量的充電設(shè)施投入使用。盡管新能源汽車充電設(shè)施的研究和發(fā)展取得了顯著成果,但仍存在一些問題和挑戰(zhàn)。例如,充電設(shè)施的建設(shè)成本高,運營資金需求大;充電設(shè)施在不同地區(qū)的分布不均衡;充電設(shè)施的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范需要進(jìn)一步完善等??傊履茉雌嚨钠占巴苿恿似涑潆娫O(shè)施的廣泛研究,目前在設(shè)施建設(shè)、技術(shù)創(chuàng)新、網(wǎng)絡(luò)化與智能化方面都有所成果,但仍面臨成本、分布、技術(shù)規(guī)范等問題和挑戰(zhàn)。

2融合模式的詳細(xì)設(shè)計

2.1充電設(shè)施與光伏站的融合

  1. 光伏充電站:利用光伏發(fā)電為新能源汽車提供充電服務(wù)。光伏板捕捉太陽光能,將其轉(zhuǎn)化為電能,并通過充電設(shè)施為新能源汽車提供動力。這種融合模式能有效地利用可再生能源,同時減少對傳統(tǒng)能源的依賴。

(2)能量管理系統(tǒng):該系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)控和管理充電設(shè)施與光伏站的運行。它能夠?qū)崟r收集和分析光伏發(fā)電數(shù)據(jù),以及新能源汽車的充電需求,從而優(yōu)化能源分配和充電效率。

2.2充電設(shè)施與儲能站的融合

(1)儲能充電站:利用儲能電池存儲光伏發(fā)電或其他可再生能源,并在需要時為新能源汽車提供充電服務(wù)。這種融合模式有助于解決可再生能源的間歇性問題,確保在無光照或其他能源供應(yīng)不穩(wěn)定的情況下,仍能為新能源汽車提供持續(xù)的充電服務(wù)。

(2)電池交換站:在儲能電池電量不足時,電池交換站可提供已充好電的電池更換服務(wù),從而保障新能源汽車的持續(xù)運行。

2.3充電設(shè)施與電動汽車充放電站的融合

  1. 智能充電樁:具備快速充電和無線充電功能,能自動識別新能源汽車的電池類型和電量,為其提供合適的充電服務(wù)。此外,智能充電樁還具備互聯(lián)網(wǎng)功能,可以通過手機(jī)App或網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和管理。

(2)車輛到電網(wǎng)(V2G)技術(shù):該技術(shù)允許新能源汽車在有需要時,將儲存的電能回輸?shù)诫娋W(wǎng)中,為其他設(shè)備或家庭提供電力。這種融合模式有助于實現(xiàn)新能源汽車與電網(wǎng)的互動,提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和效率。

3融合模式的融合模式的實施

3.1設(shè)施規(guī)劃和布局

  1. 充電設(shè)施與光伏站的規(guī)劃:在融合模式中,充電設(shè)施應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮與光伏站的搭配。通過合理的規(guī)劃和布局,可以確保光伏站的發(fā)電量*大限度地滿足充電設(shè)施的需求。充電設(shè)施應(yīng)當(dāng)盡可能接近光伏站,以減少輸電損耗,并提供清潔能源供給。

  2. 儲能站與充電設(shè)施的規(guī)劃:儲能站的規(guī)劃與充電設(shè)施的布局密切相關(guān)。充電設(shè)施應(yīng)當(dāng)考慮儲能站的位置和容量,以便在需要時獲得穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)。儲能站的建設(shè)應(yīng)當(dāng)與充電設(shè)施布局相結(jié)合,以便在高峰期為充電設(shè)施提供額外的電力,并在低負(fù)荷時段存儲多余的能量。

(3)電動汽車充放電站與充電設(shè)施的規(guī)劃:電動汽車充放電站也應(yīng)當(dāng)與充電設(shè)施的規(guī)劃相協(xié)調(diào)。充電設(shè)施的布局應(yīng)當(dāng)盡可能靠近電動汽車充放電站,以方便將電能傳輸?shù)匠潆姌?,同時也方便將電能從充電樁轉(zhuǎn)移到電動汽車中。這種緊密的規(guī)劃和布局可以實現(xiàn)電能的互聯(lián)互通,提高系統(tǒng)的靈活性和效率。通過科學(xué)規(guī)劃和合理布局,新能源汽車充電設(shè)施與光伏站、儲能站、電動汽車充放電站的融合模式可以實現(xiàn)更高效的能源利用和協(xié)同運營。未來,隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和政策的支持,這種融合模式的實施將會變得更加普遍,推動新能源汽車充電設(shè)施的可持續(xù)發(fā)展。

