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摘要：近年來，頻發(fā)的事件給配電網(wǎng)帶來了巨大損失，因此配電網(wǎng)韌性提升極為重要。隨著分布式光伏、儲(chǔ)能及電動(dòng)汽車等直流源荷的大量增加，城市配電網(wǎng)的形態(tài)正在從交流向交直流混合配電網(wǎng)轉(zhuǎn)變。直流線路具有互聯(lián)靈活的優(yōu)勢(shì)，能夠打破交流配電網(wǎng)輻射狀運(yùn)行瓶頸實(shí)現(xiàn)災(zāi)后靈活組網(wǎng)，可有效提升配電網(wǎng)韌性。針對(duì)含光儲(chǔ)充一體化電站的城市交直流混合配電網(wǎng)，提出一種能夠充分考慮柔性直流互聯(lián)特性與調(diào)控能力的供電恢復(fù)策略。首先，考慮災(zāi)后關(guān)鍵負(fù)荷與就地資源分布，提出了以直流線路為核心的應(yīng)急供電恢復(fù)拓?fù)渖煞椒?；其次，基于交直流恢?fù)拓?fù)?，建立了一種配電網(wǎng)兩階段韌性提升優(yōu)化模型，第1階段以程度保障重要負(fù)荷供電為目標(biāo)優(yōu)化負(fù)荷恢復(fù)次序，第2階段以網(wǎng)絡(luò)損耗最小為目標(biāo)優(yōu)化光儲(chǔ)充一體化電站應(yīng)急電源功率。算例結(jié)果表明，所提策略能夠充分利用直流靈活互聯(lián)能力及光儲(chǔ)充一體化電站功率支撐能力恢復(fù)關(guān)鍵負(fù)荷，兩階段故障恢復(fù)方法具有良好的可行性與適應(yīng)性。
關(guān)鍵詞：交直流混合配電網(wǎng)；韌性；光儲(chǔ)充一體化電站；故障恢復(fù)
近年來，不斷增加的事件給城市配電網(wǎng)帶來了巨大損失，故需要進(jìn)一步提升其韌性。隨著光伏、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車等新型源荷接入增多，城市交流配電網(wǎng)正逐步向交直流混合配電網(wǎng)形態(tài)轉(zhuǎn)變。2022年7月29日，國家發(fā)展改革委印發(fā)了《“十四五”全國城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》,指出交直流混合網(wǎng)絡(luò)未來將是城市配電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。與傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)相比，直流線路具有傳輸能力強(qiáng)、電壓降小、線路傳輸損耗低等優(yōu)勢(shì),并且具備靈活互聯(lián)的能力，故障發(fā)生后根據(jù)直流系統(tǒng)特性制定合理的恢復(fù)策略，可以實(shí)現(xiàn)災(zāi)后負(fù)荷的快速恢復(fù)。
事件可能會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)數(shù)條線路故障，使得部分節(jié)點(diǎn)與上級(jí)電網(wǎng)斷開連接，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將分為兩部分：一部分以配電網(wǎng)主電源為基礎(chǔ)進(jìn)行恢復(fù)，另一部分是無法與主電源相連的分散源荷。故障發(fā)生后，應(yīng)充分利用配電網(wǎng)主電源的優(yōu)勢(shì)，盡可能通過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)把故障線路與配電網(wǎng)主電源重新連接起來，實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)；無法與配電網(wǎng)主電源相連的分散負(fù)荷則只能通過與本地分布式電源形成孤島進(jìn)行恢復(fù)?，F(xiàn)有災(zāi)后故障恢復(fù)的研究大多集中于交流配電網(wǎng)。以搶修時(shí)間最短和社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失最小為綜合目標(biāo)，建立了含分布式電源的交流配電網(wǎng)故障緊急恢復(fù)與搶修模型，采用粒子群算法得到優(yōu)搶修順序。以交流配電網(wǎng)中開關(guān)操作次數(shù)最少和網(wǎng)損最小為目標(biāo)，建立主網(wǎng)與剩余失電區(qū)域的恢復(fù)重構(gòu)模型，并使用灰狼算法求解。討論了有源配電網(wǎng)中利用柔性軟開關(guān)(softopenpoint,SOP)進(jìn)行災(zāi)后故障恢復(fù)的方法，但研究對(duì)象均為交流配電網(wǎng)，對(duì)于目前城市中飛速發(fā)展的交直流混合配電網(wǎng)考慮較少。由于交流配電網(wǎng)輻射狀運(yùn)行的約束，恢復(fù)孤島中關(guān)鍵負(fù)荷需求的時(shí)序特性通常無法與特定應(yīng)急電源輸出特性精確匹配。因此，傳統(tǒng)交流故障恢復(fù)方法無法發(fā)揮直流的作用，進(jìn)而無法充分利用應(yīng)急電源的能力來大限度地恢復(fù)負(fù)荷。
