Introdução：

Impulsionados pela transição energética global e pela meta de "duplo carbono", os sistemas energéticos estão passando por uma profunda mudança de transmissão unidirecional para interação bidirecional. A integração do armazenamento de carga na rede de origem é um caminho central para a construção de novos sistemas de energia, que permitem um equilíbrio dinâmico entre produção e consumo de energia através da integração de fontes de energia, rede, carga e armazenamento de energia. O "Programa de Implementação Acelerada da Província de Henan para a Promoção da Integração do Armazenamento de Carga na Rede de Fonte" (No. 72 do Gabinete do Governo Popular da Província de Henan [2024]) forneceu um modelo de prática reprodutível para todo o país. Neste artigo, combinado com este programa, o quadro de implementação e o caminho técnico da solução de monitoramento panorâmico de armazenamento de carga de rede de origem são sistematicamente descritos.

Contexto do Programa: Necessidades Urgentes da Transição Energética

O programa da província de Henan deixa claro que o sistema de energia tradicional enfrenta três grandes desafios:

Problemas de absorção de novas energias: a proporção de energia eólica e fotovoltaica aumentou rapidamente, mas sua intermitencia levou a uma diminuição da estabilidade da rede elétrica e o fenômeno de descarte de luz do vento é frequente.

Ineficiência do sistema: a diferença do pico do vale do parque industrial é superior a 30%, o desperdício de capacidade do transformador é grave; A estratégia de carga e descarga de armazenamento de energia é irracional e afeta a eficiência econômica.

Política e tecnologia de tração dupla: o plano quinquenal nacional "14" desenvolve claramente microredes inteligentes e promove a sinergia de armazenamento de carga na rede de origem; Internet das Coisas, tecnologia de Big Data madura para fornecer suporte técnico para monitoramento panorâmico

Dois. Arquitetura tecnológica: Design aberto e distribuído em camadas

Camada do dispositivo：

Integração de medidores de potência multifuncionais, inversores, pilhas de carregamento e outros dispositivos, suporte a protocolos de comunicação como ModBus, IEC60870-5-103 e compatibilidade com os principais produtos de fabricantes.

Implante sensores de temperatura e equipamentos elétricos de monitoramento de incêndios para obter uma percepção completa do estado ambiental e de segurança.

Camada de transferência：

Adota um terminal de fusão de dados incorporado para suportar portas seriais, portas de rede, LoRa、 Várias interfaces, como fibra óptica, permitem armazenamento local de dados e transmissão de pontos de interrupção.

Proteja os dados contra ataques maliciosos com tecnologia de transmissão criptografada.

Camada de dados：

Armazenar dados em tempo real/históricos, registros de alarme, etc., fornecendo uma interface de acesso a dados para chamadas de sistemas de terceiros.

Apoia a análise de big data para explorar as regras de consumo de energia e fornecer a base para estratégias otimizadas.

Camada de aplicação：

Fornece uma plataforma de monitoramento visual para mostrar o fluxo de energia e o estado do equipamento através de modelagem 3D e gráficos dinâmicos. Por exemplo, o software de topografia HT implementa uma visualização ao estilo "Cyberpunk" do sistema de energia do parque, suportando observações de rotação de 360 graus.

Integre módulos funcionais como previsão inteligente, diagnóstico de falhas e otimização de estratégias para automatizar e automatizar a gestão de energia.

Três. Funções principais: Monitoramento inteligente de toda a cadeia

Os quatro pontos principais do "armazenamento de carga de rede de origem" são otimizados em conjunto com a tecnologia de monitoramento panorâmico para alcançar o equilíbrio dinâmico:

Monitoramento da produção de energia：

Coleta de dados em tempo real: monitorar a eficiência do painel fotovoltaico e a velocidade do ventilador através de sensores, combinando dados meteorológicos para prever a geração de energia. A solução AcrelEMS 3.0 da Angkor otimiza a saída fotovoltaica e reduz a rejeição de luz.

Otimização do planejamento de produção: Ajuste dinâmico das estratégias operacionais dos equipamentos de geração de energia com base em algoritmos de IA para aumentar o consumo de nova energia.

Monitoramento de transmissão de rede elétrica：

Percepção de estado e interação: monitoramento de tensão, parâmetros de corrente, identificação de falhas na rede elétrica; Coordene o fluxo de energia fotovoltaica, armazenamento de energia e rede elétrica através de roteadores de energia.

Mecanismo de acesso amigável: ajustar o acesso de energia distribuída de acordo com as necessidades de carga da rede elétrica para operar em conjunto com a grande rede elétrica.

Gestão do Consumidor de Carga：

Gerenciamento refinado de equipamentos: monitorar as características de consumo de energia de equipamentos como ar condicionado, iluminação e outros, adotando uma estratégia de controle de pico de energia e poupança de energia. O esquema de visualização topográfica mostra a distribuição de carga por 24 horas através de gráficos dinâmicos, orientando o usuário para ajustar o comportamento de consumo de eletricidade.

Gerenciamento de carregamento ordenado: combina a capacidade do transformador com o sinal de tarifa elétrica para coordenar a potência da pilha de carregamento e evitar que a carga centralizada cause sobrecarga na rede elétrica.