3.2技術(shù)選擇和集成

  1. 充電設(shè)施技術(shù)選擇:對于充電設(shè)施來說,選擇適當(dāng)?shù)某潆娂夹g(shù)至關(guān)重要。交流慢充和直流快充是目前主要的充電技術(shù),但未來還可能出現(xiàn)更優(yōu)秀的充電技術(shù)。在融合模式中,應(yīng)根據(jù)實際情況選擇合適的充電技術(shù),并確保其與光伏站、儲能站、電動汽車充放電站的集成兼容。

  2. 集成系統(tǒng)設(shè)計:在融合模式的實施中,需要設(shè)計一個有效的集成系統(tǒng),將充電設(shè)施與光伏站、儲能站、電動汽車充放電站相連接。這需要考慮到不同系統(tǒng)之間的電力傳輸、控制信號傳遞和數(shù)據(jù)交換等方面。通過合理的系統(tǒng)設(shè)計,可以實現(xiàn)能源的高效轉(zhuǎn)換和管理。

  3. 智能化控制與管理:借助物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù),充電設(shè)施與光伏站、儲能站、電動汽車充放電站之間的智能化控制與管理成為可能。通過傳感器、數(shù)據(jù)分析和遠(yuǎn)程控制等技術(shù),可以實現(xiàn)對能源流的實時監(jiān)測、優(yōu)化調(diào)度和故障診斷。這種智能化的控制與管理系統(tǒng)可以提高能源利用效率和用戶體驗。智慧智能系統(tǒng)如圖1所示。

(4)安全性和可靠性考慮:在融合模式的實施中,安全性和可靠性是至關(guān)重要的考慮因素。充電設(shè)施應(yīng)具備安全可靠的充電保護(hù)措施,確保電動汽車和能源設(shè)施的正常運行。同時,還需要考慮到防止攻擊和故障處理等方面的安全問題,以保障整個能源系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。通過合適的技術(shù)選擇和有效的集成,新能源汽車充電設(shè)施與光伏站、儲能站、電動汽車充放電站的融合模式可以實現(xiàn)更高效、更可持續(xù)的能源利用。未來,隨著相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步和實踐經(jīng)驗的積累,這種融合模式將得到更廣泛的應(yīng)用,推動新能源汽車充電設(shè)施的發(fā)展。

3.3網(wǎng)絡(luò)化和智能化

  1. 建立通信網(wǎng)絡(luò):為了實現(xiàn)能源系統(tǒng)的互聯(lián)互通,需要建立一個高效可靠的通信網(wǎng)絡(luò)。這個網(wǎng)絡(luò)可以將充電設(shè)施、光伏站、儲能站和電動汽車充放電站連接起來,實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換、遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制等功能。通過網(wǎng)絡(luò)化的架構(gòu),可以提高能源系統(tǒng)的響應(yīng)速度和管理效率。

(2)智能化能源管理:借助人工智能和數(shù)據(jù)分析技術(shù),可以實現(xiàn)對能源流的智能化管理。通過收集、分析和預(yù)測能源數(shù)據(jù),可以優(yōu)化能源的分配和利用,提高系統(tǒng)的效率。智能化的能源管理系統(tǒng)可以根據(jù)不同需求進(jìn)行動態(tài)調(diào)整,并實時監(jiān)測能源供需平衡。

(3)智能充電調(diào)度:通過智能化調(diào)度算法和數(shù)據(jù)分析,可以實現(xiàn)充電設(shè)施的智能充電調(diào)度。根據(jù)充電需求的優(yōu)先級和能源供應(yīng)情況,系統(tǒng)可以自動優(yōu)化充電計劃,提高充電效率和用戶體驗。智能充電調(diào)度還可以平衡負(fù)荷、減少能源浪費,并降低對傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴。

(4)智能安全監(jiān)測:網(wǎng)絡(luò)化和智能化的能源系統(tǒng)也需要具備智能安全監(jiān)測功能。通過實時監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)、能源流量和環(huán)境參數(shù)等信息,可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全風(fēng)險并采取相應(yīng)的措施。智能安全監(jiān)測系統(tǒng)可以提高能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,確保能源設(shè)施和用戶的安全。通過網(wǎng)絡(luò)化和智能化的實施,新能源汽車充電設(shè)施與光伏站、儲能站、電動汽車充放電站的融合模式可以實現(xiàn)更高效、更可持續(xù)的能源管理和利用。未來,隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和實踐經(jīng)驗的積累,這種融合模式將得到更廣泛的應(yīng)用,推動新能源汽車充電設(shè)施的發(fā)展。

