分布式儲能監控系統在浙江某10MW/2OMWh綜合智慧能源項目中的應用

摘 要：綜合智慧能源是一種創新的能源管理解決方案，是隨著可再生能源和分布式能源的發展、能源的協同利用，以及能源管理、技術變革催生出來的一種新產業，涉及到智慧城鎮、產業園區、集群樓宇、能源基地等多種場景。儲能系統在整個產業中有很重要的作用，不僅可以促進可再生能源的消納，還通過與其他能源形式的協同供應和互動優化，可以實現智慧化能源管理。為了實時監視儲能電站的各種運行數據和系統運行狀態，需要引入一套監控系統進行綜合監控管理，本文介紹了安科瑞在浙江某10MW/20MWh綜合智慧能源項目中提供的分布式儲能監控系統方案，包括二次分散裝置、二次設備預制艙內部分屏柜以及一套Acrel-1000DP分布式儲能監控系統。

關鍵詞：綜合智慧能源；分布式儲能；方案配置

1.                      項目設計

本項目規模為10MW/20MWh，共建設兩個儲能單元，每個儲能單元由2套2.5MW/5MWh儲能設備組成，通過2回10KV線路接入10kVⅠ、Ⅱ段母線。每套儲能單元包括10kv計量柜、壓變柜、儲能進線柜、出線柜、站用變柜等7面開關柜，一次設備有2臺2500kW干式升壓變，4臺1250kW儲能變流器，2座5MWh儲能電池艙，1臺315kVA站用變。

圖1.1 系統接線圖

圖1.2 電氣平面布置圖

2.                      技術方案

本項目配置了Acrel-1000DP分布式儲能監控系統，實現對儲能電站的集中管理，包括設備的狀態監測、故障報警、運行參數設置等，并將儲能站信息做104轉發，通過已有的調度通道上傳調度中心。

二次設備配置方案為：在每回儲能進線隔離柜上配置故障解列裝置1套、防孤島裝置1套；儲能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二段式過流保護裝置1套；母設柜上配置測控裝置1套+交換機1臺；站用變開關柜上配置升壓變二段式過流保護裝置1套；兩回進線配置電能質量監測裝置1套，并與公用測控裝置共組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。裝置實時監測電流、電壓等電氣參數，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

在電網失電的情況下，分布式電源未能夠及時與電網斷開連接，會形成孤島狀態，這種狀態可能造成分布式電源不可控、電網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測電網狀態，一旦檢測到電網斷電，能夠在規定的時間內迅速切斷分布式電源與電網的連接，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的穩定運行。

3）故障解列裝置

裝置能夠監測電網的實時狀態，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斷開，既能防止故障設備對電網造成進一步損害，也確保其他正常運行的儲能單元繼續供電，保障用戶的電力需求。

2.2.                      電能質量在線監測裝置

電能質量在線監測裝置能夠實時監測儲能站接入電網后的電能質量，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，它能夠及時發現電能質量問題，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，電能質量在線監測裝置的數據記錄功能還可為后續的故障排查和電能質量治理提供有力支持。

3.                      系統結構

本項目采用了分層分布式架構設計，以滿足現代工業自動化對效率和穩定性要求。系統架構主要由三大部分組成：站控管理層、網絡通信層以及現場設備層。

站控管理層：主要承擔系統運行狀態的集中監控任務，同時向操作人員提供實時系統信息，支持深入的數據分析與處理功能，確保企業可以及時掌握生產動態，做出科學決策。

網絡通信層：負責系統內信息的高效傳輸與數據交換，支持多種網絡布局模式，可根據具體應用環境及需求靈活調整，保證了不同設備間以及系統各組成部分之間的順暢溝通與協作。

現場設備層：集成了各類必要的硬件設施，這些裝置一方面用于收集現場實時數據，另一方面則依據站控層下達的操作指令執行具體的控制動作，是實現生產過程自動化的核心要素。

圖3.1系統網絡拓撲圖

項目配置設備清單如下表所示：

表3.1 方案設備列表

4.                      現場圖片

5.                      系統功能

5.1.                      實時監測

系統人機界面可以繪制展示新建1#、2#儲能站和4套變流器升壓艙的一次系統圖，并實時顯示采集到的電壓、電流、功率和變壓器溫度等關鍵參數和開關柜內斷路器、手車、接地刀閘的分合狀態。

圖5.1 實時監測界面

5.2.                      電能質量在線監測

系統通過采集儲能進線處電能質量在線監測裝置的數據，可以對整個供電系統的電能質量包括穩態狀態和暫態狀態進行持續監測。系統在人機界面實時顯示裝置通信狀態、各監測點的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度百分比和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度百分比和正序/負序/零序電流值，幫助管理人員實時掌握供電系統電能質量情況，以便及時發現和消除供電不穩定因素。

圖5.2 電能質量在線監測界面

5.3.                      動環監測

系統可以采集一、二次設備艙內的空調數據，在人機界面展示艙內外的溫濕度、機組狀態、高低溫告警信息，確保值班室人員能夠迅速判斷預制艙的環境狀況，從而保證儲能站內設備的穩定運行。

圖5.3 動環監測

5.4.                      數據轉發

采集到的儲能站信息通過網關采用IEC104協議轉發，經過已有的調度通道上傳到調度中心，實現數據的遠程集中管理和分析。

圖5.4 數據轉發

6.                      結語

綜合智慧能源不僅涵蓋傳統能源的高效利用，還充分整合了可再生能源、分布式儲能和智能電網等新興技術，其中，分布式儲能作為一種靈活、高效的能源管理解決方案，能夠有效緩解電網負荷波動、增強系統的穩定性，并提高可再生能源的消納能力。本項目中引入的儲能監控系統，通過實時監測儲能設備的狀態（如電量水平、溫度、電壓等），并根據實際需要自動調整充放電策略，該系統可以大大地提高儲能站的工作效率和安全性，同時延長儲能設備的使用壽命。