摘 要：隨著分布式光伏裝機(jī)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，午間發(fā)電高峰余電消納與配網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的矛盾日益凸顯。本文以西安某制造類(lèi)企業(yè)4MW光伏+1.56MWh儲(chǔ)能項(xiàng)目為例，介紹了安科瑞協(xié)調(diào)控制器ACCU-800在光儲(chǔ)協(xié)同場(chǎng)景下的應(yīng)用，通過(guò)儲(chǔ)能就地消納光伏余電與定時(shí)段跟蹤負(fù)荷放電，實(shí)現(xiàn)了防逆流及變壓器防過(guò)載等多目標(biāo)協(xié)同控制。實(shí)踐表明，該方案控制邏輯清晰、響應(yīng)迅速、運(yùn)行穩(wěn)定，有效提升了新能源自用率與供電可靠性，為同類(lèi)制造企業(yè)光儲(chǔ)項(xiàng)目建設(shè)提供了成熟可復(fù)制的解決方案。

關(guān)鍵詞：協(xié)調(diào)控制器、新能源消納、防逆流、變壓器防過(guò)載

1概述

在全球能源結(jié)構(gòu)向低碳化轉(zhuǎn)型的背景下，分布式光伏發(fā)電憑借其靈活性與清潔性，成為推動(dòng)制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的重要途徑。然而，隨著光伏裝機(jī)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，午間發(fā)電高峰時(shí)段光伏出力遠(yuǎn)超負(fù)荷需求，余電上網(wǎng)不僅收益遞減，部分地區(qū)甚至面臨負(fù)電價(jià)風(fēng)險(xiǎn)；與此同時(shí)，大量光伏功率注入配電網(wǎng)，可能導(dǎo)致電壓越限、變壓器反向過(guò)載等安全問(wèn)題。如何在提升新能源自用率的同時(shí)保障配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，已成為工商業(yè)光儲(chǔ)項(xiàng)目面臨的核心挑戰(zhàn)。

協(xié)調(diào)控制器作為光儲(chǔ)協(xié)同系統(tǒng)的核心調(diào)度單元，上接電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)與變壓器實(shí)時(shí)狀態(tài)，下連光伏逆變器與儲(chǔ)能變流器，基于全局功率監(jiān)測(cè)與動(dòng)態(tài)優(yōu)化算法，在多變工況下實(shí)時(shí)決策儲(chǔ)能充放電功率及光伏有功輸出，是實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)協(xié)同控制的關(guān)鍵設(shè)備。安科瑞ACCU-800協(xié)調(diào)控制器針對(duì)工商業(yè)光儲(chǔ)場(chǎng)景研發(fā)，支持防逆流、防超需、光伏余電消納、計(jì)劃曲線等多種控制模式，為光儲(chǔ)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供核心技術(shù)支撐。

2 項(xiàng)目情況

西安某制造類(lèi)企業(yè)積極響應(yīng)綠色能源轉(zhuǎn)型號(hào)召，利用廠區(qū)屋頂資源建設(shè)了總裝機(jī)容量4MW的分布式光伏。隨著光伏出力持續(xù)變大，午間高峰時(shí)段光伏發(fā)電功率遠(yuǎn)超廠區(qū)負(fù)荷，富余電量無(wú)法就地消納。根據(jù)企業(yè)并網(wǎng)協(xié)議要求，余電不允許上網(wǎng)，因此需對(duì)光伏發(fā)電進(jìn)行限功率運(yùn)行，直接造成了清潔能源的浪費(fèi)與投資收益的折損。為提升新能源自用率，企業(yè)決定在H2和H3廠房分別新增1.04MWh和0.52MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)，配套兩臺(tái)安科瑞協(xié)調(diào)控制器ACCU-800，構(gòu)建光儲(chǔ)協(xié)同系統(tǒng)。電氣一次系統(tǒng)圖如圖1所示。

圖 1 電氣一次系統(tǒng)圖

該廠區(qū)現(xiàn)有兩路10kV市電進(jìn)線（148線和149線），分列運(yùn)行。全廠共設(shè)4處廠房，均鋪設(shè)有光伏。其中H1廠房由149線供電，H2、H4廠房由148線供電，H3廠房由兩路進(jìn)線共同供電，母聯(lián)保持常開(kāi)。儲(chǔ)能分別部署于H2廠房（1.04MWh）和H3廠房（0.52MWh），兩臺(tái)ACCU-800分別對(duì)應(yīng)148線和149線實(shí)施獨(dú)立的光儲(chǔ)協(xié)調(diào)控制，并在兩路10kV進(jìn)線分別做防逆流，對(duì)H2、H3廠房?jī)?chǔ)能并網(wǎng)柜變壓器做防過(guò)載保護(hù)。

項(xiàng)目投運(yùn)后需同時(shí)滿(mǎn)足以下控制目標(biāo)：一是利用儲(chǔ)能就地消納光伏余電；二是在設(shè)定時(shí)段內(nèi)儲(chǔ)能跟蹤負(fù)荷放電，降低市電取用；三是實(shí)現(xiàn)防逆流控制，避免余電上網(wǎng)產(chǎn)生電網(wǎng)考核費(fèi)用；四是各廠房變壓器實(shí)時(shí)防過(guò)載保護(hù)，避免儲(chǔ)能充電與負(fù)荷疊加導(dǎo)致變壓器超限運(yùn)行；五是逆變器、儲(chǔ)能柜等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)云端可查，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3 解決方案