3.4規(guī)劃設(shè)計

  1. 需要進(jìn)行周密的規(guī)劃和設(shè)計:根據(jù)充電需求和能源布局,確定合適的位置和規(guī)模,確保充電設(shè)施與光伏站、儲能站、電動汽車充放電站的協(xié)調(diào)發(fā)展。規(guī)劃設(shè)計應(yīng)考慮到配套設(shè)施、土地利用和環(huán)境因素等,以實現(xiàn)*佳的效益和可持續(xù)發(fā)展。

  2. 建設(shè)監(jiān)管:在建設(shè)過程中,需要進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)管和管理。確保充電設(shè)施符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,遵守法律法規(guī),并經(jīng)過必要的驗收和審批。同時,還需加強(qiáng)施工質(zhì)量監(jiān)督,確保設(shè)施的安全性和可靠性。

  3. 運營管理:充電設(shè)施的運營管理是融合模式實施的關(guān)鍵。需要建立完善的運營機(jī)制,包括充電設(shè)施的預(yù)約、支付、維護(hù)和故障處理等流程。通過智能化監(jiān)測和遠(yuǎn)程管理,實現(xiàn)對設(shè)施運行狀態(tài)的實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析,以保障服務(wù)質(zhì)量和用戶體驗。

  4. 收費政策:為了確保充電設(shè)施的可持續(xù)運營,需要制定合理的收費政策。根據(jù)能源成本、設(shè)施投資和市場需求等因素,確定適當(dāng)?shù)某潆娰M用,并提供靈活的計費方式。同時,還應(yīng)考慮到公平競爭和用戶權(quán)益保護(hù),避免壟斷和不正當(dāng)競爭行為。

(5)合作與共享:在建設(shè)和運營過程中,需要加強(qiáng)各方之間的合作與共享。充電設(shè)施與光伏站、儲能站、電動汽車充放電站可以共享資源和互補(bǔ)優(yōu)勢,提高整體系統(tǒng)效率。通過建立聯(lián)盟或合作機(jī)制,實現(xiàn)信息共享、技術(shù)協(xié)同和業(yè)務(wù)互通,推動融合模式的有效實施。通過合理的建設(shè)和運營策略,新能源汽車充電設(shè)施與光伏站、儲能站、電動汽車充放電站的融合模式可以實現(xiàn)更高效、更可持續(xù)的能源利用和協(xié)同運營。未來,隨著相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步和實踐經(jīng)驗的積累,這種融合模式將得到更廣泛的應(yīng)用,推動新能源汽車充電設(shè)施的發(fā)展。

4實施效果分析

4.1提升能源利用率

通過融合模式的實施,可以實現(xiàn)能源的高效利用。利用光伏站發(fā)電和儲能站存儲的電力,為電動汽車提供充電能源,減少對傳統(tǒng)能源的依賴。評估融合模式是否有效的一個重要指標(biāo)是能源利用率的提升程度。

4.2改善充電效率

融合模式可以優(yōu)化充電設(shè)施的布局和調(diào)度,提高充電效率。比如,根據(jù)光伏站的發(fā)電情況和儲能站的儲能容量,智能調(diào)度充電設(shè)施的使用,使得能源利用更加均衡和高效。評估融合模式的有效性時,需要考慮充電效率的改善程度。

4.3減少環(huán)境影響

新能源汽車的推廣可以減少傳統(tǒng)燃油車的使用,從而降低空氣污染和碳排放。與此同時,光伏站的利用可以減少對化石燃料的需求,進(jìn)一步減少環(huán)境影響。評估融合模式的實施效果時,需要考慮到環(huán)境方面的改善情況。

4.4提升用戶滿意度

通過融合模式的實施,新能源汽車用戶可以享受更加便捷和高效的充電服務(wù)。他們可以根據(jù)光伏站和儲能站的能源供應(yīng)情況,靈活選擇充電時間和地點。評估融合模式的可行性和有效性時,需要考慮用戶對系統(tǒng)的滿意程度。