交直流混合配電網(wǎng)具有損耗低、供電能力強(qiáng)、靈活互聯(lián)的優(yōu)勢(shì)，可有效提升配電網(wǎng)韌性。目前，已有學(xué)者開展了交直流混合配電網(wǎng)故障恢復(fù)研究，但相關(guān)文獻(xiàn)較少。綜合考慮敏感負(fù)荷可靠性需求以及直流線路中負(fù)荷極間切換的故障恢復(fù)方式，對(duì)交直流混合配電網(wǎng)開關(guān)配置進(jìn)行優(yōu)化，并提升直流故障恢復(fù)能力。通過增加新的直流線路將多個(gè)配電線路互聯(lián)，以提升原有配電網(wǎng)的功率靈活傳輸能力和系統(tǒng)可靠性，并對(duì)復(fù)雜配電網(wǎng)互聯(lián)成本效益進(jìn)行了評(píng)估。但上述文獻(xiàn)大多針對(duì)單點(diǎn)故障場(chǎng)景，恢復(fù)拓?fù)浯蠖嘁耘潆娋W(wǎng)重構(gòu)為主，對(duì)于災(zāi)害后恢復(fù)資源有限的場(chǎng)景考慮不夠充分，現(xiàn)有恢復(fù)決策模型也無法充分發(fā)揮交直流混合配電網(wǎng)在災(zāi)害場(chǎng)景下的恢復(fù)潛力。
光儲(chǔ)充一體化電站(photovoltaic-storage-chargingintegratedstation,PSCIS)包含光伏、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車等多種資源，是本地化清潔能源高效利用的重要手段15,也是滿足未來低碳配電網(wǎng)發(fā)展需求的新對(duì)象。此外，PSCIS可以克服光伏、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車等單一資源的缺點(diǎn)，既能通過儲(chǔ)能與電動(dòng)汽車平抑光伏出力的不確定性，又可以聯(lián)合電動(dòng)汽車與儲(chǔ)能提升系統(tǒng)的供電能力，具有更大的故障恢復(fù)潛力。目前，已有PSCIS用于城市配電網(wǎng)負(fù)荷緊急功率支援的研究[16。配電網(wǎng)發(fā)生嚴(yán)重故障后，可令電站內(nèi)部以及可調(diào)度的電動(dòng)汽車處于待命狀態(tài)，以可控儲(chǔ)能為主參與故障節(jié)點(diǎn)的恢復(fù)，利用光伏和電動(dòng)汽車為儲(chǔ)能提供電量補(bǔ)充，從而降低PSCIS的不確定性[15-17]。文獻(xiàn)[17]建立了充換放儲(chǔ)一體化電站區(qū)間負(fù)荷緊急支撐模型，提出一體站區(qū)間負(fù)荷緊急支撐策略及其孤島區(qū)間負(fù)荷供電范圍劃分策略。文獻(xiàn)[18]考慮配電網(wǎng)中風(fēng)光機(jī)組出力的不確定因素，將電動(dòng)汽車作為應(yīng)急調(diào)度資源建立模型，并使用混合整數(shù)二階錐模型求解。文獻(xiàn)[19]考慮了配電網(wǎng)優(yōu)化開關(guān)投切次序的決策方法，其中，分布式電源考慮了分布式柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和分布式儲(chǔ)能等。但現(xiàn)有文獻(xiàn)尚未考慮災(zāi)害條件下PSCIS參與配電網(wǎng)故障恢復(fù)的調(diào)度模型及策略。
針對(duì)含PSCIS的城市交直流混合配電網(wǎng)，考慮到傳統(tǒng)交流恢復(fù)方法無法充分發(fā)揮直流柔性互聯(lián)的作用，本文提出一種充分考慮柔性直流互聯(lián)特性與調(diào)控能力的韌性提升策略。首先，考慮災(zāi)損場(chǎng)景，提出以直流為核心的恢復(fù)拓?fù)渌阉鞣椒ǎ趶V度搜索過程中建立直流資源集合，以最短路徑原則將重要負(fù)荷連接至該集合從而得到恢復(fù)拓?fù)?，在?shù)學(xué)層面尋得更優(yōu)的恢復(fù)拓?fù)?；其次，基于直流恢?fù)拓?fù)?，建立一種兩階段交直流混合配電網(wǎng)災(zāi)后恢復(fù)優(yōu)化模型。其中，第1階段優(yōu)化負(fù)荷恢復(fù)順序，第2階段優(yōu)化PSCIS應(yīng)急電源出力，以實(shí)現(xiàn)重要負(fù)荷大限度保供電。采用拓?fù)涑绷餍ｒ?yàn)方法和二階錐混合整數(shù)規(guī)劃方法對(duì)模型進(jìn)行求解。該方法克服了傳統(tǒng)二階錐規(guī)劃模型在解決配電網(wǎng)故障恢復(fù)問題時(shí)的邊界條件限制問題，在保證結(jié)果優(yōu)的前提下實(shí)現(xiàn)了快速求解。
配電網(wǎng)故障恢復(fù)過程中，利用直流線路柔性互聯(lián)能力靈活連接各條線路的PSCIS和關(guān)鍵負(fù)荷，可以突破傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)輻射狀運(yùn)行限制，提升關(guān)鍵負(fù)荷恢復(fù)的速度與程度，實(shí)現(xiàn)更好的恢復(fù)效果，如圖1所示。
恢復(fù)拓?fù)渌阉鞣椒ㄖ饕譃閮深悾阂活愐耘潆娋W(wǎng)主電源為基礎(chǔ)進(jìn)行恢復(fù)，失電負(fù)荷通過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方式與配電網(wǎng)主電源相連；另一類以PSCIS為基礎(chǔ)進(jìn)行恢復(fù)，失電負(fù)荷通過交流或直流線路與PSCIS相連。
1.1依托配電網(wǎng)主電源的恢復(fù)拓?fù)渖煞椒?/span>