Otimização do sistema de armazenamento de energia：

Controle da estratégia de carga e descarga: de acordo com os dados de produção e consumo de energia, arranje racionalmente a sequência de carga e descarga do equipamento de armazenamento de energia. Por exemplo, armazenar energia no pico da geração de energia fotovoltaica, descarregar no pico da eletricidade e reduzir os custos de eletricidade.

Monitoramento de estado de saúde: rastreie em tempo real a carga restante da bateria, o número de recargas e descargas, preveja a vida útil da bateria e otimize o plano de manutenção.

Quatro. Caminho de implementação: adaptação multicenário e liberação de valor

Plano claroVáriasExemplos típicos de cenários de implementação que abrangem áreas como indústria, rurais e serviços:

Cenário industrial: integração de armazenamento de carga de rede de origem em parques industriais

Caso: Um parque industrial implanta sistemas fotovoltaicos distribuídos, de armazenamento de energia e microredes inteligentes para obter um equilíbrio dinâmico de geração, consumo e armazenamento de energia através de uma plataforma de monitoramento panorâmico.

Valor: poupar 1,2 milhão de yuans em despesas de eletricidade por ano, reduzir as emissões de carbono em 3.000 toneladas e aumentar a taxa de autossuficiência energética do parque para 65%.

Cenário rural: projeto de armazenamento de carga de rede de desenvolvimento de toda a aldeia

Caso: uma área rural usa o telhado fotovoltaico e a geração de energia de biomassa, em combinação com o sistema de armazenamento de energia para alcançar a "energia verde espontânea, principalmente, grande rede de segurança".

Valor: impulsionar a revolução energética rural, estimular o potencial de consumo rural e promover o fortalecimento da economia coletiva.

Cenário de instituições públicas: integração de armazenamento de carga de rede de origem escolar

Caso: Uma universidade implantou um sistema fotovoltaico + de armazenamento de energia para otimizar a estratégia de consumo de energia através de uma plataforma de monitoramento panorâmico, combinando mecanismos de resposta à demanda para participar de negociações no mercado de energia.

Valor: poupança anual de custos de energia de 800.000 yuans, melhorando o nível de gerenciamento de energia do campus.

Cinco. Apresentação de características do software

5.1 Monitoramento em tempo real

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.

5.2 Interface fotovoltaica

Apresentar 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 do 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.

5.3 Interface de armazenamento de energia

Mostra a capacidade instalada de armazenamento de energia do sistema, a carga e descarga atuais de armazenamento de energia, os ganhos, a curva de mudança de SOC e a curva de mudança de energia. Visualização e controle de dados de PCS e BMS.

5.4 Interface eólica

Apresentar informações sobre o sistema eólico, incluindo principalmente o controle inversor do lado de corrente contínua, o estado operacional do lado de corrente alterna de monitoramento e alarme, estatísticas e análise da geração de energia do inversor e da central elétrica, estatísticas do número de horas de utilização efetiva anual da geração de energia da central elétrica, 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.

5.5 Interface da pilha de carregamento

Exibir 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 potência, os custos de energia, a curva de mudança, os dados operacionais de cada pilha de carregamento, etc.

5.6 Previsões de geração de energia

Realize previsões de curto prazo e ultra-curto prazo para a geração de energia distribuída com dados históricos de geração de energia, dados de testes e previsões meteorológicas futuras e exiba 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.

5.7 Configuração estratégica

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 pico de preenchimento, planejamento de ciclo, controle de demanda, anti-refluxo, carregamento ordenado, expansão dinâmica, etc.

5.8 Chamar a polícia em tempo real

Com a função de alarme em tempo real, o sistema pode emitir um alerta sobre o início e o desligamento do inversor em cada subsistema, o início e o desligamento do inversor bidirecional e a ação 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.

5.9 Monitoramento da Qualidade da Energia

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

5.10 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.

5.11 Gravação de falhas

Quando o sistema falha, automaticamente e com precisão registrar as mudanças na quantidade de eletricidade relevante do processo 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, cada gravação pode desencadear 6 gravações. Cada gravação pode gravar 8 ondas antes da falha e 4 formas de onda após a falha. O tempo total de gravação é de 46 segundos. Cada gravação de ponto de amostragem contém pelo menos 12 formas de onda analógicas e 10 formas de onda de interruptor.

5.12 Memórias do acidente

Registra automaticamente todos os dados de varredura em tempo real, antes e depois do momento do acidente, incluindo a posição de 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 os eventos iniciais da memória do acidente, armazenando dados relevantes para os 10 primeiros ciclos de varredura do acidente e os 10 ciclos de varredura posteriores ao acidente quando cada evento ocorre. Os pontos de dados para iniciar eventos e monitorar podem ser especificados pelo usuário e modificados à vontade.

Seis. Recomendações de produtos relacionados à solução

Conclusão:

O Programa de Implementação Integrada de Armazenamento de Carga da Rede de Fonte Acelerado da Província de Henan fornece um modelo de prática reprodutível para todo o país, cujo núcleo é alcançar o equilíbrio dinâmico dos quatro pontos do sistema de energia "Armazenamento de Carga da Rede de Fonte" através da tecnologia de monitoramento panorâmico. No futuro, com a aplicação profunda da Internet das Coisas, Big Data e tecnologia de inteligência artificial, a integração de armazenamento de carga na rede de origem evoluirá para uma direção mais eficiente e inteligente, contribuindo com a solução chinesa para a transformação energética global.