胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘要：探索“雙碳"目標下民用建筑用戶(hù)側儲能應用前景和應用策略，分析建筑用戶(hù)側儲能安全性等問(wèn)題，探討建筑光儲直柔、儲能創(chuàng )新技術(shù)的推廣應用，并提出利用用戶(hù)側儲能構建多樣性自備電源的策略。

關(guān)鍵詞：“雙碳"目標；用戶(hù)側儲能；應用前景；應用策略；儲能安全；光儲直柔；自備電源；能源耦合

0引言

2030年前實(shí)現碳達峰、2060年前實(shí)現碳中和，是中國為應對全球氣候變化而作出的莊嚴承諾，也是2035遠景目標綱要和“十四五"時(shí)期經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的主要目標之一。我國碳排放主要來(lái)源于電力、建筑、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，其中電力占比大，約2/5左右，其次是建筑領(lǐng)域，占比超1/5。建筑領(lǐng)域大的碳排放源是建筑用電和用熱產(chǎn)生的間接碳排放，約占我國碳排放總量的17%。因此，探索和研究建筑領(lǐng)域的降碳理念及實(shí)施路徑，是非常重要的。

近些年，圍繞“雙碳"目標，地方相關(guān)政策頻出，相關(guān)行業(yè)從業(yè)人員也致力于不斷創(chuàng )新和研發(fā)，從理念、技術(shù)等各方面，積極推動(dòng)綠色低碳生產(chǎn)生活方式的轉變和變革。其中，用戶(hù)側儲能作為一種新興的能源技術(shù)，其理念已被廣泛接受和認可，正在成為未來(lái)能源系統的重要組成部分，在平滑電網(wǎng)負荷和調峰填谷、節約能源成本、提高供電可靠性、可持續能源利用和碳減排等方面發(fā)揮重要作用，具有廣闊的應用前景和發(fā)展潛力。

1民用建筑用戶(hù)側儲能的應用前景展望

未來(lái)的供配電系統中，儲能是智能電網(wǎng)、可再生能源高占比能源系統、“互聯(lián)網(wǎng)+"智慧能源的重要組成部分和關(guān)鍵支撐技術(shù)。儲能技術(shù)主要有物理儲能（包括抽水蓄能、壓縮空氣蓄能和飛輪儲能等）和電化學(xué)儲能（主要包括鋰電池儲能、鉛蓄電池儲能和液流電池儲能）。物理儲能建設需要一定的自然條件，受地理條件制約，建設周期較長(cháng)。目前，大規模儲能技術(shù)中只有抽水蓄能技術(shù)相對成熟，用于電網(wǎng)側。電化學(xué)儲能技術(shù)相對成熟，應用空間廣泛，未來(lái)有可能成為具發(fā)展前景的儲能技術(shù)路線(xiàn)。其中電池儲能技術(shù)具有響應速度快、效率高及對安裝維護要求低等優(yōu)點(diǎn)。從技術(shù)特點(diǎn)考慮，鋰電池具有存儲密度高、循環(huán)特性好、響應速度快等優(yōu)點(diǎn)，是電化學(xué)儲能中的絕對主力和發(fā)展方向，適合于用戶(hù)側儲能。

目前，用戶(hù)側儲能進(jìn)一步發(fā)展和推廣應用尚缺少標準體系的支撐，以及政策方面的支持等，在具體實(shí)踐應用中，還存在諸多問(wèn)題和不確定性，主要體現在以下幾個(gè)方面：

a.標準問(wèn)題。目前還未出臺針對用戶(hù)側儲能建設統一認定的相關(guān)規范，儲能系統建設規模沒(méi)有確定的經(jīng)濟量化指標。一段時(shí)間以來(lái)，民用建筑用戶(hù)側儲能項目基本都是在試點(diǎn)過(guò)程，若要大規模推廣儲能，還須出臺新的政策和標準去指導用戶(hù)側儲能項目的落地實(shí)施。