配電網(wǎng)主電源的供電穩(wěn)定性較高，在恢復(fù)拓?fù)渖蓵r(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮，使其盡可能連接更多的負(fù)荷。采用廣度優(yōu)先搜索方法進(jìn)行拓?fù)渖?，從源點(diǎn)開始，搜索與其相鄰的第1層連接點(diǎn)，接著再順序搜索與第2層連接點(diǎn)相鄰的未曾訪問的點(diǎn)作為第2層連接點(diǎn)，以此類推直到與源點(diǎn)有路徑相連的節(jié)點(diǎn)均被搜索過為止。
以配電網(wǎng)主電源為基礎(chǔ)的恢復(fù)拓?fù)渖珊?，沒有被訪問過的節(jié)點(diǎn)則與該拓?fù)洳淮嬖陔姎饴?lián)系，無法通過配電網(wǎng)主電源進(jìn)行恢復(fù)。由于恢復(fù)拓?fù)涞母淖?，可能出現(xiàn)因線路過長導(dǎo)致的節(jié)點(diǎn)電壓越限等情況。因此，還需要進(jìn)行相應(yīng)潮流校驗(yàn)，即滿足網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的電壓約束與線路功率傳輸約束。校驗(yàn)未通過的負(fù)荷應(yīng)被移除拓?fù)洌D(zhuǎn)移至無法通過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)恢復(fù)的失電區(qū)。
1.2依托本地PSCIS應(yīng)急資源的恢復(fù)拓?fù)渖煞椒?/span>
對(duì)于無法通過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)恢復(fù)的失電區(qū)，其恢復(fù)拓?fù)漕愋涂煞譃閭鹘y(tǒng)交流配電孤島和含直流的配電孤島兩種情況：
1)含直流的配電孤島。所有可與直流線路相連的負(fù)荷組成含直流的配電孤島。此時(shí)，不同線路的PSCIS可通過直流線路共同參與應(yīng)急供電。
2)傳統(tǒng)交流配電孤島。該類負(fù)荷無法與直流線路相連，恢復(fù)拓?fù)錇閱坞娫炊嘭?fù)荷的輻射狀運(yùn)行結(jié)構(gòu)，可利用單條線路中的PSCIS實(shí)現(xiàn)恢復(fù)。
1.2.1含直流的配電孤島
以圖2中的配電網(wǎng)為例，故障發(fā)生后形成若干供電孤島。其中，R4區(qū)域形成傳統(tǒng)交流配電孤島，只能通過內(nèi)部的分布式電源PSCIS4進(jìn)行恢復(fù)；R1、R2和R3區(qū)域可以通過直流線路進(jìn)行互聯(lián)，形成多電源對(duì)多負(fù)荷的恢復(fù)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)能量的靈活傳輸，保證能量?jī)?yōu)先恢復(fù)最重要的負(fù)荷，從而提升系統(tǒng)韌性。
多電源之間相互連接主要依靠電壓源換流器(voltagesourceconverter,VSC),恢復(fù)區(qū)域的核心為直流線路，如果能將所有可連接的資源全部通過直流線路進(jìn)行連接，就可以保證恢復(fù)資源的大化利用。為保證負(fù)荷的穩(wěn)定運(yùn)行，互聯(lián)區(qū)域內(nèi)的VSC應(yīng)采用不同的控制方法，其中一個(gè)VSC需要采用定直流電壓控制，以確保直流線路的穩(wěn)定運(yùn)行；其他VSC采用PQ控制，以靈活調(diào)整傳輸功率的方向和大小，根據(jù)制定的優(yōu)化策略實(shí)現(xiàn)多條線路之間的功率互助。拓?fù)渖蛇^程如下。
1)通過廣度優(yōu)先搜索獲得從每個(gè)電源到每個(gè)直流節(jié)點(diǎn)的路徑。由于網(wǎng)絡(luò)損耗與線路阻抗呈正相關(guān)，根據(jù)最短路徑原則生成電源點(diǎn)至直流線路的最短連接拓?fù)?。以該拓?fù)渲兴泄?jié)點(diǎn)為基礎(chǔ)建立直流資源集合Vnew:
Vnew==(1)式中：Vsouce、Vpc和Vconecion分別為PSCIS集合、直流節(jié)點(diǎn)集合和連接節(jié)點(diǎn)集合；v?,U?,…,v,為路徑向量，其中，n為Vnew中的元素個(gè)數(shù)。
2)確定負(fù)荷點(diǎn)集合Vload。以Vd中的元素為起點(diǎn)，以Vnew中的元素為終點(diǎn)，搜索出所有可行的路線，得到距離矩陣如下：
式中：d;;為第i個(gè)關(guān)鍵負(fù)荷與第j個(gè)直流資源的距離；i=1,2,…,m,j=1,2,…,n,m為Vload中的元素個(gè)數(shù)。
3)從D的每一行中選取電氣距離最短的路徑，組成以直流線路為核心的恢復(fù)拓?fù)洌?/span>
式中：dmi,d2in,…,dmin為D中每行元素的最小值。
1.2.2傳統(tǒng)交流配電孤島
由于實(shí)際配電網(wǎng)拓?fù)湟?guī)模大，災(zāi)害可能造成線路多個(gè)位置故障，出現(xiàn)PSCIS和關(guān)鍵負(fù)荷無法連接到直流線路的情況，即傳統(tǒng)交流配電孤島。此時(shí)，多個(gè)PSCIS之間無法互聯(lián)，需要考慮由單個(gè)PSCIS出發(fā)尋找關(guān)鍵負(fù)荷。首先，建立關(guān)鍵負(fù)荷和單個(gè)PSCIS的恢復(fù)路徑，即“單個(gè)PSCIS-關(guān)鍵負(fù)荷”路徑；接著，通過廣度優(yōu)先搜索遍歷和最短路徑原則，建立每個(gè)獨(dú)立負(fù)荷至PSCIS間的距離矩陣。在這一過程中，可能搜索到多個(gè)可行拓?fù)洌筛鶕?jù)具體恢復(fù)策略確定最終的恢復(fù)拓?fù)洹?/span>
