园区光储充能量管理系统设计及应用.pdf
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1、48园区光储充能量管理系统设计及应用王志民1林云松1鄢治国1张川2张豪亨11.东方电气自动控制工程有限公司,四川 德阳 618000;2.东方日立(成都)电控设备有限公司,成都 611731摘要:本文在对光储充系统相关研究的基础上,设计了一种园区光储充能量管理系统(EMS)。介绍了 EMS 的系统架构及设备管理、系统管理、数据展示、能源分析等功能设计,根据光伏发电量和用电负荷,结合峰谷用电时段分布,制定了能量管理策略,实现了经济利益最大化。关键词:光储充系统;储能;能量管理中图分类号:TM615文献标识码:A文章编号:1001-9006(2023)02-0048-05Desing and Im
2、plementation of Energy Management System for IndustrialPark-used Photovolatic-energy Storage-charging SystemWANG Zhimin1,LIN Yunsong1,YAN Zhiguo1,ZHANG Chuan2,ZHANG Haoheng1(1.Dongfang ElectricAutomatic Control Engineering Co.,Ltd.,618000,Deyang,Sichuan,China;2.Dongfang Hitachi(Chengdu)Electrical Co
3、ntrolEquipment Co.,Ltd.,611731,Chengdu,Sichuan,China)Abstract:Based on the research of photovoltaic-energy storage-charging system,an industrial park-used energymanagement system was designed.The software architecture and the function design including device management、system management、data present
4、ation、energy analysis of the energy management system were introduced.Based onthe energy generated by the photovoltaic system,the load and the peak-valley electricity time distribution,an energymanagement strategy was made,and the maximal economic profits was achieved.Key words:photovolatic-energy s
5、torage-charging system;energy storage;energy management system1收稿日期:2023-03-20作者简介:王志民(1980),男,硕士,高级工程师,现在东方电气自动控制工程有限公司科技创新中心主要从事新能源、电力电子、储能专业的相关研究工作。随着我国“碳达峰”“碳中和”计划的提出,我国能源结构将持续调整,风力发电、光伏发电等新能源发电将会迎来跨越式发展。由于新能源发电具有很强的波动性和随机性,大规模接入电网会对电网造成巨大的冲击。运用储能技术可以有效平抑新能源发电的波动性和随机性,从而在提升新能源接入电网比例的同时保持电网稳定。同时,
6、在国家对新能源汽车产业发展大力支持和动力电池技术日渐成熟的背景下,新能源汽车市场发展迅速,产销量快速提升。特别是在新增乘用汽车市场,消费者购买新能源汽车的比例不断提升。因此,随着新能源汽车社会保有量不断提升,充电桩的需求量随之持续上涨,成为未来重要的用电负荷。将分布式新能源发电系统、储能系统及充电桩相结合可以组成光储充系统。通过能量管理系统(EMS)控制光储充系统内相关设备间的配合,可以提升系统整体的安全性、可靠性。同时根据电价信息、功率限制政策、应急供电需求等制定合适的运行调度策略,可以有效增加系统的经济收益1-2。基于上述目的,本文设计了一种园区光储充能量管理系统,其主要功能为实时运行状态
7、监控、运行数据的采集、展示、储存与分析,在确保系统安全运行的同时提升系统的运行经济性。1光储充能量管理系统(EMS)结构光储充系统分为三个部分:光伏发电系统、储能系统和充电桩系统。三个系统通过 AC400V 母线49耦合,通过以太网与 EMS 进行通讯,由 EMS 协调控制各系统的运行策略。EMS 可以通过网络将监控数据传送给远方监控系统和监视大屏显示系统。光储充系统的系统架构如图 1 所示。图 1 光储充系统的系统架构EMS 是光储充系统的核心组成部分,负责整个系统的底层数据采集、系统网络监控、能量管理调度和运行数据分析。为保证光储充系统的稳定运行,EMS 采用两级分级控制体系,分为本地 E
8、MS 和集控 EMS,其结构图如图 2 所示。图 2 能量管理系统(EMS)结构图本地 EMS 可实现对储能变流器(PCS)、电池管理系统(BMS)、光伏逆变器、充电桩和电网的数据采集,并根据峰谷电价、限电政策、应急需求等不同的使用场景,制定和运行不同的能量管理策略。本地 EMS 通过向 PCS 发送有功、无功等控制指令控制 PCS 执行相应的动作,同时可以将监测的光储充系统实时运行状态、系统内各种设备状态等信息上传至集控 EMS。集控 EMS 由 EMS 工作站和 EMS 服务器构成。EMS 工作站的主要功能是实时监控光储充系统的运行状态,同时负责制定光储充系统的运行模式;而 EMS 服务器
9、的主要功能是储存光储充系统的运行数据,可以提供历史数据查询、数据分析等服务,是后期根据大数据分析制定运行策略的前提保障。2EMS 系统设计2.1 系统架构设计EMS 采用分层设计思路进行系统架构设计,分为客户端和服务器两层架构。采用面向服务器架构的设计模式。系统内部功能模块分别进行独立封装,提供各自的运行服务,在降低系统设计难度的同时,有利于新模块的嵌入。整体系统的稳定性、可维护性与可扩展性都有了明显的提升3-4。光储充系统 EMS 的架构如图 3 所示,主要分为设备层、数据层和应用层。设备层可以通过 EMS 就地控制器采集来自PCS、BMS、光伏系统、充电桩、用电设备的数据,同时可以采集其他
10、基于标准协议的,需要接入 EMS进行调度的设备的各项数据。数据层可以实现实时数据库和历史数据库的交互。同时数据层可以提供数据库接口,供应用层访问使用。应用层主要面对用户,提供用户数据交互、界面展示、数据查询、命令下发、授权验证、任务调度等服务。图 3 能量管理系统(EMS)架构2.2 系统硬件设计EMS 硬件主要包括 EMS 就地控制器、EMS 集控工作台和服务器,现场布置如图 4 所示。EMS 就地控制器是基于RISC架构ARM9处理器构建而成,支持 CAN、RS232、RS485、以太网等多种通信接口,可以同时接入 Modbus RTU、Modbus TCP、IEC104、CAN 等标准协
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