b.政策問(wèn)題。相關(guān)政策對鼓勵發(fā)展用戶(hù)側儲能提供了有利條件，如發(fā)展改革委、能源局印發(fā)的發(fā)改能源〔2022〕209號《“十四五"新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》指出，要“聚焦新型儲能在電源側、電網(wǎng)側、用戶(hù)側各類(lèi)應用場(chǎng)景；實(shí)現用戶(hù)側新型儲能靈活多樣發(fā)展"；在發(fā)改能源規〔2021〕1051號《加快推動(dòng)新型儲能發(fā)展的指導意見(jiàn)》指出，要“積極支持用戶(hù)側儲能多元化發(fā)展"。然而，當前用戶(hù)側儲能的成本還比較高，激勵用戶(hù)側儲能發(fā)展政策性支持和補貼力度還不夠。世界范圍內，發(fā)展清潔能源的在經(jīng)過(guò)了裝機容量爆炸式增長(cháng)后，均制定了一系列激勵儲能發(fā)展的政策。如美國的自發(fā)電激勵計劃（自2011年9月起，以2美元/W對獨立的儲能系統進(jìn)行補貼）、德國的小型戶(hù)用光伏儲能投資補貼計劃（自2013年政策發(fā)布起，為功率30kW以下、與戶(hù)用光伏配套的儲能系統提供30%的安裝補貼）等。

c.管理問(wèn)題。用戶(hù)側儲能容量的增大，將會(huì )對電網(wǎng)的調度帶來(lái)新的變革和挑戰，其發(fā)展離不開(kāi)電網(wǎng)的支持和參與，面對以低碳、新能源發(fā)展為特征的能源電力轉型，電力體制改革需創(chuàng )新突破，尤其是對電網(wǎng)作用和功能的認識。運用電力需求響應技術(shù)，充分整合和調配用戶(hù)側儲能，可以在保證電網(wǎng)穩定運行的同時(shí)，實(shí)現經(jīng)濟效益優(yōu)化。

d.安全問(wèn)題。電化學(xué)儲能系統存在火災、爆炸、化學(xué)風(fēng)險、電氣風(fēng)險等安全隱患，安全性問(wèn)題是制約其發(fā)展的一個(gè)重要因素，尤其是應用在建筑室內場(chǎng)所?，F階段針對儲能系統已有部分消防措施，且業(yè)內專(zhuān)家認為鋰電池的安全性在技術(shù)上是可以解決的，技術(shù)發(fā)展的空間仍存在。目前規模較大的用戶(hù)側儲能以采用集裝箱式鋰電池儲能裝置設置于建筑室外場(chǎng)地的做法為主，鮮有設置在建筑內部的場(chǎng)景。據了解，上海招商銀行大廈于大樓地下一層庫房設置了1MW/2.56MWh磷酸鐵鋰電池儲能系統，該項目是上海市商業(yè)化應用樓宇用戶(hù)側儲能項目；北京朝陽(yáng)區姚家園華潤商業(yè)項目于大樓地下一層庫房設置了500kW/2000kWh磷酸鐵鋰電池儲能系統，儲能電池倉靠外墻和汽車(chē)坡道側放置。

2建筑儲能的安全性

上述幾個(gè)方面中，建筑儲能的安全性是尤為需要關(guān)注的，它也是制約用戶(hù)側儲能在民用建筑中推廣應用的主要因素之一，尤其是在建筑物內部的應用。從鋰電池大規模產(chǎn)業(yè)化伊始，安全性便成了與之相伴的焦點(diǎn)話(huà)題。由于鋰電池的電極材料以及電解質(zhì)均較為易燃，當內部反應積聚的熱量不能及時(shí)散失時(shí)，熱失控現象的出現便容易引發(fā)電池安全事故。北京豐臺區“4·16"較大火災事故直接原因就是電池間內的磷酸鐵鋰電池發(fā)生內短路故障引發(fā)電池熱失控起火。近些年韓國發(fā)生的30多起電池儲能電站著(zhù)火事件，也給我國儲能行業(yè)安全發(fā)展敲響了警鐘。雖然我國儲能裝機容量在近些年得到了大幅增長(cháng)，但目前仍缺乏相關(guān)的安全標準文件，因此，亟待相關(guān)規劃、設計、施工、檢測、產(chǎn)品、運維等標準盡快出臺。

