An Khoa Thụy Lưu Thu Hà

Tóm tắt: Bài viết này thiết kế một chiến lược quản lý năng lượng dựa trên nguyên tắc tự sử dụng hệ thống lưu trữ quang học và không truy cập Internet. Thông qua giá điện Feng Valley, năng lượng quang điện/lưu trữ vào ban ngày để đáp ứng nhu cầu tải, vào ban đêm từ điện mua sắm trực tuyến để đáp ứng nhu cầu sạc năng lượng lưu trữ và cung cấp tải, do đó đạt được mục tiêu PV * tiêu thụ lớn, lưu trữ năng lượng cắt đỉnh và lấp đầy thung lũng. Chính sách này đã đáp ứng các yêu cầu hoạt động của hệ thống bằng cách chạy phân tích dữ liệu.

các từ khóa: hệ thống lưu trữ quang; Chiến lược quản lý năng lượng; Tiêu nạp quang điện; Tước phong điền cốc

0. Giới thiệu

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ sử dụng năng lượng tái tạo, công suất lắp đặt của các thiết bị phát điện năng lượng phân tán ở Trung Quốc đang tăng vọt. Trong đó năng lượng mặt trời có phân bố rộng rãi, hạn chế địa lý nhỏ, chu kỳ xây dựng điện quang điện ngắn và ít ô nhiễm, tiếng ồn nhỏ và các đặc điểm khác được coi trọng gấp đôi. Đối với những thiếu sót như biến động và không liên tục của điện quang điện, sự kết hợp của công nghệ lưu trữ năng lượng và công nghệ điện quang điện có thể ổn định hiệu quả sản lượng quang điện, tiêu thụ năng lượng quang điện dư thừa và cải thiện chất lượng điện của hệ thống. Hệ thống quản lý năng lượng can thiệp, có thể kiểm soát dòng năng lượng của lưới điện, thiết bị phát điện quang điện và thiết bị lưu trữ năng lượng, do đó cải thiện độ tin cậy hoạt động của hệ thống và lợi ích kinh tế. Bài viết này thiết kế một chiến lược quản lý năng lượng, trong đó việc sạc hệ thống lưu trữ tiêu thụ năng lượng còn lại của PV khi sản lượng quang điện lớn hơn nhu cầu tải. Khi năng lượng quang điện không đủ để đáp ứng nhu cầu tải, hệ thống lưu trữ năng lượng xả vào tải. Nó có thể cải thiện sự ổn định của hệ thống cung cấp điện và nhận ra hoạt động đáng tin cậy của hệ thống lưu trữ quang bằng cách cắt đỉnh và lấp đầy thung lũng bằng hệ thống lưu trữ năng lượng.

1. Thành phần của hệ thống lưu trữ PV

Hệ thống lưu trữ và sạc quang học này cấu thành nhà kho số 2, dự án trình diễn năng lượng thông minh của Khu công nghiệp Minhang, ví dụ, hệ thống lưu trữ và sạc quang học chủ yếu bao gồm hệ thống quản lý năng lượng, hệ thống PV, hệ thống cọc sạc và hệ thống lưu trữ năng lượng. Các thành phần hệ thống được trình bày.

1.1 Hệ thống quản lý năng lượng

Hệ thống quản lý năng lượng chủ yếu chịu trách nhiệm về quang điện, lưu trữ năng lượng, cọc sạc, thu thập dữ liệu, hiển thị và lưu trữ thiết bị đo điện, đồng thời theo nhu cầu của hệ thống lưu trữ quang để phối hợp kiểm soát năng lượng, do đó cải thiện độ tin cậy và nền kinh tế của hệ thống.

1.2 Hệ thống PV

Hệ thống PV chủ yếu bao gồm các tấm pin PV được lắp đặt trên mái nhà và bốn bộ biến tần PV chuỗi 35kW. Hệ thống PV truy cập vào thanh xe buýt 400V trong trạm, sản lượng PV ưu tiên đáp ứng tải trong trạm, và sản lượng dư thừa cung cấp năng lượng cho hệ thống lưu trữ.

