Resumo: Este artigo se concentra na aplicação e otimização de sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica em substâncias. O princípio de funcionamento do sistema de armazenamento de energia fotovoltaica e seu papel importante na substância são detalhados. Através da análise de casos de aplicação reais, os problemas e desafios do sistema são explorados e estratégias de otimização direcionadas são propostas. Os resultados do estudo mostram que a aplicação racional e a otimização dos sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica podem melhorar significativamente a eficiência do uso de energia e a estabilidade do fornecimento de energia na substância, fornecendo um forte apoio ao desenvolvimento sustentável da substância.

Palavras-chave: sistema de armazenamento de energia fotovoltaica; Subestações elétricas; Aplicações; otimização; eficiência energética; Estabilidade do fornecimento de energia

0. Introdução

Aplicação de sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica em substâncias

1.1 O modo de acesso ao sistema de armazenamento de energia fotovoltaica na substância introduz o sistema de armazenamento de energia fotovoltaica na substância, o que pode melhorar efetivamente a estabilidade e a flexibilidade do sistema de energia elétrica. O modo de acesso ao sistema de armazenamento de energia fotovoltaica é dividido principalmente nos seguintes tipos:

(1) Acesso lateral de corrente contínua

Geralmente, essa abordagem consiste em conectar a matriz fotovoltaica e a bateria de armazenamento de energia diretamente à entrada de corrente contínua do inversor. A corrente contínua emitida pela matriz fotovoltaica é convertida em corrente alterna através do inversor e é usada para a subalimentação, enquanto a energia excessiva é armazenada na bateria de armazenamento de energia. Quando a energia fotovoltaica é insuficiente ou o sistema falha, a bateria de armazenamento de energia libera energia elétrica através do inversor para garantir a continuidade do fornecimento de energia.

(2) Acesso lateral de comunicação

O modo de acesso lateral AC é dividido em acesso lateral de baixa tensão do transformador e acesso lateral de alta tensão do transformador. Acesso lateral de baixa tensão é conectar o sistema de armazenamento de energia ao lado de baixa tensão do transformador e compartilhar um transformador com a rede original; O acesso lateral de alta tensão é o sistema de armazenamento de energia que forma um módulo de central de armazenamento de energia independente, com acesso direto à rede de alta tensão. Esta abordagem facilita o planejamento e a resposta rápidos da energia e é adequada para subusinas que exigem alta qualidade de energia ou exigem armazenamento de energia em grande escala.

3) Modo de acesso misto

Em alguns sistemas complexos, pode ser usado um acesso misto do lado DC e do lado AC. Isso permite aproveitar ao máximo a eficiência do lado de corrente contínua e permitir um planejamento de energia mais flexível e gerenciamento de conexão à rede através do lado de corrente alternada.

1.2 Análise de instâncias de aplicação

Por exemplo, uma subusina de 110kV em uma determinada região introduziu um sistema de armazenamento de energia fotovoltaica. O sistema usa acesso lateral de corrente contínua, com uma matriz fotovoltaica de 1 MW e uma bateria de armazenamento de energia de 1,2 MWh. Configuração específica:

Array fotovoltaico: composto por vários componentes fotovoltaicos, instalados no telhado da substância e no espaço vazio circundante, para aproveitar plenamente os recursos solares.

Bateria de armazenamento de energia: Utiliza um pacote avançado de baterias de íons de lítio com alta densidade de energia, longa vida útil e capacidade de carga e descarga rápida.

Inversor: Use um inversor conectado à rede com função de rastreamento de ponto de alta potência (MPPT) para garantir que os componentes fotovoltaicos estejam sempre em bom estado de funcionamento.

Em operação real, o sistema de armazenamento de energia fotovoltaica melhora significativamente a confiabilidade e a economia do fornecimento de energia para a substância. Durante o dia, a energia elétrica emitida pela matriz fotovoltaica é usada prioritariamente para o fornecimento de subenergia, e a energia excessiva é armazenada na bateria de armazenamento de energia; À noite ou em dias chuvosos, as pilhas de armazenamento de energia liberam energia elétrica para compensar a falta de energia fotovoltaica. O sistema também pode ajustar automaticamente a estratégia de carga e descarga da bateria de armazenamento de energia de acordo com as mudanças na carga da rede elétrica para obter uma configuração otimizada da energia elétrica.

1.3 Vantagens e Benefícios da Aplicação

1) Aumentar a confiabilidade do fornecimento de energia

Os sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica podem mudar rapidamente para o modo de operação isolado em caso de falha da rede ou corte de energia, fornecendo energia de emergência para a subusina e cargas importantes, garantindo a continuidade e confiabilidade do fornecimento de energia.

2) Redução dos custos operacionais

Os sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica usam energia solar para gerar energia, reduzindo a dependência de fontes de energia tradicionais e reduzindo os gastos com eletricidade. Enquanto isso, a bateria de armazenamento de energia realiza operações de carregamento e descarga durante o período de tarifa de Peak Valley, alcançando um cronograma econômico e reduzindo ainda mais os custos operacionais.

3) Melhoria da qualidade da energia elétrica

O sistema de armazenamento de energia fotovoltaica pode suavizar as flutuações da geração de energia fotovoltaica conectada à rede, melhorar o fator de potência e o nível de harmonia da rede e melhorar a qualidade da energia elétrica.