縱觀(guān)世界范圍內儲能相關(guān)安全標準，由美國消防協(xié)會(huì )制定的NFPA855-2023《StandardfortheInstallationofStationaryEnergyStorageSystems》相對系統和全面，該標準早發(fā)布于2019年秋季，據稱(chēng)是全面的儲能系統安裝防火標準。該標準明確了基于儲能系統所使用的儲能技術(shù)，儲能系統安裝、尺寸、隔離及滅火和控制系統的要求。對不同類(lèi)型儲能的大儲能容量值也有明確要求（鋰電池大安裝容量不得超過(guò)600kWh，如表1所示）。同時(shí)該標準還規定：儲能系統每組儲能容量大為50kWh，每組之間間距以及與墻的距離均不得小于0.9m；包含儲能系統的房間應具有至少2h耐火等級的防火屏障并與建筑物的其他區域分隔開(kāi)等措施。另外，還重點(diǎn)對儲能系統的排氣通風(fēng)、火災探測、火災控制、爆炸控制以及噴淋系統、撲救措施等作了細致規定。國內已經(jīng)發(fā)布的儲能安全標準還較少，該標準也許可提供一些參考借鑒。

根據鋰電池特點(diǎn)，結合建筑安全，以及參考相關(guān)標準要求，建筑設置儲能系統建議重點(diǎn)做好以下幾個(gè)方面：

a.慎選設置位置場(chǎng)所。如參考NFPA855-2023

表1儲能系統大儲存容量

Tab.1Maximumstoredenergyofenergystorage

systems（ESS）

要求：室內儲能裝置所在樓層高度不得高于22.8m、不得低于安全出口場(chǎng)地完成面以下9.14m；室外距離建筑、公共通道等不得少于1.524m，離安全出口不得小于3.048m等。這些都是基于美國消防車(chē)通道救援和安全疏散角度來(lái)要求的，具體可結合我國建筑防火要求來(lái)規定。

b.做好建筑空間防火。如參考NFPA855-2023要求：防火墻至少2h防火性能、與其他機房分隔等。

c.合理設置儲能裝置。如參考NFPA855-2023要求：?jiǎn)蝹€(gè)防火區域內大安裝容量不超過(guò)600kWh、單個(gè)機柜容量不超過(guò)50kWh、機柜間距不小于0.9m等。

d.儲能單元智能監控。監測及分析電池工作狀態(tài)和工作環(huán)境，主動(dòng)對電池系統進(jìn)行保護，及時(shí)停止充放電動(dòng)作，以保證系統安全。

e.配備完善消防措施。排氣通風(fēng)、火災探測、火災控制、爆炸控制以及噴淋系統、撲救措施等。

f.嚴格把控產(chǎn)品選型。通過(guò)高規格檢測測試，如UL9540、UL9540A、TüVSüD南德認證等。

關(guān)于檢測標準，UL9540《能量?jì)Υ嫦到y和組件的安全標準》和UL9540A《電池儲能系統熱失控擴散評估測試方法》是兩個(gè)**行業(yè)影響力的電池能量?jì)Υ嫦到y安全性標準。UL9540是全球儲能系統和設備安全標準，也是當下儲能系統的高安全標準。測試類(lèi)目繁多，條件苛刻，被北美多個(gè)授權為級安全標準。適用于包括電化學(xué)、機械和熱能的各種類(lèi)型能量?jì)Υ嫦到y，評估集成到儲能系統中不同組件的兼容性和安全性，不針對構成儲能系統的單個(gè)部件/組件。UL9540A是儲能電池具*的熱失控防護測試之一，側重于系統組件的安全性能評估和應對故障情況的要求，其測試報告主要從電芯（電芯是否熱失控）、模塊（熱失控在模塊內部擴散的傾向，并可能蔓延到其他相鄰機柜的情況）、機柜（熱失控是否在整個(gè)機柜內蔓延）、安裝（消防系統的有效性）4個(gè)層級測試對儲能系統熱失控蔓延的情況進(jìn)行評估。

3 積極推動(dòng)建筑光儲直柔應用落地

今天，光儲直柔（Photovoltaics，Energystorage，DirectcurrentandFlexibility，PEDF）已不是一個(gè)陌生的概念，它是指通過(guò)光伏等可再生能源發(fā)電、儲能、直流配電和柔性用能來(lái)構建適應碳中和目標需求的新型建筑配電系統（或稱(chēng)建筑能源系統），如圖1所示。國發(fā)〔2021〕23號《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)2030年前碳達峰行動(dòng)