1.3 Hệ thống lưu trữ năng lượng

Hệ thống lưu trữ năng lượng chủ yếu bao gồm 2 bộ pin lithium sắt phosphate đã nghỉ hưu, mỗi bộ bao gồm bộ chuyển đổi hai chiều lưu trữ năng lượng 35kW và cụm pin 153,6kW · h. Hệ thống lưu trữ năng lượng truy cập vào thanh cái 400V trong trạm. Khi năng lượng quang điện dư thừa, hệ thống lưu trữ năng lượng để tiêu thụ năng lượng còn lại, năng lượng quang điện không đủ để đáp ứng năng lượng tải, hệ thống lưu trữ năng lượng xả để bổ sung năng lượng. Trong giá thung lũng vào ban đêm, hệ thống lưu trữ năng lượng mua điện từ lưới điện cho đến khi nó được lấp đầy.

1.4 Hệ thống cọc sạc

Hệ thống cọc sạc chủ yếu bao gồm 6 cọc sạc loại sàn AC Single Gun với công suất định mức 7kW. Hệ thống cọc sạc có thể sạc cho xe điện nhỏ với động cơ DC và cũng là một phần của thành phần tải trong trạm. Hệ thống cột sạc chủ yếu bao gồm các chức năng quản lý quét thẻ, quản lý tính phí, quản lý giao diện sạc, bảo vệ an ninh, v. v.

2. Nguyên tắc làm việc của hệ thống lưu trữ năng lượng PV

PV Power: Các tế bào quang điện tạo ra dòng điện một chiều khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Quá trình này là đầu vào điện của hệ thống.

Chuyển đổi năng lượng điện: DC được chuyển đổi thành AC thông qua biến tần để sử dụng hoặc cung cấp thiết bị AC trong lưới điện.

Lưu trữ năng lượng điện: Năng lượng điện còn lại có thể được lưu trữ trong pin hoặc các thiết bị lưu trữ năng lượng khác để sử dụng trong tương lai. Đây là phần lưu trữ năng lượng của hệ thống.

Quản lý năng lượng: Bộ điều khiển quản lý năng lượng của hệ thống giám sát nhu cầu năng lượng, trạng thái pin và các thông số khác và phân phối năng lượng điện theo yêu cầu. Nó đảm bảo rằng hệ thống có thể cung cấp nguồn điện liên tục và đáng tin cậy trong điều kiện cung cấp năng lượng mặt trời không thể đoán trước.

Kết nối lưới điện: Nếu hệ thống được kết nối với lưới điện, năng lượng dư thừa có thể được bán cho lưới điện, cho phép dòng điện hai chiều. Điều này giúp cải thiện tính kinh tế và bền vững của hệ thống.

3. Cấu trúc hệ thống quản lý năng lượng lưu trữ quang (EMS)

Hệ thống lưu trữ quang được chia thành ba phần: hệ thống phát điện quang điện, hệ thống lưu trữ năng lượng và hệ thống cọc sạc. Ba hệ thống được kết hợp thông qua AC400V Busbar 49 để giao tiếp với EMS qua Ethernet, điều phối các chiến lược hoạt động của từng hệ thống. EMS có thể truyền dữ liệu giám sát qua mạng đến các hệ thống giám sát từ xa và giám sát các hệ thống hiển thị màn hình lớn [4]. Kiến trúc hệ thống của hệ thống lưu trữ quang được thể hiện trong bản vẽ.

EMS là thành phần cốt lõi của hệ thống lưu trữ quang học và chịu trách nhiệm thu thập dữ liệu cơ bản, giám sát mạng hệ thống, lập kế hoạch quản lý năng lượng và phân tích dữ liệu vận hành trong toàn hệ thống. Để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống lưu trữ quang học, EMS sử dụng cơ thể điều khiển phân loại hai cấp được chia thành EMS cục bộ và EMS điều khiển tập trung. Sơ đồ cấu trúc của nó được hiển thị dưới đây.

EMS địa phương có thể nhận ra việc thu thập dữ liệu của bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng (PCS), hệ thống quản lý pin (BMS), biến tần quang điện, cọc sạc và lưới điện và phát triển và chạy các chiến lược quản lý năng lượng khác nhau theo các kịch bản sử dụng khác nhau như giá điện Peak Valley, chính sách hạn chế điện, nhu cầu khẩn cấp, v.v. EMS cục bộ điều khiển PCS thực hiện các hành động tương ứng bằng cách gửi các hướng dẫn điều khiển hoạt động, phản ứng, v.v. đến PCS, đồng thời có thể tải lên thông tin về trạng thái hoạt động thời gian thực của hệ thống lưu trữ quang theo dõi, trạng thái của các thiết bị khác nhau trong hệ thống, v.v. đến EMS điều khiển tập trung.