4.5經(jīng)濟(jì)效益分析

新能源汽車充電設(shè)施與光伏站、儲能站和電動汽車充放電站的融合將降低能源成本。光伏站產(chǎn)生的電力可以直接供應(yīng)給電動汽車充電設(shè)施,減少了傳統(tǒng)電網(wǎng)輸送能源的損耗,提高了能源利用效率。同時,儲能站可以將多余的電力儲存起來,以供給晚上或云天時使用,進(jìn)一步降低了能源消耗和成本。種集約化管理可以降低運營成本,并提高設(shè)施的利用效率。

5Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

5.1平臺概述

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng),是我司根據(jù)新型電力系統(tǒng)下微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的要求,總結(jié)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗,專門研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲能系統(tǒng)以及充電站的接入,進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析,直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲能系統(tǒng)、充電站運行狀態(tài)及健康狀況,是一個集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運行為目標(biāo),促進(jìn)可再生能源應(yīng)用,提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動;有效實現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷,提高電力設(shè)備運行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層:設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議,物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

5.2平臺適用場合

系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

5.3系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層,詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下:

圖1典型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組網(wǎng)方式

6充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案

6.1實時監(jiān)測

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機(jī)界面友好,應(yīng)能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運行狀態(tài),實時監(jiān)測光伏、風(fēng)電、儲能、充電站等各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。其中,各子系統(tǒng)回路電參量主要有:相電壓、線電壓、三相電流、有功/無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無功電度、頻率和正向有功電能累計值;狀態(tài)參數(shù)主要有:開關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理,使管理人員實時掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲能單元運行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對儲能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理,能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時告警,并支持定期的電池維護(hù)。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面,包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲能、充電站及總體負(fù)荷組成情況,包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求,也可將充電,儲能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。

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圖1系統(tǒng)主界面

子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖、光伏信息、風(fēng)電信息、儲能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計列表等。

6.1.1光伏界面

圖2光伏系統(tǒng)界面

本界面用來展示對光伏系統(tǒng)信息,主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析;同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

6.1.2儲能界面

圖3儲能系統(tǒng)界面

本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲能裝機(jī)容量、儲能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖4儲能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,包括開關(guān)機(jī)、運行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。

圖5儲能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來展示對BMS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,主要包括電芯電壓、溫度保護(hù)限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖6儲能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù),主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。

圖7儲能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS交流側(cè)數(shù)據(jù),主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、溫度值等。同時針對交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖8儲能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS直流側(cè)數(shù)據(jù),主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖9儲能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來展示對PCS狀態(tài)信息,主要包括通訊狀態(tài)、運行狀態(tài)、STS運行狀態(tài)及STS故障告警等。

圖10儲能電池狀態(tài)界面

本界面用來展示對BMS狀態(tài)信息,主要包括儲能電池的運行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等,同時展示當(dāng)前儲能電池的SOC信息。

圖11儲能電池簇運行數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對電池簇信息,主要包括儲能各模組的電芯電壓與溫度,并展示當(dāng)前電芯的電壓、溫度值及所對應(yīng)的位置。

6.1.3風(fēng)電界面

圖12風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來展示對風(fēng)電系統(tǒng)信息,主要包括逆變控制一體機(jī)直流側(cè)、交流側(cè)運行狀態(tài)監(jiān)測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計、發(fā)電收益統(tǒng)計、碳減排統(tǒng)計、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析;同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

6.1.4充電站界面

圖13充電站界面

本界面用來展示對充電站系統(tǒng)信息,主要包括充電站用電總功率、交直流充電站的功率、電量、電量費用,變化曲線、各個充電站的運行數(shù)據(jù)等。

6.1.5視頻監(jiān)控界面

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圖14微電網(wǎng)視頻監(jiān)控界面

本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫面,且通過不同的配置,實現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

6.1.6發(fā)電預(yù)測

系統(tǒng)應(yīng)可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實測數(shù)據(jù)、未來天氣預(yù)測數(shù)據(jù),對分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測,并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測可進(jìn)行人工輸入或者自動生成發(fā)電計劃,便于用戶對該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖15光伏預(yù)測界面

6.1.7策略配置

系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時電價信息,進(jìn)行系統(tǒng)運行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計劃、需量控制、防逆流、有序充電、動態(tài)擴(kuò)容等。

具體策略根據(jù)項目實際情況(如儲能柜數(shù)量、負(fù)載功率、光伏系統(tǒng)能力等)進(jìn)行接口適配和策略調(diào)整,同時支持定制化需求。

基礎(chǔ)參數(shù)計劃曲線-一充一放

圖16策略配置界面

6.1.8運行報表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備*時間的運行參數(shù),報表中顯示電參量信息應(yīng)包括:各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能、尖峰平谷時段電量等。