圖1建筑光儲直柔配電系統圖

方案的通知》明確提出：提高建筑終端電氣化水平，建設集光伏發(fā)電、儲能、直流配電、柔性用電于一體的“光儲直柔"建筑?？梢哉f(shuō)，光儲直柔是“雙碳"目標、能源政策的必然產(chǎn)物，也是重要的技術(shù)支撐。光儲直柔系統的終目的是柔性用電，使建筑用電由剛性負載轉變?yōu)槿嵝载撦d，其中用戶(hù)側儲能系統用于終端用戶(hù)側（如商業(yè)樓宇、工業(yè)園區等）存儲和管理電力，是其重要組成部分，發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。

目前，已有一些建筑中開(kāi)展了“光儲直柔"系統的應用探索，如金磚新開(kāi)發(fā)銀行總部（系統配置容量為86kW的光伏發(fā)電，126kWh的鉛酸電池儲能系統，應用直流配電系統供重要樓層照明）、深圳建科院未來(lái)大廈（系統配置容量為150kW的光伏發(fā)電，300kWh電池儲能系統，應用直流配電系統，直流負載容量達到388kW）、清華大學(xué)建筑節能樓（系統配置容量為20kW的光伏發(fā)電，3組6.6kWh的鈦酸鋰電池儲能，應用直流配電系統）等。然而，目前的這些應用案例中，儲能規模還較小，應用場(chǎng)景相對單一，未來(lái)對于如何在大體量、多場(chǎng)景建筑中構建合理的光儲直柔系統還需進(jìn)一步探索和研究。

4 應用用戶(hù)側儲能構建多樣性自備電源之策略

隨著(zhù)對儲能的政策支持，以及制約其大規模應用的儲能安全性、經(jīng)濟性等問(wèn)題得到逐步解決后，應用用戶(hù)側儲能可以在建筑內打造更多應用場(chǎng)景，如作為建筑自備電源。當前，建筑中常見(jiàn)的自備電源有：獨立于正常電源的發(fā)電機組、蓄電池組（EPS、UPS）、干電池等，具體根據用電負荷的容量、允許中斷供電的時(shí)間以及要求的電源為交流或直流等條件來(lái)確定。在儲能技術(shù)發(fā)展的今天，構建建筑自備電源就有了多種選擇，可以是傳統的柴油發(fā)電機，也可以是“柴油發(fā)電機+儲能"多能混合的模式，還可以是純儲能的模式，具體結合工程實(shí)際情況進(jìn)行經(jīng)濟性、合理性分析而定。

4.1儲能裝置與柴油發(fā)電機組合模式

儲能與柴油發(fā)電機組合的方式在建筑領(lǐng)域應用中很常見(jiàn)（如UPS+柴油發(fā)電機的組合），但這種模式下，UPS儲能裝置主要承擔的任務(wù)是柴油發(fā)電機啟動(dòng)階段的過(guò)渡，一般在柴油發(fā)電機啟動(dòng)成功后退出供電。這里要探討的是利用鋰電池等裝機容量較大、持續供電時(shí)間較長(cháng)的新型用戶(hù)側儲能裝置。

實(shí)際上，這種方式已經(jīng)被廣泛應用于一些地區的離網(wǎng)和獨立微網(wǎng)系統（指與大電網(wǎng)隔離、獨立運行的小型電力系統）中，如供電條件較差的偏遠地區或者海島等。系統充分利用可再生能源發(fā)電，如風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等。為了有效提高獨立微網(wǎng)系統的供電可靠性，需要在系統中配置柴油發(fā)電機，可再生能源不能提供足夠的電能以及儲能容量過(guò)低無(wú)法滿(mǎn)足負荷的情況下，啟動(dòng)柴油發(fā)電機為系統提供額外的電能支持。當然，當儲能系統容量在正常運行范圍內時(shí)，也可以與風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電一起為負荷供電。當柴油發(fā)電機開(kāi)啟時(shí)，可以選擇將儲能系統退出運行，也可以盡量將柴油發(fā)電機運行在額定功率下，多余功率給電池充電。為了實(shí)現一定的經(jīng)濟效益，獨立微網(wǎng)系統中的柴油發(fā)電機可采用多臺相對小容量的機組，根據負荷實(shí)際需求，協(xié)調控制開(kāi)啟一臺或者多臺柴油發(fā)電機組，使單臺柴油發(fā)電機處在佳經(jīng)濟運行狀態(tài)。