Một EMS tích hợp bao gồm một máy trạm EMS và một máy chủ EMS. Chức năng chính của máy trạm EMS là theo dõi trạng thái hoạt động của hệ thống lưu trữ quang trong thời gian thực, đồng thời chịu trách nhiệm phát triển chế độ hoạt động của hệ thống lưu trữ quang; Chức năng chính của máy chủ EMS là lưu trữ dữ liệu hoạt động của hệ thống lưu trữ quang học, có thể cung cấp truy vấn dữ liệu lịch sử, phân tích dữ liệu và các dịch vụ khác, là tiền đề để đảm bảo chiến lược hoạt động sau này theo phân tích dữ liệu lớn.

4. Hệ thống quản lý năng lượng Acrel-2000ES cho tủ lưu trữ năng lượng

4.1 Tổng quan về hệ thống

Hệ thống quản lý năng lượng lưu trữ ANCORI Acrel-2000ES, một EMS lưu trữ năng lượng được nghiên cứu và phát triển đặc biệt cho tủ lưu trữ năng lượng công nghiệp và thương mại, với chức năng giám sát và quản lý lưu trữ năng lượng hoàn hảo, bao gồm thông tin chi tiết về thiết bị hệ thống lưu trữ năng lượng (PCS, BMS, đồng hồ điện, chữa cháy, điều hòa không khí, v.v.), nhận ra các chức năng như thu thập dữ liệu, xử lý dữ liệu, lưu trữ dữ liệu, truy vấn và phân tích dữ liệu, giám sát trực quan, quản lý báo động, báo cáo thống kê và các chức năng khác. Hỗ trợ lập kế hoạch năng lượng trong ứng dụng, có các chức năng điều khiển như đường cong kế hoạch, lấp đầy đỉnh và thung lũng, kiểm soát nhu cầu và chống dòng chảy ngược.

4.2 Cấu trúc hệ thống

Acrel-2000ES， Bạn có thể truy nhập vào hệ thống các thiết bị bên trong các tủ lưu trữ năng lượng hoặc các container lưu trữ năng lượng thông qua quản lý thông tin liên lạc hoặc máy chủ nối tiếp. Cấu trúc hệ thống như sau:

4.3 Chức năng hệ thống

4.3.1 Giám sát thời gian thực

Hệ thống giao diện người-máy thân thiện, có thể hiển thị trạng thái hoạt động của tủ lưu trữ năng lượng, theo dõi thời gian thực PCS, BMS và thông tin về các thông số môi trường, chẳng hạn như tham số điện, nhiệt độ, độ ẩm, v.v. Hiển thị thông tin về sự cố, cảnh báo, thu nhập trong thời gian thực.

4.3.2 Giám sát thiết bị

Hệ thống có thể theo dõi tình trạng hoạt động và chế độ hoạt động của PCS, BMS, đồng hồ điện, điều hòa không khí, phòng cháy chữa cháy, máy hút ẩm và các thiết bị khác trong thời gian thực.

Giám sát PCS: đáp ứng các thông số và giới hạn của bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng; Cài đặt chế độ chạy; Nhận ra việc thu thập và hiển thị các thông số của điện áp AC và DC, dòng điện, công suất và mức sạc và xả của bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng; Thực hiện giám sát trạng thái như trạng thái giao tiếp PCS, trạng thái khởi động và dừng, trạng thái chuyển đổi và cảnh báo bất thường.

Giám sát BMS: đáp ứng các thông số và giới hạn của hệ thống quản lý pin; Đạt được giám sát nhiệt độ, điện áp, dòng điện của pin lưu trữ năng lượng, cụm pin; Cảnh báo để đạt được trạng thái sạc và xả pin, điện áp, dòng điện và nhiệt độ bất thường.

Giám sát điều hòa không khí: Đáp ứng giám sát nhiệt độ môi trường, có thể điều chỉnh liên kết nhiệt độ điều hòa không khí theo ngưỡng thiết lập và theo dõi trạng thái hoạt động của điều hòa không khí và dữ liệu nhiệt độ và độ ẩm trong thời gian thực, được hiển thị dưới dạng đường cong.

Giám sát UPS: Đáp ứng tình trạng hoạt động của UPS và giám sát tham số điện liên quan.

4.3.3 Báo cáo đường cong

Hệ thống có thể truy vấn và hiển thị các đường cong công suất sạc và xả PCS, đường cong chuyển đổi SOC, và các đường cong lịch sử như điện áp, dòng điện và nhiệt độ.

