程瑜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘 要：本文主要研究了“光伏-儲能”耦合參與調峰的配電網運行優化配置問題。隨著光伏發電在配電網中的廣泛應用，如何有效利用光伏發電并解決其隨機性和間歇性問題成為了關鍵。通過引入儲能系統，可以實現光伏發電與儲能的優化配置，提高配電網的穩定性和經濟性。首先分析了“光伏-儲能”型配電網的供能關系，然后確定配電網耦合調峰作用的實施效果，調節相關電力儲能設備，實現對“光伏-儲能”配電網的運行優化。

關鍵詞：光伏-儲能；耦合調峰；配電網；運行配置

0引言

隨著可再生能源的快速發展，光伏發電在配電網中的地位日益重要。然而，光伏發電的隨機性和間歇性給電網的穩定運行帶來了挑戰。儲能技術作為一種有效的調節手段，可以彌補光伏發電的不足，提高電網的穩定性。因此，研究“光伏-儲能” 耦合參與調峰的配電網運行優化配置具有重要的現實意義和理論價值。本文旨在探討如何通過優化配置光伏和儲能系統，實現配電網的穩定運行和有效調度。通過合理的“光伏-儲能”耦合配置，有望解決光伏發電并網帶來的技術難題，提高配電網的供電可靠性和經濟性。此外，該研究還可為未來智能電網的建設和發展提供有益的參考。

1“光伏-儲能”型配電網的供能關系分析

光伏發電的特性決定了其輸出的電能與日照強度密切相關。在光照充足的情況下，光伏發電能夠為電網提供大量的電能；而在陰雨天或夜晚，其輸出將大幅降低，甚至為零。這種不穩定性給電網的運行帶來了困擾。而儲能系統則能很好地彌補這一缺陷。儲能系統的主要功能在于存儲電能，并在需要時釋放，以平衡電網負荷、提高能源利用效率。在光伏發電系統中，儲能系統可以在光照充足時存儲多余的電能，然后在光照不足或電力需求高峰時釋放這些電能，從而確保電力系統的連續、穩定供電。這種功能特性使得儲能系統成為光伏發電系統不可或缺的組成部分。

在供能關系上，光伏發電和儲能系統形成了緊密的互補關系。一方面，光伏發電為儲能系統提供了的電能，使得儲能系統能夠不斷積累能量，以備不時之需。另一方面，儲能系統則通過存儲和釋放電能，平衡了光伏發電系統的不穩定輸出， 使得整個電力系統能夠更加穩定、可靠地運行。此外，兩者的供能關系還體現在提高能源利用效率方面。由于光伏發電受天氣條件影響較大，有時會出現電力過剩或不足的情況。通過儲能系統的調節，可以將過剩的電能存儲起來，在需要時再釋放出來，從而避免了電能的浪費。同時，儲能系統還可以根據電力需求的變化智能調度電能的存儲與釋放，使得整個電力系統的運行更加有效、經濟。除了互補性和提高能源利用效率外，光伏發電和儲能系統在供能關系上還具有其他優勢。例如， 它們可以為偏遠地區提供電力供應。由于偏遠地區往往缺乏穩定的電力供應來源，傳統的電網建設成本高昂且難以覆蓋。而光伏發電和儲能系統則可以通過組合成一個獨立的離網系統，為這些地區提供穩定、可靠的電力供應，推動當地的經濟和社會發展。

然而，當前光伏發電和儲能系統的發展仍面臨一些挑戰和問題。例如，儲能技術的成本、壽命和安全性等方面仍需進一步改進和提升；同時，如何更好地整合和優化光伏發電和儲能系統的運行和管理，提高其整體效率和穩定性，也是需要不斷探索和研究的問題。為了實現“光伏-儲能”型配電網的優化配置，需要綜合考慮光伏發電的特性、儲能技術的特點以及電網的運行需求。通過合理的配置，可以降低電網的運行成本，提高可再生能源的利用率，并保證電網的安全穩定運行。

2配電網的耦合調峰作用效果

配電網的耦合調峰作用效果主要表現在以下幾個方面：

（1）有效解決峰谷負荷差問題：通過電力調峰，根據電力供需情況靈活調整電力的生產和消費，可以平衡電力系統的供需關系，有效解決電力系統中出現的峰谷負荷差異問題，維持電網的穩定運行。

（2）提升電力供應可靠性：電力調峰作為一種靈活的電力管理手段，能合理調配電力資源，確保供電能夠滿足峰值需求，同時避免資源的浪費。

（3）應對新能源并網帶來的挑戰：隨著新能源的大規模并網，電力系統的調度運行面臨著更大的挑戰。通過電力調峰，可以充分利用可再生能源的特性，提高新能源的消納率，降低其對傳統電網的沖擊。