Aumentar a flexibilidade da rede elétrica

A introdução de sistemas de armazenamento de energia permite que a rede elétrica seja mais flexível para lidar com mudanças de carga, melhorando a capacidade de regulação da rede elétrica e sua capacidade de responder a emergências.

5) Promover a utilização de energias renováveis

A ampla aplicação de sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica promove o desenvolvimento e utilização em escala de fontes renováveis, como a energia solar, contribuindo para a otimização e o desenvolvimento sustentável da estrutura energética.

2 Problemas do sistema de armazenamento de energia fotovoltaica em aplicações de subenergia

2.1 Restrições técnicas

No processo de aplicação de sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica em substâncias, as limitações técnicas não podem ser ignoradas. Essas restrições incluem principalmente

1) Inmaturidade da tecnologia de armazenamento de energia

Embora as tecnologias de armazenamento de energia, como as baterias de íons de lítio, tenham avançado significativamente, ainda existem melhorias em termos de densidade de energia, vida útil do ciclo, desempenho de segurança e muito mais. A imaturidade da tecnologia de armazenamento de energia pode levar a problemas como a ineficiencia de armazenamento de energia, a vida útil do sistema reduzida e riscos de segurança.

2) Complexidade tecnológica

Os sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica precisam de interação bidirecional com a rede elétrica, o que requer uma tecnologia de controle altamente inteligente conectada à rede. No entanto, ainda existem alguns desafios com a tecnologia de conexão atual, como prever a saída fotovoltaica e responder rapidamente às instruções de agendamento da rede, que podem afetar o funcionamento estável do sistema.

3) Dificuldade de integração do sistema

Os sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica precisam ser integrados a outros equipamentos da subestação, como transformadores, armários de interrupção, dispositivos de proteção, etc. Devido a possíveis diferenças técnicas e problemas de compatibilidade entre diferentes dispositivos, a integração do sistema é mais difícil e exige equipes técnicas para o projeto e depuração.

2.2 Custos e investimentos

A aplicação de sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica em substâncias também enfrenta desafios de custo e investimento:

Alto custo do investimento inicial

A construção de sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica requer investimentos significativos, incluindo os custos de aquisição de equipamentos como componentes fotovoltaicos, baterias de armazenamento de energia, inversores, sistemas de controle, instalação de construção, comissão e operação. O alto custo do investimento inicial é um dos fatores importantes que limitam a ampla aplicação de sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica.

2) Longo período de recuperação

Embora os sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica tenham reduções significativas de economia de energia e benefícios econômicos, o período de recuperação econômica é relativamente longo devido ao seu alto custo de investimento inicial. Isso exige que os investidores tenham uma visão de investimento a longo prazo e capacidade financeira, além de apoio político e subsídios do governo.

3) Riscos e incertezas

O investimento em sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica também enfrenta certos riscos e incertezas, como mudanças de políticas, desvalorização de equipamentos devido ao progresso tecnológico e mudanças na demanda do mercado. Todos esses fatores podem influenciar a tomada de decisões dos investidores, aumentando o risco de investimento.

2.3 Desafios de gestão e manutenção

1) Falta de pessoal

Os sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica envolvem várias áreas tecnológicas e requerem talentos operacionais para gerenciar e manter. No entanto, a escassez relativa de talentos com habilidades e experiência no mercado é difícil de atender à crescente demanda do mercado.

2) Gestão complexa

O gerenciamento operacional e de manutenção do sistema de armazenamento de energia fotovoltaica é relativamente complexo e requer inspeções, manutenção e resolução de problemas regulares do equipamento. Além disso, é necessário monitorar e analisar em tempo real os dados operacionais do sistema para detectar e resolver problemas em tempo útil. A complexidade do gerenciamento de operações e manutenção exige um alto nível de responsabilidade e habilidade das equipes operacionais.

3) Gestão de segurança difícil

O sistema de armazenamento de energia fotovoltaica envolve fatores de risco como alta tensão elétrica, artigos inflamáveis e explosivos, e a gestão de segurança é muito difícil. As equipes de operações e manutenção devem cumprir rigorosamente os procedimentos operacionais de segurança e realizar treinamentos e exercícios regulares de segurança para garantir o funcionamento seguro do sistema. Também são necessários sistemas sólidos de gestão de segurança e planejamento de emergência para responder à ocorrência de emergências.