安科瑞作為專業(yè)的智慧能源管理解決方案提供商，能為零碳園區(qū)建設(shè)提供包括碳計(jì)量電表、分布式光伏、分布式儲(chǔ)能、電動(dòng)車有序充電以及園區(qū)智慧能源管理平臺(tái)等解決方案，為零碳園區(qū)的建設(shè)提供“云-邊-端”一體化解決方案，利用“云邊協(xié)同”智慧策略幫助園區(qū)充分利用好新能源，明確降碳成本效益路線圖。
2.1 碳電表
碳電表是一種新型的計(jì)量工具，它的出現(xiàn)是為了幫助我們更好地理解和計(jì)算企業(yè)在電力使用中的碳排放。它的工作原理是根據(jù)實(shí)際電能消耗的計(jì)量數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)計(jì)算并按照使用條件、區(qū)域等因素更新電碳因子，也就是平均每度電所蘊(yùn)含的碳排放量。這個(gè)數(shù)值是實(shí)時(shí)更新的，能夠真實(shí)反映企業(yè)電力使用中的碳排放情況。碳電表的出現(xiàn)對(duì)于企業(yè)有著非常重要的意義，有了這些數(shù)據(jù)，企業(yè)就可以追蹤產(chǎn)品生產(chǎn)過程的碳排放，根據(jù)碳排放情況優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，制定更加綠色低碳的生產(chǎn)模式。
AEM96三相多功能碳電表，集成三相電力參數(shù)測(cè)量、分時(shí)電能計(jì)量及碳排放統(tǒng)計(jì)，根據(jù)不同使用工況的電碳折算因子集成碳結(jié)算功能，包含12組碳排放值及對(duì)應(yīng)的碳排放因子，它能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算并給出企業(yè)生產(chǎn)用電帶來的碳排放量，讓碳排放像電能一樣方便記錄，配合安科瑞碳資產(chǎn)管理平臺(tái)，大大簡(jiǎn)化企業(yè)的碳排放統(tǒng)計(jì)工作。
圖1 AEM96三相多功能碳電表
2.2 分布式光伏解決方案
著新型電力系統(tǒng)的發(fā)展以及國能發(fā)新能規(guī)〔2025〕7號(hào)文、發(fā)改價(jià)格〔2025〕136號(hào)文相繼出臺(tái)，分布式光伏建設(shè)越來越需要面臨并網(wǎng)、運(yùn)行安全和能量管理方面的問題，并不是建了就能用。供電部門對(duì)于分布式光伏電站并網(wǎng)保護(hù)、穩(wěn)控系統(tǒng)、電能質(zhì)量以及和調(diào)度的通信均有要求。
圖2 分布式光伏建設(shè)系統(tǒng)圖
根據(jù)《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》和《電能質(zhì)量管理辦法（暫行）》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要監(jiān)測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量；
根據(jù)《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》并網(wǎng)點(diǎn)安裝防孤島保護(hù)裝置，防止光伏電站孤島運(yùn)行；
并網(wǎng)點(diǎn)安裝國網(wǎng)電能計(jì)量表和遠(yuǎn)動(dòng)裝置用于上傳光伏電站發(fā)電數(shù)據(jù)，由當(dāng)?shù)毓╇姴块T確定；
對(duì)于自發(fā)自用、余電不上網(wǎng)系統(tǒng)，公共連接點(diǎn)處還需要配置防逆流保護(hù)裝置，動(dòng)作與切除或調(diào)節(jié)光伏逆變器，根據(jù)要求可使用不同的控制策略。
配置國網(wǎng)縱向加密認(rèn)證裝置、正/反向隔離裝置、網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測(cè)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)網(wǎng)關(guān)等，按照電網(wǎng)要求的數(shù)據(jù)格式和安全要求接受電網(wǎng)調(diào)度；
光伏監(jiān)控系統(tǒng)需采集站內(nèi)逆變器、箱變、保護(hù)測(cè)控裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置、防孤島保護(hù)、電能計(jì)量等數(shù)據(jù)，在本地工作站實(shí)時(shí)監(jiān)控，還需要把數(shù)據(jù)上傳給電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，接受電網(wǎng)調(diào)度；
根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姴块T需要配置光功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)、AGC/AVC系統(tǒng)、微機(jī)防誤系統(tǒng)、“四可”系統(tǒng)等，數(shù)據(jù)上傳調(diào)度系統(tǒng)。