（4）提升配電系統的經濟性：通過優化配置分布式能源、儲能裝置和各類負荷間的互動，可以降低配電系統的運行成本，提高其經濟性[3]。同時，利用儲能電站進行調峰，能在負荷低谷時儲存電能，在負荷高峰時釋放電能，有助于緩解高峰期的電力供需缺口。

總的來說，配電網的耦合調峰作用效果對于電力系統的穩定運行、能源結構的優化以及環保節能等方面都具有積極的意義。然而，實現這些效果需要依賴調度控制技術、負荷預測以及完善的電網基礎設施等條件。因此，在實際應用中，需要綜合考慮各種因素，制定合理的調峰策略，以充分發揮配電網的耦合調峰作用。

3“光伏-儲能”配電網的運行優化

“光伏-儲能”配電網的運行優化，是一項較為復雜的儲能量耦合調峰行為，需注意負荷模型、光伏特性、儲能技術、優化算法和智能調度等多方面問題。

為了解決上述問題，實現光伏儲能配電網運行優化，一般需要引入儲能系統來平滑光伏發電的輸出功率。儲能系統可以在光照充足時存儲多余的電能，在光照不足或電力需求高峰時釋放電能，從而平衡電網負荷，提高電力系統的穩定性。此外，儲能系統還可用于應對突發事件或電力短缺情況，確保電力系統的連續供電。

在光伏與儲能系統的協同作用下，配電網的運行優化策略如下：

（1）電壓管理：通過合理地配置和管理光伏與儲能系統，可以有效地控制配電網的電壓水平。當光伏發電系統輸出功率過高時，儲能系統可以吸收多余的電能，降低電網電壓；當電力需求高峰時，儲能系統可以釋放電能，提高電網電壓。這樣可以確保電網電壓的穩定性和可靠性，減少因電壓波動引起的設備損壞和停電事故。

（2）功率平衡：光伏與儲能系統的引入使得配電網的功率平衡更加靈活和可控。通過實時監測和調整光伏系統的輸出功率和儲能系統的充放電狀態，可以確保電網的功率平衡，避免電力短缺或過剩的情況發生。

（3）能源利用效率：通過優化光伏與儲能系統的運行策略，可以提高能源利用效率。例如，可以根據天氣預報和電力需求預測，提前調整儲能系統的充放電計劃，以有效地利用可再生能源。此外，還可以通過優化配電網的拓撲結構和設備選型，降低電能傳輸和轉換過程中的損耗。

（4）智能化管理：隨著物聯網、大數據等技術的發展，配電網的智能化管理水平不斷提高。通過實時監測和分析光伏與儲能系統的運行狀態和數據，可以及時發現并解決潛在問題，提高配電網的安全性和可靠性。同時，還可以利用這些數據優化配電網的運行策略，提高電力系統的整體性能。

4 安科瑞 Acrel-2000MG微電網能量管理系統

4.1概述

Acrel-2000MG 儲能能量管理系統是安科瑞專門針對工商業儲能 電站研制的本地化能量管理系統，可實現了儲能電站的數據采集、數據處理、數據存儲、數據查詢與分析、可視化監控、報警管理、統計 報表、策略管理、歷史曲線等功能。其中策略管理，支持多種控制策 略選擇，包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制、防逆流等。該系統不 僅可以實現下級各儲能單元的統一監控和管理，還可以實現與上級調 度系統和云平臺的數據通訊與交互，既能接受上級調度指令，又可以 滿足遠程監控與運維，確保儲能系統安全、穩定、可靠、經濟運行。

4.2應用場景

適用于工商業儲能電站、新能源配儲電站。

4.3系統結構

4.4系統功能

（1）實時監管

對微電網的運行進行實時監管，包含市電、光伏、風電、儲能、充電樁及用電負荷，同時也包括收益數據、天氣狀況、節能減排等信息。

（2）智能監控

對系統環境、光伏組件、光伏逆變器、風電控制逆變一體機、儲能電池、儲能變流器、用電設備等進行實時監測，掌握微電網系統的運行狀況。

（3）功率預測

對分布式發電系統進行短期、超短期發電功率預測，并展示合格率及誤差分析。

（4）電能質量

實現整個微電網系統范圍內的電能質量和電能可靠性狀況進行持續性的監測。如電壓諧波、電壓閃變、電壓不平衡等穩態數據和電壓暫升/暫降、電壓中斷暫態數據進行監測分析及錄波展示，并對電壓、電流瞬變進行監測。