對于多能混合一體的供電系統，需要結合實(shí)際情況選擇合適的儲能設備和發(fā)電機組，并進(jìn)行科學(xué)合理的系統設計和運行管理。

4.2儲能裝置替代柴油發(fā)電機的可行性

在安全性、可靠性、經(jīng)濟性等得到保障的前提下，民用建筑采用大規模儲能裝置用以替代柴油發(fā)電機將成為一種可能。在儲能替代柴油發(fā)電機的應用中，基于儲能技術(shù)的運用，通過(guò)將電能儲存起來(lái)并在需要時(shí)釋放出來(lái)以替代傳統的柴油發(fā)電機發(fā)電時(shí)間長(cháng)等問(wèn)題。據報道，2023年高考期間江蘇通州高級中學(xué)等高考保點(diǎn)就采用了儲能設備作為臨時(shí)后備電源保障的方式，以保障考場(chǎng)內照明、英語(yǔ)聽(tīng)力等用電設備的不間斷供電。

5 Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統

5.1概述

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統，是我司根據新型電力系統下微電網(wǎng)監控系統與微電網(wǎng)能量管理系統的要求，總結國內外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗，專(zhuān)門(mén)研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統。本系統滿(mǎn)足光伏系統、風(fēng)力發(fā)電、儲能系統以及充電樁的接入，全天候進(jìn)行數據采集分析，直接監視光伏、風(fēng)能、儲能系統、充電樁運行狀態(tài)及健康狀況，是一個(gè)集監控系統、能量管理為一體的管理系統。該系統在安全穩定的基礎上以經(jīng)濟優(yōu)化運行為目標，促進(jìn)可再生能源應用，提高電網(wǎng)運行穩定性、補償負荷波動(dòng)；有效實(shí)現用戶(hù)側的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷，提高電力設備運行效率、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)濟運行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統應采用分層分布式結構，整個(gè)能量管理系統在物理上分為三個(gè)層：設備層、網(wǎng)絡(luò )通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡(luò )采用標準以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線(xiàn)、屏蔽雙絞線(xiàn)等。系統支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規約。

5.2技術(shù)標準

本方案遵循的標準有：

本技術(shù)規范書(shū)提供的設備應滿(mǎn)足以下規定、法規和行業(yè)標準：

GB/T26802.1-2011工業(yè)控制計算機系統通用規范1部分：通用要求

GB/T26806.2-2011工業(yè)控制計算機系統工業(yè)控制計算機基本平臺2部分：性能評定方法

GB/T26802.5-2011工業(yè)控制計算機系統通用規范5部分：場(chǎng)地安全要求

GB/T26802.6-2011工業(yè)控制計算機系統通用規范6部分：驗收大綱

GB/T2887-2011計算機場(chǎng)地通用規范

GB/T20270-2006信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò )基礎安全技術(shù)要求

GB50174-2018電子信息系統機房設計規范

DL/T634.5101遠動(dòng)設備及系統5-101部分:傳輸規約基本遠動(dòng)任務(wù)配套標準

DL/T634.5104遠動(dòng)設備及系統5-104部分:傳輸規約采用標準傳輸協(xié)議子集的IEC60870-5-網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)101