分布式光伏建設(shè)相關(guān)二次設(shè)備：
| 應(yīng)用場(chǎng)景 | 圖片 | 型號(hào) | 功能 |
| 10kV進(jìn)線柜 |
| AM5SE-F線路保護(hù)裝置 | 三段式過流保護(hù)，兩段零序過流保護(hù)，檢同期/無壓三相一次重合閘，低頻減載等保護(hù)功能；可設(shè)置雙向方向過流保護(hù)，設(shè)置不同的方向過流保護(hù)定值。 |
|
| APView500電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置 | 采集進(jìn)線電壓以及市電進(jìn)線電流，對(duì)市電側(cè)電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，主要包括：電壓偏差、頻率偏差、2-63次諧波、0.2-62.5次間諧波、電壓波動(dòng)、電壓閃變等穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)；電壓暫降、電壓暫升、短時(shí)中斷；電壓瞬態(tài)、電流瞬態(tài)。 | |
| 10kV變壓器出線柜 |
| AM5SE-T變壓器保護(hù)裝置 | 三段式過流保護(hù)，兩段零序過流保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)，高溫超溫保護(hù)，瓦斯保護(hù)等保護(hù)功能；采集斷路器分合位、手車工作試驗(yàn)位/接地刀閘位置等信號(hào)；對(duì)斷路器遙控分合閘功能；測(cè)量回路三相電壓U,I,P,Q,PF,f,Ep,Eq等電參量。 |
| 10kV光伏并網(wǎng)柜 |
| AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置 | 低電壓保護(hù)，檢有壓自動(dòng)合閘，過電壓保護(hù)，低頻減載，高頻跳閘，頻率突變跳閘，三段式過流保護(hù)，兩段零序過流保護(hù)，檢同期/無壓三相一次重合閘保護(hù)功能；采集斷路器分合位、手車工作試驗(yàn)位/接地刀閘位置等信號(hào)；對(duì)斷路器遙控分合閘功能；測(cè)量回路三相電壓U,I,P,Q,PF,f,Ep,Eq等電參量。 |
|
| APView500PV電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置 | 采集并網(wǎng)柜電壓以及并網(wǎng)柜電流，對(duì)光伏發(fā)電側(cè)側(cè)電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，主要包括：電壓偏差、頻率偏差、2-63次諧波、0.2-62.5次間諧波、直流分量、電壓波動(dòng)、電壓閃變等穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)；電壓暫降、電壓暫升、短時(shí)中斷。 | |
| 自動(dòng)裝置柜 |
| AM5-FE頻率電壓緊急控制裝置 | 采集母線電壓實(shí)現(xiàn)多輪低頻減載、多輪低壓減載確保頻率和電壓恢復(fù)至正常值。 |
| AM5-FA故障解列裝置 | 監(jiān)測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)電壓、電流等參數(shù)，當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，裝置會(huì)根據(jù)故障類型和位置進(jìn)行自動(dòng)解列，跳開并網(wǎng)斷路器，確保故障不會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。 | ||
| 升壓箱變 |
| AM6-PWC箱變測(cè)控裝置 | 集保護(hù)，測(cè)控，通訊一體化裝置，支持三段式電流保護(hù)、零序電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、低電壓保護(hù)、；零序過壓保護(hù)，以及非電量保護(hù)，可測(cè)量三相電流、三相電壓、頻率、功率因數(shù)、有功功率、無功功率具有2 個(gè)自愈型光纖通訊接口，可組光纖環(huán)網(wǎng)。 |
| 監(jiān)控軟件 |
| Acrel-1000DP光伏電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng) | 分布式光伏電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，包括遙測(cè)遙信遙控、AGC/AVC、光功率預(yù)測(cè)、防逆流保護(hù)監(jiān)測(cè)、調(diào)度數(shù)據(jù)對(duì)接等，滿足可觀、可測(cè)、可控、可調(diào)要求。 |
2.3 分布式儲(chǔ)能解決方案
儲(chǔ)能系統(tǒng)作為光伏發(fā)電蓄水池和中轉(zhuǎn)站，在消納光伏發(fā)電過程中起著很重要的作用，在零碳園區(qū)建設(shè)中不可少。