（5）可視化運行

實現微電網無人值守，實現數字化、智能化、便捷化管理;對重要負荷與設備進行不間斷監控。

（6）優化控制

通過分析歷史用電數據、天氣條件對負荷進行功率預測，并結合分布式電源出力與儲能狀態，實現經濟優化調度，以降低尖峰或者高峰時刻的用電量，降低企業綜合用電成本。

（7）收益分析

用戶可以查看光伏、儲能、充電樁三部分的每天電量和收益數據，同時可以切換年報查看每個月的電量和收益。

（8）能源分析

通過分析光伏、風電、儲能設備的發電效率、轉化效率，用于評估設備性能與狀態。

（9）策略配置

微電網配置主要對微電網系統組成、基礎參數、運行策略及統計值進行設置。其中策略包含計劃曲線、削峰填谷、需量控制、新能源消納、逆功率控制等。

5硬件及其配套產品

	內部設備的數據采集與監控，由通信管理機、工業平板電腦、串口服務器、遙信模塊及相關通信輔件組成。 數據采集、上傳及轉發至服務器及協同控制裝置 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		系統軟件顯示載體
3	UPS電源	UPS2000-A-2-KTTS		為監控主機提供后備電源
4	打印機	HP108AA4		用以打印操作記錄，參數修改記錄、參數越限、復限，系統事故，設備故障，保護運行等記錄，以召喚打印為主要方式
5	音箱	R19U		播放報警事件信息
6	工業網絡交換機	D-LINKDES-1016A16		提供 16 口百兆工業網絡交換機解決了通信實時性、網絡安全性、本質安全與安全防爆技術等技術問題
7	GPS時鐘	ATS1200GB		利用 gps 同步衛星信號，接收 1pps 和串口時間信息，將本地的時鐘和 gps 衛星上面的時間進行同步
8	交流計量電表	AMC96L-E4/KC		電力參數測量(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、功率因數等)、復費率電能計量、 四象限電能計量、諧波分析以及電能監測和考核管理。多種外圍接口功能:帶有RS485/MODBUS-RTU 協議:帶開關量輸入和繼電器輸出可實現斷路器開關的"遜信“和“遙控”的功能
9	直流計量電表	PZ96L-DE		可測量直流系統中的電壓、電流、功率、正向與反向電能。可帶 RS485 通訊接口、模擬量數據轉換、開關量輸入/輸出等功能
10	電能質量監測	APView500		實時監測電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、諾波等電能質量，記錄各類電能質量事件,定位擾動源。
11	防孤島裝置	AM5SE-IS		防孤島保護裝置，當外部電網停電后斷開和電網連接
12	箱變測控裝置	AM6-PWC		置針對光伏、風能、儲能升壓變不同要求研發的集保護，測控，通訊一體化裝置，具備保護、通信管理機功能、環網交換機功能的測控裝置
13	通信管理機	ANet-2E851		能夠根據不同的采集規的進行水表、氣表、電表、微機保護等設備終端的數據果集匯總: 提供規約轉換、透明轉發、數據加密壓縮、數據轉換、邊緣計算等多項功能:實時多任務并行處理數據采集和數據轉發，可多鏈路上送平臺據:
14	串口服務器	Aport		功能:轉換“輔助系統"的狀態數據，反饋到能量管理系統中。 1)空調的開關，調溫，及完全斷電(二次開關實現) 2)上傳配電柜各個空開信號 3)上傳 UPS 內部電量信息等 4)接入電表、BSMU 等設備
15	遙信模塊	ARTU-K16		1)反饋各個設備狀態，將相關數據到串口服務器: 讀消防 VO信號，并轉發給到上層(關機、事件上報等) 2)采集水浸傳感器信息，并轉發3)給到上層(水浸信號事件上報) 4)讀取門禁程傳感器信息，并轉發

6結論與展望

在能源需求日益增長和可再生能源蓬勃發展的背景下，光伏發電和儲能技術在配電網中的應用成為了研究的熱點。本文詳細探討了“光伏-儲能” 耦合參與調峰的配電網運行優化配置，為解決光伏發電并網帶來的技術難題提供了有效的思路。

通過深入分析光伏發電的特性和儲能技術的原理，本文得出了“光伏-儲能”耦合在配電網中能夠提高供電可靠性和經濟性的結論。在理論分析和仿真實驗的基礎上，本文提出了多種優化配置方案，為實際應用提供了重要的參考。

然而，光伏發電和儲能技術的實際應用還面臨許多挑戰。因此，未來的研究需要繼續深入探討這些關鍵問題，以期推動“光伏-儲能”耦合技術在配電網中的廣泛應用。

參考文獻

[1]杜 帥，賈黎明，李真娣，馬振興.“光伏-儲能”耦合參與調峰的配電網運行優化配置

[2]孫永輝,趙樹野,張秀路,等.考慮分布式光伏與儲能聯合的區域電網電壓穩定性控制方法[J].可再生能源, 2022, 40(8): 1115-1122.

[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022年05版

審核編輯 黃宇