安科瑞徐赟杰18706165067

摘要：本研究旨在探討光伏儲能發電系統的性能優化和能量管理策略的發展。隨著可再生能源的需求不斷增加，光伏儲能系統作為一種具有巨大潛力的能源解決方案備受矚目。然而，有效的能量管理策略是實現光伏儲能系統能效運行的關鍵。本文通過綜合性的實驗和模擬研究，深入分析了不同能量管理策略的性能，并評估了它們對系統效率和環境可持續性的影響。

關鍵詞：光伏儲能系統；太陽能發電；能量管理策略；儲能技術；預測性能分析

1.光伏儲能系統的基礎

1.1光伏發電技術概述

光伏發電技術是一種將太陽輻射能轉化為電能的過程。它基于光伏效應，這是一種物理現象，根據這一現象，某些材料*受到光照射時會產生電流。光伏電池通常由半導體材料制成，*常見的是硅。當光子（太陽光）碰撞到光伏電池的半導體表面時，它們激發了電子，使其從材料中釋放出來，從而形成電流。這產生的直流電流可以被用來為電網供電或儲存*電池中以備將來使用。

1.2儲能技術介紹

儲能技術是光伏儲能系統的關鍵組成部分，它允許將通過光伏發電產生的電能儲存*電池或其他儲能設備中，以便*晚上或云天等不可控的時段供電。常見的儲能技術包括：

鋰離子電池：這是目前*常用的儲能技術之一，用于存儲電能，供應家庭、工業和商業用途。

鉛酸電池：被廣泛應用于低成本和短期應用中。超級電容器：具有高速充放電能力，通常用于瞬態儲能需求。

氫能源儲能：通過將電能用于制氫，將氫儲存*燃料電池中，以供電時重新產生電能。

熱能儲能：利用熱能儲存原理，例如蓄熱式太陽能電站。

1.3光伏儲能系統的工作原理

光伏發電：光伏電池*陽光照射下產生直流電。這一過程是系統的電力輸入。

電能轉換：直流電經過逆變器轉換為交流電，以便*電網中使用或供給交流設備。

電能儲存：剩余的電能可以儲存*電池或其他儲能設備中，以備將來使用。這是系統的能量存儲部分。

能量管理：系統的能量管理控制器監控能源需求、電池狀態和其他參數，并根據需要分配電能。它確保*不可預測的太陽能供應條件下，系統能夠提供連續可靠的電力供應。

電網互連：如果系統與電網互連，多余的電能可以賣給電網，從而實現雙向電流。這有助于提高系統的經濟性和可持續性

2.能量管理策略

2.1能量管理策略的定義和重要性

能量管理策略是指*能源系統中有效地控制和分配電能的一套方法和規劃。它的目的是*大程度地提高能源系統的效率、可靠性和可持續性。能量管理策略*光伏發電和儲能系統中尤為重要，因為這些系統受到日照變化等不可控因素的影響，需要精確的控制和協調，以確保可靠供電、*大限度地減少浪費并實現經濟效益。

2.2基于光伏發電和儲能的典型能量管理策略

優先選擇光伏發電以滿足負載需求，這就少了向電網購買電能的必要。余下的電力，可以儲存起來以備不時之需。此外，精細管理充電和放電電流，這關乎電池的使用壽命和效率，可能用到如深度循環充電和浮動充電等策略。儲能系統同樣可以作為備用電源，應對電網故障或斷電情況。當電網出現問題，系統自動轉為儲能供電。縮減高峰時段的負載需求，比方說通過調節照明、制冷和供暖系統來節約能耗。如果條件允許，把剩余電力賣回電網也是獲得經濟利益的方法。這需要合適的電網互連安裝和政策支持。

2.3基于實時數據和預測的能量管理方法

能源系統通過實時監控各個組件的狀態和性能，以及負載需求，可以更好地協調能量的生產和分配。其次，使用氣象數據和太陽輻射模型，可以預測太陽能發電的預期產量。這有助于系統決策，如何*佳地分配電能。同時，基于歷史數據和負載需求的模型，可以預測未來幾小時或幾天內的負載需求。這有助于系統規劃，以滿足未來需求。最后，通過分析組件的性能數據，可以預測何時需要維護光伏電池和儲能系統，以確保其長期性能和可靠性。能量管理策略是確保光伏發電和儲能系統*效運行的關鍵。它結合了實時數據監控和預測技術，以優化能源的生產、儲存和分配，提高系統的經濟性和可持續性。這些策略*未來的能源系統中將發揮越來越重要的作用，特別是*面臨能源可持續性和可再生能源集成的挑戰時。

