时间: 2024-10-20 12:47:07 | 作者: 行业新闻
本研究旨在探讨光伏储能发电系统的性能优化和能量管理策略的发展。随着可再次生产的能源的需求持续不断的增加，光伏储能系统作为一种具有巨大潜力的能源解决方案备受瞩目。然而，有效的能量管理策略是实现光伏储能系统能效运行的关键。本文通过综合性的实验和模拟研究，深入分析了不同能量管理策略的性能，并评估了它们对系统效率和环境可持续性的影响。
光伏储能发电系统的实质是光与电能的转化以及后续的电能储存，当电力需求出现时，实现持续供应。在能预见的前景中，光伏储能发电系统因为其独特的能源利用模式，被普遍视为一种具备潜力的技术解
决方案，且由于对可再次生产的能源和环境保护的需求日益强烈，逐步加强了对其的研究和关注。
在传统能源系统中，化石燃料扮演了主要角色，然而煤炭和石油等既有数量极限的困扰，也经常因为市场行为而出现价格波动，更糟糕的是，其在燃烧状态下会繁殖严重的环境污染，并加剧温室效应。而光伏储能发电系统避开了这样一些问题，其直接利用太阳能，无需在环境中增加无谓的污染，也无需填补空事的排
放。得益于此，光伏储能发电系统在实现能源的持续性和减缓碳排放方面，占据了关键的地位。
但是，尽管光伏储能发电系统当中有着非常大的作用。是能够优化能源的使用和分配，在程度之上提升高系统的效率，所以说，对于广泛储能发电系统和能量管理策略进行研究具备着重要工程
光伏发电技术是一种将太阳辐射能转化为电能的过程。它基于光伏效应，这是一种物理现象，根据这一现象，某些材料*受到光照射时会产生电流。光伏电池通常由半导体材料制造成，*常见的是硅。当光子（太阳光）碰撞到光伏电池的半导体表面时，它们激发了电子，使其从材料中释放开来，从而形成电流。这产生的直流电流可以被用来为电网供电或储存*电池中以备将来使用。
储能技术是光伏储能系统的关键组成部分，它允许将通过光伏发电产生的电能储存*电池或其他储能设备中，以便*晚上或云天等不可控的时段供电。常见的储能技术包括：
锂离子电池：这是目前*常用的储能技术之一，用于存储电能，供应家庭、工业和商业用途。
铅酸电池：被大范围的应用于低成本和短期应用中。超级电容器：具有高速充放电能力，通常用于瞬态储能需求。
氢能源储能：通过将电能用于制氢，将氢储存*燃料电池中，以供电时重新产生电能。
电能转换：直流电经过逆变器转换为交流电，以便*电网中使用或供给交流设备。
电能储存：剩余的电能可以储存*电池或其他储能设备中，以备将来使用。这是系统的能量存储部分。
能量管理：系统的能量管理控制器监控能源需求、电池状态和其他参数，并根据需要分配电能。它确保*不可预测的太阳能供应条件下，系统可提供连续可靠的电力供应。
电网互连：如果系统与电网互连，多余的电能可以卖给电网，以此来实现双向电流。这有助于提高系统的经济性和可持续性
能量管理策略是指*能源系统中有效地控制和分配电能的一套方法和规划。它的目的是*大程度地提高能源系统的效率、可靠性和可持续性。能量管理策略*光伏发电和储能系统中特别的重要，因为这些系统受到日照变化等不可控因素的影响，需要控制和协调，以确保可靠供电、*大限度地减少浪费并实现经济效益。
优先选择光伏发电以满足负载需求，这就少了向电网购买电能的必要。余下的电力，可以储存起来以备不时之需。此外，精细管理充电和放电电流，这关乎电池的常规使用的寿命和效率，可能用到如深度循环充电和浮动充电等策略。储能系统一样能作为备用电源，应对电网故障或断电情况。当电网出现问题，系统自动转为储能供电。缩减高峰时段的负载需求，比方说通过调节照明、制冷和供暖系统来节约能耗。若条件允许，把剩余电力卖回电网也是获得经济利益的方法。这需要合适的电网互连安装和政策支持。
能源系统通过实时监控各个组件的状态和性能，以及负载需求，可以更好地协调能量的生产和分配。其次，使用气象数据和太阳辐射模型，可以预测太阳能发电的预期产量。这有助于系统决策，如何*佳地分配电能。同时，基于历史数据和负载需求的模型，可以预测未来几小时或几天内的负载需求。这有助于系统规划，以满足未来需求。*后，通过一系列分析组件的性能数据，可以预测何时要维护光伏电池和储能系统，以确保其长期性能和可靠性。能量管理策略是确保光伏发电和储能系统*效运行的关键。它结合了实时数据监控和预测技术，以优化能源的生产、储存和分配，提高系统的经济性和可持续性。这些策略*未来的能源系统中将发挥逐渐重要的作用，特别是*面临能源可持续性和可再次生产的能源集成的挑战时。