GB/T33589-2017微電網(wǎng)接入電力系統技術(shù)規定

GB/T36274-2018微電網(wǎng)能量管理系統技術(shù)規范

GB/T51341-2018微電網(wǎng)工程設計標準

GB/T36270-2018微電網(wǎng)監控系統技術(shù)規范

DL/T1864-2018獨立型微電網(wǎng)監控系統技術(shù)規范

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調度運行規范

T/CEC150-2018低壓微電網(wǎng)并網(wǎng)一體化裝置技術(shù)規范

T/CEC151-2018并網(wǎng)型交直流混合微電網(wǎng)運行與控制技術(shù)規范

T/CEC152-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)需求響應技術(shù)要求

T/CEC153-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)負荷管理技術(shù)導則

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調度運行規范

T/CEC5005-2018微電網(wǎng)工程設計規范

NB/T10148-2019微電網(wǎng)1部分：微電網(wǎng)規劃設計導則

NB/T10149-2019微電網(wǎng)2部分：微電網(wǎng)運行導則

5.3適用場(chǎng)合

系統可應用于城市、高速公路、工業(yè)園區、工商業(yè)區、居民區、智能建筑、海島、無(wú)電地區可再生能源系統監控和能量管理需求。

5.4型號說(shuō)明

3.5.5系統配置

5.5.1系統架構

本平臺采用分層分布式結構進(jìn)行設計，即站控層、網(wǎng)絡(luò )層和設備層，詳細拓撲結構如下：

圖1典型微電網(wǎng)能量管理系統組網(wǎng)方式

5.6系統功能

5.6.1實(shí)時(shí)監測

微電網(wǎng)能量管理系統人機界面友好，應能夠以系統一次電氣圖的形式直觀(guān)顯示各電氣回路的運行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動(dòng)態(tài)監視各回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。其中，各子系統回路電參量主要有：三相電流、三相電壓、總有功功率、總無(wú)功功率、總功率因數、頻率和正向有功電能累計值；狀態(tài)參數主要有：開(kāi)關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統應可以對分布式電源、儲能系統進(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)時(shí)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置等。

系統應可以對儲能系統進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據儲能系統的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)告警，并支持定期的電池維護。

微電網(wǎng)能量管理系統的監控系統界面包括系統主界面，包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲能、充電樁及總體負荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據不同的需求，也可將充電，儲能及光伏系統信息進(jìn)行顯示。

圖2系統主界面

子界面主要包括系統主接線(xiàn)圖、光伏信息、風(fēng)電信息、儲能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統計列表等。

5.6.1.1光伏界面

圖3光伏系統界面

本界面用來(lái)展示對光伏系統信息，主要包括逆變器直流側、交流側運行狀態(tài)監測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統計及分析、并網(wǎng)柜電力監測及發(fā)電量統計、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數統計、發(fā)電收益統計、碳減排統計、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對系統的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運行數據進(jìn)行展示。4.6.1.2儲能界面

圖4儲能系統界面

本界面主要用來(lái)展示本系統的儲能裝機容量、儲能當前充放電量、收益、SOC變化曲線(xiàn)以及電量變化曲線(xiàn)。

圖5儲能系統PCS參數設置界面

本界面主要用來(lái)展示對PCS的參數進(jìn)行設置，包括開(kāi)關(guān)機、運行模式、功率設定以及電壓、電流的限值。

圖6儲能系統BMS參數設置界面

本界面用來(lái)展示對BMS的參數進(jìn)行設置，主要包括電芯電壓、溫度保護限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖7儲能系統PCS電網(wǎng)側數據界面

本界面用來(lái)展示對PCS電網(wǎng)側數據，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數等。

圖8儲能系統PCS交流側數據界面

本界面用來(lái)展示對PCS交流側數據，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數、溫度值等。同時(shí)針對交流側的異常信息進(jìn)行告警。

圖9儲能系統PCS直流側數據界面

本界面用來(lái)展示對PCS直流側數據，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時(shí)針對直流側的異常信息進(jìn)行告警。

圖10儲能系統PCS狀態(tài)界面

本界面用來(lái)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11儲能電池狀態(tài)界面

本界面用來(lái)展示對BMS狀態(tài)信息，主要包括儲能電池的運行狀態(tài)、系統信息、數據信息以及告警信息等，同時(shí)展示當前儲能電池的SOC信息。

圖12儲能電池簇運行數據界面

本界面用來(lái)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，并展示當前電芯的大、小電壓、溫度值及所對應的位置。

5.6.1.2風(fēng)電界面

圖13風(fēng)電系統界面

本界面用來(lái)展示對風(fēng)電系統信息，主要包括逆變控制一體機直流側、交流側運行狀態(tài)監測及報警、逆變器及電站發(fā)電量統計及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數統計、發(fā)電收益統計、碳減排統計、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對系統的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運行數據進(jìn)行展示。