3 Estratégias de otimização de sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica em substâncias

3.1 Medidas de melhoria técnica

À medida que a demanda global por energia limpa cresce, os sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica são cada vez mais usados ​​em substâncias. Para melhorar seu desempenho e eficiência, uma série de melhorias tecnológicas são particularmente importantes. Em termos de componentes fotovoltaicos, produtos de alta estabilidade devem ser escolhidos. Novos materiais fotovoltaicos e processos de fabricação podem melhorar a eficiência da conversão fotoelétrica e aumentar a geração de energia do sistema. Otimize o layout e o ângulo de instalação dos componentes fotovoltaicos para receber a radiação solar em grande medida e melhorar a eficiência da captação de energia. No armazenamento de energia, a adoção de tecnologia avançada de bateria é fundamental. Por exemplo, as baterias de íons de lítio têm uma densidade de energia elevada e uma vida útil mais longa, o que permite atender melhor às necessidades de armazenamento de energia das substâncias. Monitore o estado da bateria em tempo real através da otimização do sistema de gerenciamento da bateria (BMS), alcance o controle de carga e descarga, prolonge a vida útil da bateria e melhore a confiabilidade do sistema de armazenamento de energia. O desempenho dos equipamentos de conversão de energia também afeta diretamente a eficiência de todo o sistema de armazenamento de energia fotovoltaica. Reduza a perda durante a conversão de energia com inversores e carregadores. Utilize algoritmos de controle inteligentes para regular e otimizar a distribuição de energia do sistema e melhorar a eficiência do uso de energia. Para melhorar ainda mais a estabilidade e a confiabilidade do sistema, o monitoramento e a proteção do sistema também devem ser reforçados. Instale sensores avançados e equipamentos de monitoramento para coletar dados operacionais do sistema em tempo real, detectar e lidar com potenciais falhas em tempo útil e garantir uma operação segura e estável do sistema.

3.2 Controle de custos e otimização de investimentos

Na aplicação de sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica em substâncias, o controle de custos e a otimização do investimento são considerações essenciais. Em termos de aquisição de equipamentos, preços mais favoráveis podem ser obtidos através de aquisições centralizadas em massa. Ao mesmo tempo, estabeleca relacionamentos de longo prazo com os fornecedores para garantir a qualidade dos equipamentos e reduzir os custos de aquisição. Realizar estudos de viabilidade e análises de custo-benefício adequados durante a fase de planejamento e projeto do projeto. Planeje racionalmente o tamanho e a configuração do sistema para evitar investimentos excessivos ou insuficientes. Reduza os custos de projeto e construção com soluções de projeto padronizadas e equipamentos modulares. Aproveite ao máximo as políticas de subsídios e incentivos do governo para reduzir o custo inicial de investimento do projeto. Aplicar ativamente subsídios a energias renováveis, incentivos fiscais, etc., para melhorar a viabilidade econômica do projeto. Reduza os custos operacionais durante a fase operacional, otimizando a estratégia operacional do sistema. Por exemplo, organizar racionalmente o tempo de carregamento e descarga do sistema de armazenamento de energia para aproveitar plenamente a diferença de preços de eletricidade no valle do pico e melhorar a eficiência econômica do sistema. * Depois, atenção à dinâmica do mercado, atualizações e atualizações oportunas dos equipamentos para melhorar o desempenho do sistema e reduzir os custos operacionais a longo prazo. Realizar o funcionamento econômico do sistema de armazenamento de energia fotovoltaica em substâncias através de um controle razoável de custos e otimização do investimento.

3.3 Métodos otimizados de gestão e manutenção

Estabelecer um sistema de gestão perfeito, definir as responsabilidades de todos os departamentos e pessoal, especificar os processos operacionais do sistema e os padrões de manutenção. Elabore um manual detalhado de operação e manutenção para fornecer orientações precisas ao operador. Fortalecer a formação do pessoal operacional e de manutenção para melhorar seu nível técnico e capacidade de resolução de falhas. Organize regularmente cursos de treinamento e atividades de intercâmbio técnico para familiarizar o pessoal operacional com os novos requisitos técnicos e gerenciais. Utilize a tecnologia da informação para realizar o monitoramento remoto e gerenciamento do sistema. Obtenha dados operacionais do sistema em tempo real através da instalação de dispositivos de monitoramento inteligentes e sistemas de coleta de dados para diagnóstico remoto e alerta de falhas. Isso permite identificar o problema em tempo útil e tomar medidas para reduzir o tempo de inatividade de falhas. Desenvolver um plano de manutenção cientificamente racional para inspeção, limpeza e manutenção regulares de componentes fotovoltaicos, baterias de armazenamento de energia, equipamentos de conversão de energia, etc. Para equipamentos críticos, estabelecer mecanismos de manutenção preventiva, substituir as peças desgastáveis ​​com antecedência e reduzir a probabilidade de falhas. Estabeleça um sistema de gerenciamento de peças sobressalentes para garantir que as peças sobressalentes necessárias possam ser substituídas oportunamente em caso de falha do equipamento. Reserva razoável de peças sobressalentes comuns e estabelecer um mecanismo de resposta rápida com os fornecedores para garantir o fornecimento oportuno de peças sobressalentes.

4 Avaliação de Efeitos de Sistemas de Armazenamento de Energia Fotovoltaica Otimizados em Subusinas

Após a introdução e otimização do sistema de armazenamento de energia fotovoltaica na substância, os benefícios múltiplos são significativos, a seguir uma avaliação detalhada de três aspectos: melhoria da eficiência do uso de energia, melhoria da estabilidade do fornecimento de energia e benefícios econômicos e ambientais.

4.1 Avaliação da eficiência energética

Os sistemas de armazenamento fotovoltaico otimizados melhoram significativamente a eficiência do uso de energia através da adoção de componentes fotovoltaicos, tecnologia de integração de armazenamento inteligente e estratégias de controle colaborativo. Especificamente:

(1) Melhoria da eficiência da conversão fotovoltaica

A escolha de componentes fotovoltaicos de alta eficiência de conversão, como PERC, HJT, etc., melhora significativamente a eficiência da conversão de energia solar em energia elétrica, reduzindo a perda de conversão de energia de luz em energia elétrica.