圖17運行報表

6.1.9實時報警

應(yīng)具有實時報警功能,系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動和關(guān)閉等遙信變位,及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動作或事故跳閘時應(yīng)能發(fā)出告警,應(yīng)能實時顯示告警事件或跳閘事件,包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動作時刻;并應(yīng)能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。

圖18實時告警

6.1.10歷史事件查詢

應(yīng)能夠?qū)b信變位,保護(hù)動作、事故跳閘,以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電芯溫度(鋰離子電池)、壓力(液流電池)、光照、風(fēng)速、氣壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和報警進(jìn)行歷史追溯,查詢統(tǒng)計、事故分析。

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圖19歷史事件查詢

6.1.11電能質(zhì)量監(jiān)測

應(yīng)可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測,使管理人員實時掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況,以便及時發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。

1)在供電系統(tǒng)主界面上應(yīng)能實時顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測點的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電流值;

2)諧波分析功能:系統(tǒng)應(yīng)能實時顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率;應(yīng)能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.5~63.5次間諧波電壓含有率、0.5~63.5次間諧波電流含有率;

3)電壓波動與閃變:系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長閃變值;應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動曲線、短閃變曲線和長閃變曲線;應(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差;

4)功率與電能計量:系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率;應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無功功率、總視在功率和總功率因素;應(yīng)能提供有功負(fù)荷曲線,包括日有功負(fù)荷曲線(折線型)和年有功負(fù)荷曲線(折線型);

5)電壓暫態(tài)監(jiān)測:在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時中斷發(fā)生時,系統(tǒng)應(yīng)能產(chǎn)生告警,事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關(guān)人員;系統(tǒng)應(yīng)能查看相應(yīng)暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

6)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計:系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計整2h存儲的統(tǒng)計數(shù)據(jù),包括均值、*值、*值、95%概率值、方均根值。

7)事件記錄查看功能:事件記錄應(yīng)包含事件名稱、狀態(tài)(動作或返回)、波形號、越限值、故障持續(xù)時間、事件發(fā)生的時間。

圖20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

6.1.12遙控功能

應(yīng)可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作,并遵循遙控預(yù)置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序,可以及時執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

圖21遙控功能

6.1.13曲線查詢

應(yīng)可在曲線查詢界面,可以直接查看各電參量曲線,包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

圖22曲線查詢

6.1.14統(tǒng)計報表

具備定時抄表匯總統(tǒng)計功能,用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點的發(fā)電、用電、充放電情況,即該節(jié)點進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計分析報表。對微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)行統(tǒng)計分析;對系統(tǒng)運行的節(jié)能、收益等分析;具備對微電網(wǎng)供電可靠性分析,包括年停電時間、年停電次數(shù)等分析;具備對并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點進(jìn)行電能質(zhì)量分析。

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圖23統(tǒng)計報表

6.1.15網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)支持實時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài),能夠完整的顯示整個系統(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24微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?/p>

本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)洌ㄏ到y(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計等信息。

6.1.16通信管理

可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開通信管理程序,然后選擇通信控制啟動所有端口或某個端口,快速查看某設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應(yīng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

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圖25通信管理

6.1.17用戶權(quán)限管理

應(yīng)具備設(shè)置用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作(如遙控操作,運行參數(shù)修改等)??梢远x不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限,為系統(tǒng)運行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

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圖26用戶權(quán)限

6.1.18故障錄波

應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時,自動準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各相關(guān)電氣量的變化情況,通過對這些電氣量的分析、比較,對分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運行水平有著重要作用。其中故障錄波共可記錄16條,每條錄波可觸發(fā)6段錄波,每次錄波可記錄故障前8個周波、故障后4個周波波形,總錄波時間共計46s。每個采樣點錄波至少包含12個模擬量、10個開關(guān)量波形。

圖27故障錄波

6.1.19事故追憶

可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實時掃描數(shù)據(jù),包括開關(guān)位置、保護(hù)動作狀態(tài)、遙測量等,形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

用戶可自定義事故追憶的啟動事件,當(dāng)每個事件發(fā)生時,存儲事故10個掃描周期及事故后10個掃描周期的有關(guān)點數(shù)據(jù)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點可由用戶隨意修改。

6.2硬件及其配套產(chǎn)品

序號

設(shè)備

型號

圖片

說明

1

能量管理系統(tǒng)