5.6.1.3充電樁界面

圖14充電樁界面

本界面用來(lái)展示對充電樁系統信息，主要包括充電樁用電總功率、交直流充電樁的功率、電量、電量費用，變化曲線(xiàn)、各個(gè)充電樁的運行數據等。

5.6.1.4視頻監控界面

圖15微電網(wǎng)視頻監控界面

本界面主要展示系統所接入的視頻畫(huà)面，且通過(guò)不同的配置，實(shí)現預覽、回放、管理與控制等。

5.6.1.5發(fā)電預測

系統應可以通過(guò)歷史發(fā)電數據、實(shí)測數據、未來(lái)天氣預測數據，對分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預測，并展示合格率及誤差分析。根據功率預測可進(jìn)行人工輸入或者自動(dòng)生成發(fā)電計劃，便于用戶(hù)對該系統新能源發(fā)電的集中管控。

圖16光伏預測界面

5.6.1.6策略配置

系統應可以根據發(fā)電數據、儲能系統容量、負荷需求及分時(shí)電價(jià)信息，進(jìn)行系統運行模式的設置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計劃、需量控制、有序充電、動(dòng)態(tài)擴容等。

圖17策略配置界面

5.6.2運行報表

應能查詢(xún)各子系統、回路或設備指*時(shí)間的運行參數，報表中顯示電參量信息應包括：各相電流、三相電壓、總功率因數、總有功功率、總無(wú)功功率、正向有功電能等。

圖18運行報表

5.6.3實(shí)時(shí)報警

應具有實(shí)時(shí)報警功能，系統能夠對各子系統中的逆變器、雙向變流器的啟動(dòng)和關(guān)閉等遙信變位，及設備內部的保護動(dòng)作或事故跳閘時(shí)應能發(fā)出告警，應能實(shí)時(shí)顯示告警事件或跳閘事件，包括保護事件名稱(chēng)、保護動(dòng)作時(shí)刻；并應能以彈窗、聲音、短信和電話(huà)等形式通知相關(guān)人員。

圖19實(shí)時(shí)告警

5.6.4歷史事件查詢(xún)

應能夠對遙信變位，保護動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數、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(hù)對系統事件和報警進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統計、事故分析。

圖20歷史事件查詢(xún)

5.6.5電能質(zhì)量監測

應可以對整個(gè)微電網(wǎng)系統的電能質(zhì)量包括穩態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續監測，使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統電能質(zhì)量情況，以便及時(shí)發(fā)現和消除供電不穩定因素。

1）在供電系統主界面上應能實(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監測點(diǎn)的監測裝置通信狀態(tài)、各監測點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度百分*和正序/負序/零序電壓值、三相電流不平衡度百分*和正序/負序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統應能實(shí)時(shí)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(dòng)與閃變：系統應能顯示A/B/C三相電壓波動(dòng)值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長(cháng)閃變值；應能提供A/B/C三相電壓波動(dòng)曲線(xiàn)、短閃變曲線(xiàn)和長(cháng)閃變曲線(xiàn)；應能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計量：系統應能顯示A/B/C三相有功功率、無(wú)功功率和視在功率；應能顯示三相總有功功率、總無(wú)功功率、總視在功率和總功率因素；應能提供有功負荷曲線(xiàn)，包括日有功負荷曲線(xiàn)（折線(xiàn)型）和年有功負荷曲線(xiàn)（折線(xiàn)型）；

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

6）電能質(zhì)量數據統計：系統應能顯示1min統計整2h存儲的統計數據，包括均值、大值、小值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應包含事件名稱(chēng)、狀態(tài)（動(dòng)作或返回）、波形號、越限值、故障持續時(shí)間、事件發(fā)生的時(shí)間。

圖21微電網(wǎng)系統電能質(zhì)量界面

5.6.7遙控功能

應可以對整個(gè)微電網(wǎng)系統范圍內的設備進(jìn)行遠程遙控操作。系統維護人員可以通過(guò)管理系統的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預置、遙控返校、遙控執行的操作順序，可以及時(shí)執行調度系統或站內相應的操作命令。

圖22遙控功能

5.6.8曲線(xiàn)查詢(xún)

應可在曲線(xiàn)查詢(xún)界面，可以直接查看各電參量曲線(xiàn)，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、SOC、SOH、充放電量變化等曲線(xiàn)。