(2) Otimização da eficiência do sistema de armazenamento de energia

Através de sistemas avançados de gerenciamento de bateria e tecnologia de inversor de armazenamento de energia, a realização de carga e descarga de bateria de armazenamento de energia reduz a perda de energia durante o processo de carga e descarga e melhora a eficiência geral do sistema de armazenamento de energia.

3) Aplicação de estratégias de controle colaborativo

O controle sinergico do sistema fotovoltaico e do sistema de armazenamento de energia ajusta dinamicamente o plano de carga e descarga de acordo com fatores como a carga da rede elétrica, os preços da eletricidade e a previsão meteorológica, garantindo o armazenamento e a liberação de energia no momento ideal, melhorando ainda mais a eficiência de uso de energia em todo o sistema.

4.2 Melhoria da estabilidade do fornecimento de energia

Os sistemas fotovoltaicos otimizados de armazenamento de energia melhoram significativamente a estabilidade do fornecimento de energia em substâncias. Quando a geração de energia fotovoltaica é afetada por fatores naturais como o clima, o sistema de armazenamento de energia pode responder rapidamente, liberando a energia armazenada e compensando a insuficiência da geração de energia fotovoltaica, mantendo assim o fornecimento e a saída de energia estáveis. Através de sistemas avançados de monitoramento e controle, o monitoramento em tempo real das mudanças de carga e parâmetros de qualidade da energia elétrica na rede elétrica ajusta o estado de trabalho do sistema de armazenamento de energia fotovoltaica em tempo útil para garantir a estabilidade da tensão e da frequência de saída, reduzindo efetivamente a flutuação da tensão e o desvio da frequência. Além disso, o sistema otimizado tem uma capacidade de resposta a falhas mais forte. Em caso de falha ou emergência na rede elétrica, o sistema de armazenamento de energia pode servir como fonte de energia de reserva, fornecendo suporte contínuo a equipamentos e cargas críticas, garantindo o funcionamento normal da subestação e melhorando a confiabilidade e continuidade do fornecimento de energia. O monitoramento e a avaliação de vários indicadores de estabilidade do fornecimento de energia, como a faixa de flutuação da tensão, o tempo de corte, etc., mostraram que o sistema de armazenamento fotovoltaico otimizado melhora significativamente a estabilidade do fornecimento de energia na substância e fornece aos usuários serviços de energia mais confiáveis.

4.3 Análise de benefícios econômicos e ambientais

Os sistemas otimizados de armazenamento de energia fotovoltaica trazem benefícios econômicos e ambientais significativos para as subusinas. Do ponto de vista econômico, por um lado, o aumento da eficiência energética e a capacidade estável de fornecimento de energia reduzem os custos operacionais da subusina. Reduz danos ao equipamento e custos de manutenção devido a problemas de qualidade da energia elétrica, reduzindo a dependência de fontes de energia convencionais e economizando custos de aquisição de energia. Por outro lado, através do uso racional da diferença de preços de pico, o sistema de armazenamento de energia é carregado quando os preços são baixos e descarregado no pico, trazendo benefícios econômicos adicionais para a subenergia. Em termos de eficiência ambiental, a aplicação de sistemas de armazenamento de energia fotovoltaica reduz significativamente o consumo de energia fóssil tradicional, reduzindo significativamente as emissões de gases de efeito estufa e poluentes. É importante para reduzir os efeitos das mudanças climáticas e melhorar a qualidade do ambiente ecológico local. À medida que a tecnologia avança e os custos diminuem gradualmente, o custo inicial de investimento do sistema de armazenamento de energia fotovoltaica também diminui gradualmente, melhorando ainda mais sua viabilidade econômica. Os benefícios ambientais também contribuem positivamente para o desenvolvimento sustentável da sociedade.

5 Acrel-2000MG Microgrid Sistema de Gestão de Energia

5.1 Resumo

Acrel-2000MG sistema de gerenciamento de energia de microrede, é a nossa empresa de acordo com os requisitos do sistema de monitoramento de microrede sob o novo sistema de energia e sistema de gerenciamento de energia de microrede, resumindo a experiência avançada de pesquisa e produção doméstica e estrangeira, especialmente desenvolvido sistema de gerenciamento de energia de microrede empresarial. Este sistema atende ao sistema fotovoltaico, energia eólica, sistema de armazenamento de energia e acesso à pilha de carregamento, realiza análise de coleta de dados durante todo o tempo, monitora diretamente o sistema fotovoltaico, eólico, armazenamento de energia, estado operacional e estado de saúde da pilha de carregamento, é um sistema de monitoramento integrado, gerenciamento de energia como um sistema de gerenciamento. O sistema, com base em segurança e estabilidade, visa otimizar economicamente os objetivos operacionais, promover as aplicações de energia renovável, melhorar a estabilidade operacional da rede elétrica e compensar a flutuação da carga; Realizar eficazmente o gerenciamento da demanda do lado do usuário, eliminar a diferença de pico dia e noite, suavizar a carga, melhorar a eficiência operacional do equipamento elétrico e reduzir os custos de fornecimento de energia. Oferece soluções totalmente novas para a gestão de energia de microredes empresariais com operações seguras, confiáveis e econômicas.