按照GB/T 36547-2018《電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》要求，儲(chǔ)能系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)配置要求：儲(chǔ)能電站并網(wǎng)點(diǎn)配置AM5-IS防孤島保護(hù)，非計(jì)劃孤島時(shí)應(yīng)在2s動(dòng)作，將儲(chǔ)能電站與電網(wǎng)斷開。
關(guān)于儲(chǔ)能系統(tǒng)計(jì)量點(diǎn)的設(shè)置：如果儲(chǔ)能系統(tǒng)接入園區(qū)內(nèi)部電網(wǎng)，計(jì)量點(diǎn)設(shè)置在并網(wǎng)點(diǎn)。
儲(chǔ)能單元應(yīng)具備絕緣監(jiān)測(cè)功能，當(dāng)儲(chǔ)能單元絕緣低時(shí)應(yīng)能發(fā)出報(bào)警和/或跳閘信號(hào)通知儲(chǔ)能變流器及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，如果BMS或者PCS不具備絕緣監(jiān)測(cè)功能可單獨(dú)配置直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置。
通過10kV接入公用電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)電能質(zhì)量宜滿足GB/T19862要求的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的電能質(zhì)量指標(biāo)不滿足要求時(shí)，配置電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量。
圖3 儲(chǔ)能系統(tǒng)圖
儲(chǔ)能系統(tǒng)二次設(shè)備選型
| 名稱 | 圖片 | 型號(hào) | 功能 | 應(yīng)用 |
| 微機(jī)保護(hù)裝置 |
| AM5SE-IS | 防孤島保護(hù)裝置，當(dāng)外部電網(wǎng)停電后斷開和電網(wǎng)連接，具備防逆流監(jiān)測(cè)和保護(hù)功能。 | 并網(wǎng)點(diǎn)或產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn) |
| 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置 |
| APView500PV | 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)和閃變、諧波等電能質(zhì)量，記錄各類電能質(zhì)量事件,定位擾動(dòng)源。 | 并網(wǎng)點(diǎn) |
| 智能儀表 |
| APM520 | 具有全電量測(cè)量，諧波畸變率、電壓合格率統(tǒng)計(jì)、分時(shí)電能統(tǒng)計(jì)，開關(guān)量輸入輸出，模擬量輸入輸出。 | 主要用于高低壓電能監(jiān)測(cè)和電能管理 |
| 直流電能表 |
| DJSF1352-D300 至大電流300A | 可測(cè)量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率以及正反向電能等。 | 直流計(jì)量 |
|
| DJSF1352-D600 至大電流600A | |||
| 直流絕緣監(jiān)測(cè) |
| AIM-D100-TH | 監(jiān)測(cè)直流系統(tǒng)絕緣狀況 | 安裝于儲(chǔ)能電池直流匯流正負(fù)極 |
| 儲(chǔ)能控制單元 |
| ANet-ESCU | 適用于儲(chǔ)能一體柜（箱）的EMS裝置，可用于磷酸鐵鋰電池、全釩液流電池等儲(chǔ)能本體，對(duì)接電池管理系統(tǒng)（BMS）、儲(chǔ)能逆變器（PCS）、電量計(jì)量、動(dòng)力環(huán)境、消防儲(chǔ)能柜內(nèi)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一采集、存儲(chǔ)。其具備監(jiān)視控制、能量協(xié)調(diào)、聯(lián)動(dòng)保護(hù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)化增效等功能。 | 儲(chǔ)能一體柜 |
| 協(xié)調(diào)控制器 |
| ACCU-100 | 具備智能網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)采集、協(xié)議轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)等功能之外，還具備新能源的使用策略控制功能，可以按照預(yù)設(shè)的邏輯控制光伏出力、儲(chǔ)能充/放電、充電樁充電控制以及負(fù)荷調(diào)節(jié)等功能，并與云端平臺(tái)進(jìn)行交互，響應(yīng)云端策略配置。 | 微電網(wǎng)光儲(chǔ)充 本地策略調(diào)控 |
| 儲(chǔ)能柜能量管理 系統(tǒng) | Acrel-2000ES | 儲(chǔ)能柜的能量管理，包括界面展示、統(tǒng)計(jì)分析、充放電策略控制、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、電池信息管理以及故障報(bào)警。 | 儲(chǔ)能柜上配置的能量管理系統(tǒng) | |