Acrel-2000MG

內(nèi)部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控,由通信管理機(jī)、工業(yè)平板電腦、串口服務(wù)器、遙信模塊及相關(guān)通信輔件組成。

數(shù)據(jù)采集、上傳及轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器及協(xié)同控制裝置

策略控制:計劃曲線、需量控制、削峰填谷、備用電源等

2

顯示器

25.1英寸液晶顯示器

系統(tǒng)軟件顯示載體

3

UPS電源

UPS2000-A-2-KTTS

為監(jiān)控主機(jī)提供后備電源

4

打印機(jī)

HP108AA4

用以打印操作記錄,參數(shù)修改記錄、參數(shù)越限、復(fù)限,系統(tǒng)事故,設(shè)備故障,保護(hù)運行等記錄,以召喚打印為主要方式

5

音箱

R19U

播放報警事件信息

6

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)

D-LINKDES-1016A16

提供16口百兆工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)解決了通信實時性、網(wǎng)絡(luò)安全性、本質(zhì)安全與安全防爆技術(shù)等技術(shù)問題

7

GPS時鐘

ATS1200GB

利用gps同步衛(wèi)星信號,接收1pps和串口時間信息,將本地的時鐘和gps衛(wèi)星上面的時間進(jìn)行同步

8

交流計量電表

AMC96L-E4/KC

電力參數(shù)測量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率,頻率、功率因數(shù)等)、復(fù)費率電能計量、

四象限電能計量、諧波分析以及電能監(jiān)測和考核管理。多種外圍接口功能:帶有RS485/MODBUS-RTU協(xié)議:帶開關(guān)量輸入和繼電器輸出可實現(xiàn)斷路器開關(guān)的"遜信“和“遙控"的功能

9

直流計量電表

PZ96L-DE

可測量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率、正向與反向電能??蓭S485通訊接口、模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、開關(guān)量輸入/輸出等功能

10

電能質(zhì)量監(jiān)測

APView500

實時監(jiān)測電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、諾波等電能質(zhì)量,記錄各類電能質(zhì)量事件,定位擾動源。

11

防孤島裝置

AM5SE-IS

防孤島保護(hù)裝置,當(dāng)外部電網(wǎng)停電后斷開和電網(wǎng)連接

12

箱變測控裝置

AM6-PWC

置針對光伏、風(fēng)能、儲能升壓變不同要求研發(fā)的集保護(hù),測控,通訊一體化裝置,具備保護(hù)、通信管理機(jī)功能、環(huán)網(wǎng)交換機(jī)功能的測控裝置

13

通信管理機(jī)

ANet-2E851

能夠根據(jù)不同的采集規(guī)的進(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)果集匯總:

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、邊緣計算等多項功能:實時多任務(wù)并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),可多路上送平臺據(jù):

14

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,及斷電(二次開關(guān)實現(xiàn))

2)上傳配電柜各個空開信號

3)上傳UPS內(nèi)部電量信息等

4)接入電表、BSMU等設(shè)備

15

遙信模塊

ARTU-K16

1)反饋各個設(shè)備狀態(tài),將相關(guān)數(shù)據(jù)到串口服務(wù)器:

讀消防VO信號,并轉(zhuǎn)發(fā)給到上層(關(guān)機(jī)、事件上報等)

2)采集水浸傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā)3)給到上層(水浸信號事件上報)

4)讀取門禁程傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā)

7結(jié)束語

總而言之,本文提出了新能源汽車充電設(shè)施與光伏站、儲能站、電動汽車充放電站的融合模式,通過將新能源汽車與可再生能源有機(jī)結(jié)合,提高了能源利用效率和環(huán)保性能,為新能源汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展開辟了新的道路。然而,該融合模式的實施仍面臨技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政策等方面的挑戰(zhàn),需要政府、企業(yè)和社會各方的共同努力。未來,隨著技術(shù)的進(jìn)步和政策的完善,相信新能源汽車充電設(shè)施與光伏站、儲能站、電動汽車充放電站的融合將成為推動能源轉(zhuǎn)型和綠色發(fā)展的重要力量。

【參考文獻(xiàn)】

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【2】華光輝,夏俊榮,廖家齊,等.新能源汽車充換電及車網(wǎng)互動[J].現(xiàn)代電力,2023,40(05):779-787.

【3】溫仕祥,鄭志強(qiáng).新能源汽車充電設(shè)施與光伏站、儲能站、電動汽車充放電站的融合研究

【4】安科瑞高校綜合能效解決方案2022.5版.

【5】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.05版.



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