O sistema de gerenciamento de energia da microrede deve adotar uma estrutura distribuída em camadas, com todo o sistema de gerenciamento de energia dividido fisicamente em três camadas: camada de equipamento, camada de comunicação da rede e camada de controle da estação. As redes de comunicação de nível de estação usam protocolos de comunicação padrão Ethernet e TCP / IP, e os meios físicos podem ser fibra óptica, cabo de rede, bloqueio de cabos twisted, etc. Suporte ao sistema ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT Estatuto de Comunicação.

5.2 Normas técnicas

Os padrões nacionais que o programa segue são:

Os equipamentos fornecidos nesta especificação técnica devem atender às seguintes normas, regulamentos e padrões da indústria:

GB/T26802.1-2011 Especificações gerais de sistemas de computador de controle industrial: Requisitos gerais

GB/T26806.2-2011 Sistema de Computador de Controle Industrial Plataforma Básica de Computador de Controle Industrial Parte 2: Métodos de Avaliação de Desempenho

GB/T26802.5-2011 Especificação Geral de Sistemas Computacionais de Controle Industrial Parte 5: Requisitos de Segurança do Local

GB/T26802.6-2011 Especificações Gerais de Sistemas Computacionais de Controle Industrial Parte 6: Esboço de Aceitação

GB/T2887-2011 Especificação Geral do Campo de Computação

GB/T20270-2006 Requisitos técnicos básicos de segurança de redes de tecnologia de segurança da informação

GB50174-2018 Especificações de projeto de sala de máquinas de sistemas de informação eletrônica

DL/T634.5101 Equipamentos e sistemas remotos, Parte 5-101: Normas básicas de apoio às missões remotas das normas de transmissão

DL/T634.5104 Dispositivos e Sistemas Remotos Parte 5-104: Acesso à Rede 101 - IEC60870-5 para o Subconjunto de Protocolos de Transmissão Padrão

GB/T33589-2017 Especificações técnicas do sistema de energia de acesso à microrede

GB/T36274-2018 Especificações técnicas do sistema de gerenciamento de energia da microrede

GB/T51341-2018 padrão de engenharia de microredes

GB/T36270-2018 Especificações técnicas do sistema de monitoramento de microrede

DL/T1864-2018 Especificações técnicas do sistema de monitoramento de microrede independente

T/CEC182-2018 Especificações de Operação de Planejamento de Micro-Redes

T/CEC150-2018 Especificações técnicas de dispositivos integrados de microrede de baixa tensão

T/CEC151-2018 Especificações técnicas de operação e controle de microredes híbridas AC DC

T / CEC152-2018 Requisitos técnicos de resposta às necessidades de microredes conectadas

T/CEC153-2018 Diretrizes técnicas de gerenciamento de carga de microredes conectadas

T/CEC182-2018 Especificações de Operação de Planejamento de Micro-Redes

T/CEC5005-2018 Especificações de engenharia de microredes

NB/T10148-2019 Secção de Microredes: Diretrizes de Desenho de Planejamento de Microredes

NB/T10149-2019 Secção Microrredes: Diretrizes de Operação de Microrredes

5.3 Aplicação

Os sistemas podem ser aplicados às necessidades de monitoramento e gerenciamento de energia de sistemas de energia renovável em cidades, rodovias, parques industriais, áreas comerciais, áreas residenciais, edifícios inteligentes, ilhas e áreas sem energia.

5.4 Descrição do modelo

5.5 Configuração do sistema

5.5.1 Arquitetura do sistema

Esta plataforma foi projetada com uma estrutura distribuída em camadas, ou seja, camada de controle de estação, camada de rede e camada de dispositivo, com a topologia detalhada a seguir:

Figura 1 Modo típico de agrupamento de redes de sistemas de gerenciamento de energia de microredes

5.6 Funções do sistema

5.6.1 Monitoramento em tempo real

O sistema de gerenciamento de energia da microrede é amigável com a interface humano-máquina, deve ser capaz de exibir intuitivamente o estado de funcionamento de cada circuito elétrico na forma de um gráfico elétrico do sistema, monitorar em tempo real a tensão, a corrente, a potência, o fator de potência e outros parâmetros elétricos de cada circuito, monitorar dinamicamente os interruptores de circuito, a equivalência do interruptor de isolamento, o estado de separação e os sinais de falha, alerta e outros. Entre eles, os parâmetros elétricos de circuito de cada subsistema são principalmente: corrente trifásica, tensão trifásica, potência ativa total, potência inativa total, fator de potência total, frequência e valor acumulado de energia elétrica ativa positiva; Os parâmetros de estado são principalmente: estado de interruptor, alarme de desligamento de falha do interruptor, etc.

O sistema deve ser capaz de gerenciar a geração de energia para a fonte de energia distribuída e o sistema de armazenamento de energia, permitindo que os gerentes tenham conhecimento em tempo real das informações de saída da unidade de geração de energia, informações de ganho, estado de carga de armazenamento de energia e configurações de potência operacionais da unidade de geração e unidade de armazenamento de energia.

O sistema deve ser capaz de gerenciar o estado do sistema de armazenamento de energia, ser capaz de alertar oportunamente de acordo com o estado de carga do sistema de armazenamento de energia e suportar a manutenção regular da bateria.

A interface do sistema de monitoramento do sistema de gerenciamento de energia da microrede inclui a interface principal do sistema, incluindo a microrede fotovoltaica, eólica, armazenamento de energia, pilhas de carregamento e a composição da carga total, incluindo informações sobre ganhos, informações meteorológicas, informações sobre poupança de energia e redução de emissões, informações sobre potência, informações sobre energia, tensão e corrente, etc. Dependendo das necessidades diferentes, informações sobre carregamento, armazenamento de energia e sistemas fotovoltaicos também podem ser exibidas.