| 微電網(wǎng)能量管理 系統(tǒng) | Acrel-2000MG | 對(duì)企業(yè)微電網(wǎng)的源（市電、分布式光伏、微型風(fēng)機(jī)）、網(wǎng)（企業(yè)內(nèi)部配電網(wǎng)）、荷（固定負(fù)荷和可調(diào)負(fù)荷）、儲(chǔ)能系統(tǒng)、新能源汽車充電負(fù)荷進(jìn)行有序管理和優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)不同目標(biāo)下源網(wǎng)荷儲(chǔ)資源之間的靈活互動(dòng)，增加多策略控制下系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 | 本地部署的能量管理系統(tǒng) | |
2.4 有序充電解決方案
以電代油、以電代氣是零碳園區(qū)能源轉(zhuǎn)型中一個(gè)不可少的過程，為新能源車補(bǔ)充能源的充換電站也是必配設(shè)施。安科瑞有序充電系統(tǒng)基于預(yù)測(cè)算法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)變壓器負(fù)荷率、光伏發(fā)電和充電負(fù)荷需求預(yù)測(cè)結(jié)合充電樁的監(jiān)控、調(diào)度和管理，提高光伏發(fā)電消納，提升園區(qū)微電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性，降低充電成本。
圖4 有序充電系統(tǒng)圖
有序充電系統(tǒng)設(shè)備選型方案
| 名稱 | 圖片 | 型號(hào) | 功能 | 應(yīng)用 |
| 充電堆 |
| AEV200-DC240M | 分體式直流充電柜采用為一柜四樁設(shè)計(jì)，單樁至大充電功率240kW，充電電壓150V-1000V，單樁至大電流250A | 快充站點(diǎn) |
| 直流充電樁 |
| AEV200-DC160S | 雙槍，輸入電壓380V，至大充電功率160kW | 快充站點(diǎn) |
| AEV200-DC120S | 雙槍，輸入電壓380V，至大充電功率120kW | 快充站點(diǎn) | ||
| AEV200-DC120D | 單槍，輸入電壓380V，至大充電功率120kW | 快充站點(diǎn) | ||
| AEV200-DC080D | 單槍，輸入電壓380V，至大充電功率80kW | 快充站點(diǎn) | ||
| AEV200-DC060D | 雙槍，輸入電壓380V，至大充電功率60kW | 快充站點(diǎn) | ||
|
| AEV200-DC040D | 單槍，輸入電壓380V，至大充電功率40kW | 小直流 | |
| AEV200-DC030D | 單槍，輸入電壓380V，至大充電功率30kW | 小直流 | ||
| 交流充電樁 |
| AEV200-AC007D | 單槍，輸入電壓220V，至大充電功率7kW | 慢充 |
AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺(tái)碳資產(chǎn)管理采用碳排放核算因子數(shù)據(jù)庫，符合SO14064-1：2018 組織層級(jí)溫室氣體排放和清除的量化和報(bào)告指南要求，為園區(qū)提供包括碳盤查清冊(cè)、碳配額管理、碳排放分析、碳流向、碳盤查報(bào)告、碳交易記錄等等功能，幫助園區(qū)建立碳排放統(tǒng)計(jì)、核算、報(bào)告、核查體系。
圖5 碳排放核算符合性評(píng)估聲明
ACCU-100BF微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器主要采集光伏逆變器、儲(chǔ)能系統(tǒng)、變壓器負(fù)荷等數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)置的新能源使用邏輯來構(gòu)建本地控制策略以及云端數(shù)據(jù)的交互，控制儲(chǔ)能設(shè)備、分布式能源、可調(diào)負(fù)荷設(shè)備的出力與電力需求，并能根據(jù)經(jīng)濟(jì)效益模型在滿足調(diào)度的前提下，進(jìn)行光儲(chǔ)置換，響應(yīng)云端策略配置，充分消納利用新能源。
圖6 “云邊端”三級(jí)控制策略結(jié)合
ACCU-100BF微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器具備以下功能特點(diǎn)：
數(shù)據(jù)采集：支持串口、以太網(wǎng)等多通道實(shí)時(shí)運(yùn)行，滿足各類風(fēng)電與光伏逆變器、儲(chǔ)能等設(shè)備接入；
通訊管理：支持Modbus RTU、Modbus TCP、IEC 60870-5-101、IEC 60870-5-103、IEC 60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約，可實(shí)現(xiàn)云邊協(xié)同（結(jié)合安科瑞智慧能源管理云平臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程運(yùn)維）、OTA升級(jí)、就地/遠(yuǎn)程切換、本地人機(jī)交互（選配）；