4.3.4 Cấu hình chính sách

Đáp ứng cấu hình của các thông số thiết bị hệ thống lưu trữ năng lượng, thiết lập các thông số giá điện và thời gian, lựa chọn chiến lược điều khiển. Các chiến lược điều khiển được hỗ trợ hiện nay bao gồm các đường cong kế hoạch, đầy cốc, kiểm soát nhu cầu, v. v.

4.3.5 Báo động thời gian thực

Hệ thống quản lý năng lượng lưu trữ có chức năng cảnh báo thời gian thực, hệ thống có thể cảnh báo các sự kiện như giới hạn sạc và xả năng lượng lưu trữ, giới hạn nhiệt độ, lỗi thiết bị hoặc lỗi liên lạc.

4.3.6 Thống kê truy vấn sự kiện

Hệ thống quản lý năng lượng lưu trữ có thể lưu trữ và quản lý các bản ghi sự kiện như chuyển đổi tín hiệu từ xa, nhiệt độ và độ ẩm, điện áp vượt quá giới hạn, thuận tiện cho người dùng truy tìm lịch sử các sự kiện hệ thống và báo động, truy vấn thống kê, phân tích tai nạn.

4.3.7 Điều khiển từ xa

PCS, quạt, máy hút ẩm, bộ điều khiển điều hòa không khí, ánh sáng và các thiết bị khác có thể được điều khiển tương ứng bằng nút màu đỏ bên dưới mỗi thiết bị, nhưng khi thiết bị không giao tiếp, nút điều khiển sẽ hiển thị trạng thái không hợp lệ.

3.8 Quản lý quyền người dùng

Hệ thống quản lý năng lượng lưu trữ đảm bảo vận hành an toàn và ổn định của hệ thống, thiết lập chức năng quản lý quyền hạn của người dùng. Quản lý quyền người dùng có thể ngăn chặn các hành động không mong muốn (chẳng hạn như điều khiển từ xa, sửa đổi cơ sở dữ liệu, v.v.). Bạn có thể xác định tên đăng nhập, mật khẩu và quyền hành động của người dùng ở các mức độ khác nhau, cung cấp sự bảo đảm an ninh đáng tin cậy cho việc vận hành, bảo trì, quản lý hệ thống.

5. Danh sách lựa chọn phần cứng triển khai nền tảng liên quan

6. Kết luận

Bài viết này dựa trên nguyên tắc của dự án trình diễn năng lượng thông minh Minhang Khu công nghiệp số 2, hệ thống lưu trữ quang học tự sử dụng và không có mạng lưới, thiết kế một chiến lược quản lý năng lượng, đó là tiêu thụ năng lượng quang điện vào ban ngày, khi năng lượng quang điện nhỏ hơn tải, lưu trữ năng lượng bổ sung năng lượng quang điện, khi năng lượng quang điện lớn hơn tải, lưu trữ năng lượng tiêu thụ năng lượng còn lại của PV. Ở mức giá ban đêm, lưu trữ năng lượng tiếp tục cung cấp năng lượng cho tải và nếu không đủ điện, hãy mua điện từ lưới điện. Trong giá thung lũng vào ban đêm, hệ thống lưu trữ năng lượng mua điện từ lưới điện cho đến khi nó được lấp đầy. Chiến lược này được chạy trong một thời gian dài và bằng cách chạy phân tích dữ liệu, hệ thống lưu trữ quang được yêu cầu để chạy.

Tài liệu tham khảo

[1] Phó Kim Châu. Ký hợp đồng cung cấp Phần mềm tính toán định lượng rủi ro ngoài khơi – Safeti Offshore cho Trung tâm nghiên cứu và phát triển An toàn và Môi trường Dầu khí (CPSE) (

[2] Quân đội Kiểm soát tối ưu hóa lưu trữ năng lượng xe điện trong microgrid và nghiên cứu sử dụng cấp lưu trữ năng lượng [D]. Đại học Đông Nam, 2017.

[3] Trần pháp chương. Thiết kế và thực hiện hệ thống quản lý năng lượng microgrid thông minh [D]. Đại học Vân Nam, 2014.

[4] Anchory Enterprise Microgrid Thiết kế và Ứng dụng Hướng dẫn sử dụng.2022.05 Edition.

[5] Dương Kiệt. Thiết kế và áp dụng chiến lược quản lý năng lượng lưu trữ quang