Figura 2 Interface principal do sistema

A sub-interface inclui principalmente o diagrama do sistema principal, informações fotovoltaicas, informações de energia eólica, informações de armazenamento de energia, informações de pilhas de carregamento, estado de comunicação e algumas listas estatísticas.

5.6.1.1 Interface fotovoltaica

Figura 3 Interface do sistema fotovoltaico

Esta interface é usada para mostrar informações sobre o sistema fotovoltaico, incluindo principalmente o monitoramento e alarme do estado operacional do lado de corrente contínua do inversor e do lado de corrente alterna, estatísticas e análise da geração de energia do inversor e da central elétrica, monitoramento e estatísticas da geração de energia do gabinete de rede, estatísticas do número de horas de utilização efetiva anual da geração de energia da central elétrica, estatísticas de rendimento da geração de energia, estatísticas de redução de emissões de carbono, monitoramento da radiação / vento / temperatura ambiental, simulação de energia de geração e análise de eficiência; Ao mesmo tempo, a potência total do sistema, a corrente de tensão e os dados operacionais de cada inversor são exibidos.

5.6.1.2 Interface de armazenamento de energia

Figura 4 Interface do sistema de armazenamento de energia

Esta interface é usada principalmente para mostrar a capacidade instalada de armazenamento de energia do sistema, a carga e descarga atuais de armazenamento de energia, os ganhos, a curva de mudança do SOC e a curva de mudança da energia.

Figura 5 Interface de configuração de parâmetros do sistema de armazenamento de energia PCS

Esta interface é usada principalmente para mostrar a configuração dos parâmetros do PCS, incluindo interruptores, modos de funcionamento, configurações de potência e limites de tensão e corrente.

Figura 6 Interface de configuração de parâmetros do sistema de armazenamento de energia BMS

Esta interface é usada para mostrar a configuração dos parâmetros do BMS, incluindo principalmente a tensão da bateria, o limite de proteção contra a temperatura, a tensão do pacote de bateria, a corrente, o limite de temperatura, etc.

Figura 7 Interface de dados do lado da rede do sistema de armazenamento de energia PCS

Esta interface é usada para mostrar os dados do lado da rede PCS, incluindo principalmente a tensão de fase, corrente, potência, frequência, fator de potência, etc.

Figura 8 Interface de dados do lado AC do sistema de armazenamento de energia PCS

Esta interface é usada para mostrar os dados do lado de corrente alterna do PCS, incluindo principalmente a tensão de fase, corrente, potência, frequência, fator de potência, valores de temperatura, etc. Alerta também para informações anormais no lado da comunicação.

Figura 9 Interface de dados laterais do sistema de armazenamento de energia PCS DC

Esta interface é usada para mostrar os dados laterais de corrente contínua do PCS, incluindo principalmente tensão, corrente, potência, energia, etc. Alerta também para informações anormais no lado da corrente contínua.

Figura 10 Interface de estado do sistema de armazenamento de energia PCS

Esta interface é usada para exibir informações sobre o estado do PCS, incluindo principalmente o estado da comunicação, o estado de operação, o estado de operação do STS e o alerta de falha do STS.

Figura 11 Interface de estado da bateria de armazenamento de energia

Esta interface é usada para mostrar informações sobre o estado do BMS, incluindo principalmente o estado operacional da bateria de armazenamento de energia, informações do sistema, informações de dados e informações de alerta, além de mostrar as informações SOC da bateria de armazenamento de energia atual.

Figura 12 Interface de dados de execução do cluster de bateria de armazenamento de energia

Esta interface é usada para mostrar informações sobre o cluster da bateria, incluindo principalmente a tensão e a temperatura da bateria de cada módulo de armazenamento de energia, e mostrar a tensão Z grande e Z pequena da bateria atual, os valores de temperatura e a posição correspondente.

5.6.1.3 Interface eólica

Figura 13 Interface do sistema eólico

Esta interface é usada para exibir informações sobre o sistema eólico, incluindo principalmente o controle inversor do lado de corrente contínua, o lado de corrente alterna de monitoramento e alarme de estado operacional, estatísticas e análise da geração de energia de inversores e usinas elétricas, estatísticas do número de horas de utilização efetiva anual da geração de energia de usinas elétricas, estatísticas do rendimento da geração de energia, estatísticas de redução de emissões de carbono, monitoramento da velocidade do vento / vento / temperatura ambiental, simulação de potência de geração e análise de eficiência; Ao mesmo tempo, a potência total do sistema, a corrente de tensão e os dados operacionais de cada inversor são exibidos.

5.6.1.4 Interface da pilha de carregamento

Figura 14 Interface da pilha de carregamento

Esta interface é usada para mostrar informações sobre o sistema da pilha de carregamento, incluindo principalmente a potência total da pilha de carregamento, a potência da pilha de carregamento de corrente alterna, a quantidade de energia, os custos de energia, a curva de mudança, os dados operacionais de cada pilha de carregamento, etc.

5.6.1.5 Interface de vigilância de vídeo

Figura 15 Interface de vigilância de vídeo de microrede

Esta interface mostra principalmente a tela de vídeo acessada pelo sistema e permite visualização, reprodução, gerenciamento e controle por meio de diferentes configurações.