3.系統概述

3.1概述

Acrel-2000MG微電網能量管理系統，是我司根據新型電力系統下微電網監控系統與微電網能量管理系統的要求，總結國內外的研究和生產的先進經驗，專門研制出的企業微電網能量管理系統。本系統滿足光伏系統、風力發電、儲能系統以及充電樁的接入，全天候進行數據采集分析，直接監視光伏、風能、儲能系統、充電樁運行狀態及健康狀況，是一個集監控系統、能量管理為一體的管理系統。該系統*安全穩定的基礎上以經濟優化運行為目標，提升可再生能源應用，提高電網運行穩定性、補償負荷波動；有效實現用戶側的需求管理、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。為企業微電網能量管理提供安全、可靠、經濟運行提供了全新的解決方案。

微電網能量管理系統應采用分層分布式結構，整個能量管理系統*物理上分為三個層：設備層、網絡通信層和站控層。站級通信網絡采用標準以太網及TCP/IP通信協議，物理媒介可以為光纖、網線、屏蔽雙絞線等。系統支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規約。

3.2技術標準

本方案遵循的國家標準有：

本技術規范書提供的設備應滿足以下規定、法規和行業標準：

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

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

GB/T26802.5-2011工業控制計算機系統通用規范第5部分：場地安全要求

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

GB/T2887-2011計算機場地通用規范

GB/T20270-2006信息安全技術網絡基礎安全技術要求

GB50174-2018電子信息系統機房設計規范

DL/T634.5101遠動設備及系統第5-101部分:傳輸規約基本遠動任務配套標準

DL/T634.5104遠動設備及系統第5-104部分:傳輸規約采用標準傳輸協議子集的IEC60870-5-網絡訪問101

GB/T33589-2017微電網接入電力系統技術規定

GB/T36274-2018微電網能量管理系統技術規范

GB/T51341-2018微電網工程設計標準

GB/T36270-2018微電網監控系統技術規范

DL/T1864-2018型微電網監控系統技術規范

T/CEC182-2018微電網并網調度運行規范

T/CEC150-2018低壓微電網并網一體化裝置技術規范

T/CEC151-2018并網型交直流混合微電網運行與控制技術規范

T/CEC152-2018并網型微電網需求響應技術要求

T/CEC153-2018并網型微電網負荷管理技術導則

T/CEC182-2018微電網并網調度運行規范

T/CEC5005-2018微電網工程設計規范

NB/T10148-2019微電網第1部分：微電網規劃設計導則

NB/T10149-2019微電網第2部分：微電網運行導則

3.3適用場合

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

3.4型號說明

4.系統配置

本平臺采用分層分布式結構進行設計，即站控層、網絡層和設備層，詳細拓撲結構如下：聯系熱線：172-6975-8633

6.系統功能

6.1實時監測

微電網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顯示各電氣回路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數等電參數信息，動態監視各回路斷路器、隔離開關等合、分閘狀態及有關故障、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、總無功功率、總功率因數、頻率和正向有功電能累計值；狀態參數主要有：開關狀態、斷路器故障脫扣告警等。

系統應可以對分布式電源、儲能系統進行發電管理，使管理人員實時掌握發電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態及發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行狀態管理，能夠根據儲能系統的荷電狀態進行及時告警，并支持定期的電池維護。

微電網能量管理系統的監控系統界面包括系統主界面，包含微電網光伏、風電、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行顯示。

6.1.1光伏界面

6.1.2儲能界面

6.1.3風電界面

6.1.4充電樁界面

6.1.5視頻監控界面

7.硬件及其配套產品 聯系熱線：172-6975-8633

8.結語

光伏發電站具有能量波動大、發電間歇性和隨機性的特點，因此*發電并網環節存*較多的風險。為了提高光伏電站并網平穩性和可靠性，采用蓄電池和電容器相結合的方式更好地發揮出混合儲能系統*能量管理中的協同優勢，對于優化蓄電池充放電，延長電池使用壽命創建了積*條件。基于低通濾波原理對混合儲能系統設計協調控制策略，便于更好地保護儲能設備，實現平穩充放電目標。

審核編輯 黃宇