邊緣計(jì)算：靈活的報(bào)警閾值設(shè)置、主動(dòng)上傳報(bào)警信息、數(shù)據(jù)合并計(jì)算、邏輯控制、斷點(diǎn)續(xù)傳、數(shù)據(jù)加密、4G路由；
策略管理：防逆流、計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、有功/無功控制、光儲(chǔ)協(xié)調(diào)等，并支持策略定制;
系統(tǒng)安全：基于不可信模型設(shè)計(jì)的用戶權(quán)限，防止非法用戶侵入；基于數(shù)據(jù)加密與數(shù)據(jù)安全驗(yàn)證技術(shù)，采用數(shù)據(jù)標(biāo)定與防篡改機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)固證和可追溯；
運(yùn)行安全：采集分析包括電池、溫控及消防在內(nèi)的全站信號(hào)與測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行安全預(yù)警預(yù)測(cè)。
在零碳或近零碳園區(qū)建設(shè)中，“光伏+儲(chǔ)能+充電”組合的被應(yīng)用到園區(qū)電網(wǎng)之中。隨著新能源占比增加，園區(qū)的管理需要依靠智慧能源管理平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)碳資產(chǎn)管理、新能源策略控制、有序充電管理、能耗分析、設(shè)備運(yùn)維等等。AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺(tái)可以幫助園區(qū)有效的管理能源，其功能包括：
綜合監(jiān)控：實(shí)現(xiàn)園區(qū)變電站、光伏、儲(chǔ)能、負(fù)荷、充電樁、環(huán)境數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測(cè)、可視化展示、異常告警、事件查詢、報(bào)表統(tǒng)計(jì)等功能；
智能控制：協(xié)同光伏、儲(chǔ)能、負(fù)載等多種能源主體，動(dòng)態(tài)規(guī)劃智能策略，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能、光伏協(xié)調(diào)控制，比如計(jì)劃曲線、削峰填谷、防逆流、新能源消納、需量控制等；
能源分析：具備微電網(wǎng)能耗及效益分析、微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析、多維度電量分析，并進(jìn)行日、月、年能源報(bào)表統(tǒng)計(jì)；
碳資產(chǎn)管理：企業(yè)碳資產(chǎn)管理功能，包括碳盤查清冊(cè)、碳配額管理、碳排放分析、碳流向、碳盤查報(bào)告、碳交易記錄等等。
功率預(yù)測(cè)：以歷史光伏輸出功率和歷史數(shù)值天氣數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)和光伏發(fā)電單元的地理位置，采用深度學(xué)習(xí)算法建立預(yù)測(cè)模型庫，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的短時(shí)和超短時(shí)功率預(yù)測(cè)，并經(jīng)進(jìn)行誤差分析；同時(shí)對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)所有負(fù)荷，基于歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析算法，預(yù)測(cè)負(fù)荷功率曲線。
優(yōu)化調(diào)度：根據(jù)分布式能源發(fā)電預(yù)測(cè)、負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，并結(jié)合分時(shí)電價(jià)、電網(wǎng)交互功率及儲(chǔ)能約束條件等因素，以用電成本低為目標(biāo)，建立優(yōu)化模型，采用深度學(xué)習(xí)算法解析微電網(wǎng)運(yùn)行功率計(jì)劃，系統(tǒng)通過將功率計(jì)劃進(jìn)行分解，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏、儲(chǔ)能、充電樁的優(yōu)化控制。
圖7 AcrelEMS3.0智慧能源管理平臺(tái)
零碳園區(qū)并非單一的減排單元，而是集能源轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、技術(shù)創(chuàng)新、治理改革于一體的系統(tǒng)工程，是實(shí)現(xiàn) “雙碳”（碳達(dá)峰、碳中和）目標(biāo)的關(guān)鍵抓手。其規(guī)劃和建設(shè)需要合理利用工具和能源管理軟件，來實(shí)現(xiàn)能源利用。未來，隨著更多零碳園區(qū)的建成，其不僅將成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)的 “綠色名片”，更將成為中國參與氣候治理的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。