5.6.1.6 Previsões de geração de energia

O sistema deve ser capaz de fazer previsões de curto prazo e ultra-curto prazo de geração de energia elétrica para a geração distribuída através de dados históricos de geração de energia, dados de testes e previsões meteorológicas futuras, e mostrar taxas de aprovação e análises de erros. A geração de energia pode ser planejada manualmente ou automaticamente com base em previsões de energia, facilitando o controle centralizado do usuário sobre a geração de energia nova do sistema.

Figura 16 Interface de previsão fotovoltaica

5.6.1.7 Configuração da política

O sistema deve ser capaz de configurar o modo de funcionamento do sistema e configurar diferentes estratégias de controle de acordo com os dados de geração de energia, a capacidade do sistema de armazenamento de energia, as necessidades de carga e as informações sobre tarifas de distribuição de tempo. Como corte de picos, planejamento de ciclos, controle de demanda, carregamento ordenado, expansão dinâmica, etc.

Figura 17 Interface de configuração de política

5.6.2 Relatório de execução

Deve ser capaz de consultar os parâmetros operacionais de cada subsistema, circuito ou dispositivo Z tempo determinado, a informação de parâmetros elétricos exibidos no relatório deve incluir: corrente de fase, tensão trifásica, fator de potência total, potência ativa total, potência inativa total, energia elétrica ativa positiva, etc.

Figura 18 Relatório de funcionamento

5.6.3 Alarme em tempo real

Deve ter função de alarme em tempo real, o sistema deve ser capaz de emitir um alerta sobre o início e o desligamento de telecomunicações, tais como o inversor em cada subsistema, o conversor bidirecional e o movimento de proteção ou o acidente no interior do equipamento, deve ser capaz de exibir em tempo real o evento de alerta ou o evento de desligamento, incluindo o nome do evento de proteção, o momento da ação de proteção; Também deve ser possível notificar as pessoas interessadas por meio de janelas pop-up, voz, mensagens de texto e telefone.

Figura 19 Alerta em tempo real

5.6.4 Pesquisa de eventos históricos

Deve ser capaz de armazenar e gerenciar os registros de eventos de deslocação de telecomunicações, ações de proteção, tripulação de acidentes, e tensão, corrente, potência, fator de potência, temperatura da bateria (bateria de íons de lítio), pressão (bateria de fluxo líquido), luz, velocidade do vento, excedimento da pressão do ar, para facilitar o rastreamento histórico de eventos do sistema e alarmes, estatísticas de consulta e análise de acidentes.

Figura 20 Pesquisa de eventos históricos

5.6.5 Monitoramento da qualidade da energia elétrica

O monitoramento contínuo da qualidade da energia elétrica de todo o sistema de microrede, incluindo o estado estável e o estado temporário, deve ser possível para que os gerentes tenham conhecimento em tempo real da qualidade da energia elétrica do sistema de abastecimento de energia, a fim de detectar e eliminar a instabilidade do abastecimento de energia em tempo útil.

1) na interface principal do sistema de abastecimento de energia deve ser capaz de exibir em tempo real o estado de comunicação do dispositivo de monitoramento de vários pontos de monitoramento da qualidade da energia elétrica, a taxa de distorção total da tensão de fase A / B / C de cada ponto de monitoramento, o desequilíbrio de tensão de fase B em B e o valor de tensão de ordem / negativa / zero, o desequilíbrio de corrente de fase B em B e o valor de corrente de ordem / negativa / zero;

2) Função de análise harmônica: o sistema deve ser capaz de exibir em tempo real a taxa de distorção harmônica total da tensão trifásica A / B / C, a taxa de distorção harmônica total da corrente trifásica A / B / C, a taxa de distorção total da tensão subharmônica singular, a taxa de distorção total da corrente subharmônica singular, a taxa de distorção total da tensão subharmônica par, a taxa de distorção total da corrente subharmônica par; Deve ser capaz de mostrar a taxa de tensão armônica de 2 a 63 vezes, a taxa de tensão armônica de 2 a 63 vezes, a taxa de tensão armônica de 0,5 a 63,5 vezes, a taxa de corrente armônica de 0,5 a 63,5 vezes;

3) Flutuação de tensão e flash: o sistema deve ser capaz de exibir o valor de flutuação de tensão trifásica A / B / C, o valor de flash curto de tensão trifásica A / B / C e o valor de flash longo de tensão trifásica A / B / C; Deve ser capaz de fornecer curvas de flutuação de tensão trifásica A / B / C, curvas de flash curto e curvas de flash longo; Deve ser capaz de mostrar desvios de tensão e de frequência;

4) Medição de potência e energia elétrica: o sistema deve ser capaz de mostrar a potência ativa de três fases A / B / C, a potência inativa e a potência visível; Deve ser capaz de mostrar a potência ativa total de três fases, a potência inativa total, a visão geral da potência e o fator de potência total; Devem ser capazes de fornecer curvas de carga ativa, incluindo curvas de carga ativa diária (tipo flexível) e curvas de carga ativa anual (tipo flexível);

5) Monitoramento temporário de tensão: quando ocorrem eventos temporários de qualidade de energia elétrica, como suspensão de tensão, queda de tensão, interrupção de curto prazo, o sistema deve ser capaz de gerar um alerta, o evento pode ser notificado às pessoas interessadas na forma de janela pop-up, piscando, som, mensagens de texto, telefone, etc.; O sistema deve ser capaz de ver as formas de onda antes e depois do evento temporário correspondente.