本項(xiàng)目以?xún)膳_(tái)安科瑞協(xié)調(diào)控制器ACCU-800為核心，分別對(duì)應(yīng)148線和149線兩路10kV進(jìn)線，各自獨(dú)立采集本路電氣量、計(jì)算控制策略并下發(fā)充放電指令，兩套控制系統(tǒng)物理隔離、邏輯獨(dú)立，互不干擾（H3母聯(lián)常開(kāi)）。兩套系統(tǒng)分別將運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳至AcrelEMS 3.0智慧能源管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)云端數(shù)據(jù)匯總與統(tǒng)一監(jiān)控。

項(xiàng)目主要設(shè)備配置如下表所示：

系統(tǒng)整體架構(gòu)由設(shè)備層、控制層和應(yīng)用層三級(jí)構(gòu)成：設(shè)備層通過(guò)多功能電表、光伏逆變器及儲(chǔ)能EMS等設(shè)備實(shí)時(shí)采集電氣量與運(yùn)行狀態(tài)；控制層由ACCU-800協(xié)調(diào)控制器承擔(dān)核心調(diào)度職能，基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)計(jì)算儲(chǔ)能充放電策略；應(yīng)用層通過(guò)AcrelEMS 3.0智慧能源管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)組網(wǎng)如圖2所示，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝如圖3所示。

圖 2 系統(tǒng)組網(wǎng)圖

圖 3 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備圖

4 運(yùn)行效果與系統(tǒng)展示

ACCU-800協(xié)調(diào)控制器作為邊緣控制核心部署在現(xiàn)場(chǎng)，獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集、策略計(jì)算與指令下發(fā)全流程。云端部署AcrelEMS 3.0智慧能源管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)逆變器、儲(chǔ)能柜等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。本項(xiàng)目云端配置為“只監(jiān)不控”模式，運(yùn)行策略由協(xié)調(diào)控制器本地執(zhí)行，云端不參與策略下發(fā)。

基于上述控制策略，系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)了以下效果：

1）光伏余電消納。午間光伏發(fā)電高峰時(shí)段，協(xié)調(diào)控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)功率與儲(chǔ)能SOC狀態(tài)，當(dāng)光伏出力大于負(fù)荷時(shí)，自動(dòng)將富余功率優(yōu)先用于儲(chǔ)能充電，確保清潔能源提高就地利用。H2廠房1.04MWh與H3廠房0.52MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)協(xié)同動(dòng)作，有效吸納光伏余電，運(yùn)行效果如圖4所示。

圖 4 運(yùn)行效果圖

2）定時(shí)段跟蹤負(fù)荷放電。在設(shè)定的高峰電價(jià)時(shí)段，儲(chǔ)能系統(tǒng)按計(jì)劃放電，補(bǔ)充光伏出力不足部分的負(fù)荷缺額，降低市電取用，有效節(jié)約電費(fèi)支出。

3）防逆流控制。兩路10kV進(jìn)線分別由各自的ACCU-800獨(dú)立監(jiān)測(cè)與控制，實(shí)時(shí)追蹤并網(wǎng)點(diǎn)功率流向。當(dāng)檢測(cè)到逆流趨勢(shì)時(shí)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)儲(chǔ)能充放電功率，必要時(shí)限制光伏出力，確保全工況下不向電網(wǎng)反送電能。

4）變壓器防過(guò)載保護(hù)?？刂破鲗?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)H2、H3廠房?jī)?chǔ)能并網(wǎng)柜變壓器負(fù)載率，當(dāng)負(fù)載率接近預(yù)警閾值時(shí)自動(dòng)降低充電功率或轉(zhuǎn)為放電，確保變壓器運(yùn)行在安全區(qū)間內(nèi)。

運(yùn)維人員可通過(guò)Web網(wǎng)頁(yè)或手機(jī)APP隨時(shí)查看系統(tǒng)運(yùn)行情況，包括實(shí)時(shí)功率、儲(chǔ)能SOC、充放電狀態(tài)等關(guān)鍵參數(shù)，平臺(tái)同時(shí)提供系統(tǒng)中運(yùn)行策略的界面展示，便于運(yùn)維人員直觀了解當(dāng)前執(zhí)行策略與設(shè)備狀態(tài)，策略界面如圖5所示。

圖 5 策略界面圖

5 結(jié)語(yǔ)

隨著新能源裝機(jī)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，光伏消納與電網(wǎng)安全的矛盾日益凸顯，光儲(chǔ)協(xié)同已成為工商業(yè)用能轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然選擇。本文介紹的西安某制造類(lèi)企業(yè)項(xiàng)目，通過(guò)安科瑞協(xié)調(diào)控制器ACCU-800對(duì)4MW光伏及1.56MWh儲(chǔ)能的統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了光伏余電消納、定時(shí)段負(fù)荷跟蹤、雙路防逆流及變壓器過(guò)載保護(hù)等多目標(biāo)協(xié)同控制，有效解決了分布式光伏大容量接入下的配網(wǎng)安全與經(jīng)濟(jì)性難題。

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)云端可查，運(yùn)維便捷。整套方案控制邏輯清晰、響應(yīng)迅速、運(yùn)行穩(wěn)定，既緩解了電網(wǎng)側(cè)新能源消納壓力，又為用戶(hù)側(cè)提升了綠電自用率與供電可靠性。安科瑞光儲(chǔ)微電網(wǎng)解決方案涵蓋從設(shè)備層到應(yīng)用層的完整產(chǎn)品體系，為制造業(yè)綠色用能轉(zhuǎn)型提供了可靠的全鏈支撐。

圖 6 安科瑞光儲(chǔ)微電網(wǎng)解決方案