5.6.9統計報表

具備定時(shí)抄表匯總統計功能，用戶(hù)可以自由查詢(xún)自系統正常運行以來(lái)任意時(shí)間段內各配電節點(diǎn)的用電情況，即該節點(diǎn)進(jìn)線(xiàn)用電量與各分支回路消耗電量的統計分析報表。對微電網(wǎng)與外部系統間電能量交換進(jìn)行統計分析；對系統運行的節能、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(shí)間、年停電次數等分析；具備對并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析。

圖24統計報表

5.6.9.1網(wǎng)絡(luò )拓撲圖

系統支持實(shí)時(shí)監視接入系統的各設備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )結構；可在線(xiàn)診斷設備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò )異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。

圖25微電網(wǎng)系統拓撲界面

本界面主要展示微電網(wǎng)系統拓撲，包括系統的組成內容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計等信息。

5.6.9.2通信管理

可以對整個(gè)微電網(wǎng)系統范圍內的設備通信情況進(jìn)行管理、控制、數據的實(shí)時(shí)監測。系統維護人員可以通過(guò)管理系統的主程序右鍵打開(kāi)通信管理程序，然后選擇通信控制啟動(dòng)所有端口或某個(gè)端口，快速查看某設備的通信和數據情況。通信應支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規約。

5.6.9.3用戶(hù)權限管理

應具備設置用戶(hù)權限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權限管理能夠防止未經(jīng)授權的操作（如遙控操作，運行參數修改等）?？梢远x不同級別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

5.6.9.4故障錄波

應可以在系統發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準確地記錄故障前、后過(guò)程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過(guò)對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護是否正確動(dòng)作、提高電力系統安全運行水平有著(zhù)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(gè)周波、故障后4個(gè)周波波形，總錄波時(shí)間共計46s。每個(gè)采樣點(diǎn)錄波至少包含12個(gè)模擬量、10個(gè)開(kāi)關(guān)量波形。

5.6.9.5事故追憶

可以自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)掃描數據，包括開(kāi)關(guān)位置、保護動(dòng)作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數據基礎。

用戶(hù)可自定義事故追憶的啟動(dòng)事件，當每個(gè)事件發(fā)生時(shí)，存儲事故*10個(gè)掃描周期及事故后10個(gè)掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數據。啟動(dòng)事件和監視的數據點(diǎn)可由用戶(hù)指*和隨意修改。

圖29事故追憶

6硬件及其配套產(chǎn)品

7結語(yǔ)

毋庸置疑，通過(guò)對光儲微電網(wǎng)混合系統控制策略及開(kāi)關(guān)優(yōu)化方面的分析，能夠合理的選擇出額定功率和額定容量的配置，從而保障微電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。

“雙碳"目標將推動(dòng)整個(gè)能源系統的低碳發(fā)展，儲能技術(shù)的應用使建筑能源系統的構建模式也將更具多樣性和靈活性，將在降低裝機容量配置、避免電力增容、削峰填谷、有效解決可再生能源消納難、提高供電可靠性、促進(jìn)碳減排提升社會(huì )效益等方面發(fā)揮重要作用。

本文主要探討的是用戶(hù)側電化學(xué)儲能，而實(shí)際上儲能的概念更加寬泛，它是儲電、儲熱、儲氣等的綜合，不局限于化學(xué)電池儲能等方式。建筑內可利用的各類(lèi)具有儲能/蓄能能力的設備設施都可以作為儲能資源，如水蓄冷、冰蓄冷等，均是常見(jiàn)的可實(shí)現電力移峰填谷的技術(shù)手段。在此基礎上，還可通過(guò)能源基礎設施耦合建設，如水蓄冷系統利用建筑消防水池蓄冷，既節省土建費用，提升空間集約利用水平，也可節省消防水池維護和消防水質(zhì)保持費用，進(jìn)一步降低成本。

文中是筆者結合工程應用實(shí)踐以及對儲能相關(guān)知識的學(xué)習和研究提出的一些民用建筑用戶(hù)側儲能應用展望與應用策略，部分未經(jīng)工程實(shí)踐驗證，尚不成熟，權作拋磚引玉，希望能給讀者帶來(lái)一些啟發(fā)。

參考文獻

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