6) Estatísticas de dados de qualidade da energia elétrica: o sistema deve ser capaz de exibir estatísticas armazenadas em 1min e 2h, incluindo média, Z grande, Z pequeno, valor de probabilidade de 95%, raiz quadrada média.

7) Função de visualização do registro de eventos: o registro de eventos deve conter o nome do evento, o estado (ação ou retorno), o número de onda, o valor limite ultrapassado, a duração da falha e a hora em que o evento ocorreu.

Figura 21 Interface de qualidade de energia elétrica do sistema de microrede

5.6.6 Funções de controle remoto

O controle remoto de todo o equipamento dentro do sistema de microrede deve ser possível. O pessoal de manutenção do sistema pode concluir a operação de controle remoto através da interface principal do sistema de gerenciamento e seguir a ordem de operação de pré-configuração de controle remoto, retorno de controle remoto, execução de controle remoto, pode executar oportunamente o sistema de agendamento ou os comandos de operação correspondentes na estação.

Figura 22 Função de controle remoto

5.6.7 Pesquisa de curvas

Deve ser possível na interface de consulta da curva, pode ver diretamente as curvas de parâmetros elétricos, incluindo a corrente trifásica, a tensão trifásica, a potência ativa, a potência inativa, o fator de potência, SOC、SOH、 Curvas como mudanças de carga e descarga.

5.6.8 Relatórios estatísticos

Com a função estatística de resumo de contadores cronometrados, o usuário pode consultar livremente o consumo de eletricidade de cada nó de distribuição em qualquer período de tempo desde o funcionamento normal do sistema, ou seja, o relatório de análise estatística do consumo de eletricidade do nó e do consumo de eletricidade de cada circuito de ramificação. [6] Análise estatística da troca de energia elétrica entre microredes e sistemas externos; Análise da economia de energia, benefícios, etc. do funcionamento do sistema; Análise de confiabilidade do fornecimento de energia de microrede, incluindo o tempo de corte anual, número de cortes anuais, etc.; Disponibilidade para análise da qualidade da energia elétrica em pontos de conexão de microredes conectadas à rede.

Figura 24 Relatório estatístico

5.6.8.1 Topologia da rede

O sistema suporta o monitoramento em tempo real do estado de comunicação de vários dispositivos do sistema de acesso, capaz de exibir completamente toda a estrutura de rede do sistema; Diagnóstico on-line do estado de comunicação do dispositivo e exibição automática do dispositivo ou componente defeituoso e de suas partes defeituosas na interface em caso de anomalia da rede.

Figura 25 Interface topológica do sistema de microrede

Esta interface mostra principalmente a topologia do sistema de microrede, incluindo a composição do sistema, o modo de conexão à rede elétrica, interruptores, medidores e outras informações. 5.6.8.2 Gestão de comunicações

É possível gerenciar, controlar e monitorar em tempo real as comunicações de dispositivos em todo o sistema de microrede. O mantenedor do sistema pode abrir o gerenciador de comunicações com o botão direito do mouse no programa principal do sistema de gerenciamento e, em seguida, selecionar o controle de comunicações para iniciar todas as portas ou uma única porta para ver rapidamente as comunicações e os dados de um dispositivo. Comunicação deve ser apoiada ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT Estatuto de Comunicação.

5.6.8.3 Gestão de direitos de usuário

Deve ter a capacidade de configurar o gerenciamento de direitos de usuário. O gerenciamento de permissões do usuário evita operações não autorizadas (como operações de controle remoto, modificações de parâmetros de execução, etc.). Pode definir logins, senhas e permissões operacionais para diferentes níveis de usuários, proporcionando segurança confiável para a execução, manutenção e gerenciamento do sistema.

5.6.8.4 Gravação de falhas

Em caso de falha do sistema, deve ser possível registrar automaticamente e com precisão as mudanças na quantidade de eletricidade relevante antes e após a falha, através da análise e comparação dessas quantidades elétricas, para analisar o tratamento de acidentes, determinar se a proteção está funcionando corretamente e melhorar o nível de operação segura do sistema de energia tem um papel importante. Um total de 16 gravações de falha podem ser gravadas.[6] Cada gravação pode desencadear seis gravações, cada gravação pode gravar oito ondas periódicas antes da falha e quatro ondas periódicas após a falha, com um tempo total de gravação de 46 segundos. Cada gravação de ponto de amostragem contém pelo menos 12 ondas analógicas e 10 ondas de interruptor.

5.6.8.5 Memória do acidente

Todos os dados de varredura em tempo real antes e depois do momento do acidente podem ser registrados automaticamente, incluindo a posição da comutação, o estado de ação de proteção, a telemedição e muito mais, formando uma base de dados para a análise do acidente.

Os usuários podem personalizar o evento de início da memória de acidente, armazenando dados sobre cada ciclo de varredura do acidente e os 10 ciclos de varredura posteriores ao acidente quando cada evento ocorre. Os pontos de dados iniciados e monitorados podem ser definidos pelo usuário Z e modificados arbitrariamente.

29 Memória do acidente

6 Hardware e seus produtos