光伏储能系统的性能分析是确保系统*效运行和一直在优化的关键部分。下面是关于光伏系统和储能系统性能参数的测量、评估以及这些参数与能量管理策略的关联的信息：
太阳能发电效率（SolarPVEfficiency）是衡量太阳能板把太阳能变成电能成功率的工具。这通过百分比看，效率越高，太阳能转化成电力的数量越多。
光伏系统每天制造电力的量，我们叫做日均发电量（DailyEnergyProduction）。以千瓦时（kWh）来计算，衡量这个是通过查看系统的输出。
系统可用性（SystemAvailability），绘画出系统*既定运行时段里的可运行性。如果系统可用性强，就能保证能源系统的稳健运行。
循环寿命（CycleLife）：这是电池的寿命，表示电池能够直接进行多少次充电和放电循环而不降低性能。循环寿命通常与深度循环充电有关。
往返效率（Round-TripEfficiency）：这是储能系统*电能存储和释放过程中的能量损耗的度量，通常以百分比表示。*效的储能系统具有更高的往返效率。
容量（Capacity）：容量表示储能系统可以存储的电能总量，通常以千瓦时（kWh）表示。
太阳能发电效率与自消耗策略：*效的光伏系统有更多的电能可用于自消耗，降低对电网的依赖。
日均发电量与负载管理策略：每日发电量的了解能够在一定程度上帮助决定何时执行负载移位，以*大程度地利用自发电能。
储能系统循环寿命与储能优化策略：长寿命电池可以更频繁地充电和放电，从而更好地支持储能系统的优化。
往返效率与备用电源策略：*效的储能系统能够*备用电源需求时提供更多的电能。
性能参数的测量和评估能够在一定程度上帮助操作员优化系统性能，确保*效能源产生和使用。这些参数也可用于监测系统的健康情况，提前发现可能的问题，以提高系统的可靠性和可维护性。能量管理策略应该基于这些性能参数的实际测量数据，以便根据真实的情况对系统来进行调整和优化。
光伏储能系统对环境的影响以及可持续性考虑和减少环境影响的方法是很重要的主题。以下是有关这样一些方面的详细信息：
向光伏储能系统的价值致敬，此系统能巧妙地将太阳光转化为电力，这一切都来自于有效利用太阳能电池板。太阳能电池板绝非偶然，其主要材料硅，借助光子，从硅元素中释放电子，生成电流。这一过程纯粹属于物理现象，燃烧或化学反应并不参与，也就没有温室气体如二氧化碳的生成。光伏储能系统，独占鳌头，能替代短视的传统能源：煤炭，天然气和石油。传统能源的燃烧会释放大量温室气体，比如大气中的二氧化碳，这些气体是全球气候变暖的始作俑者，加重气候平均状态随时间的变化。通过减少碳足迹，能够更好的降低气候平均状态随时间的变化对生态系统和人类社会的负面影响。减少CO2排放不仅有助于应对气候平均状态随时间的变化，还有助于全球环境的保护。光伏储能系统*世界各地的部署都有助于减少污染、改善空气质量，并保护ECO的完整性。太阳能是可再次生产的能源，太阳不会停止辐射能量。因此，光伏储能系统能轻松实现长期的能源可持续性，而不会耗尽自然资源。光伏储能系统的碳排放减少效应是应对气候平均状态随时间的变化和全球变暖的重要措施之一。它不仅减少了对化石燃料的依赖，还有助于改善环境质量，保护生态系统，并为可持续未来提供了一个清洁能源解决方案。
土地使用：光伏电池板需要一定的土地面积来安装，但相比于传统发电方式，其土地占用较小。这可减少土地开发的负面影响。光伏电池板是太阳能发电的关键组成部分，通常安装*平台上或太阳能支架上。虽然需要一定面积来容纳这些太阳能电池板，但相比传统能源发电方式，光伏电池板的土地占用面积要小得多。传统的火力发电厂或核能发电厂需要大片土地，包括燃料储存、冷却设施和废物回收处理设施。相比之下，太阳能电池板可以*各种地形和地理条件下部署，可以*屋顶、沙漠、废弃土地等不同场所使用。
小面积土地受用，对自然ECO的介入可控。常规发电手段常常涉及原生土地的开采，环境问题难免，如树林减少、野生生物家园遭破坏、水源被污染等。光伏电池板与自然环境相结合，对野生生物与植被的影响能控制*较小范围内，生态多样性得以保护。传统能源项目，石矿、石油开采等，会对地下水
及土壤产生负面影响。太阳能电池板则无需开采地下资源，土地污染的风险较低，有助于保护地下水质与土壤的完好。建筑物的屋顶和立面，可作为太阳能电池板的安置之地，土地使用至少。这种城市化的集成方式能提高能源利用效率，减小对城市绿化区和农田的占用，有助于保持城市生态平衡。光伏电池板占地面积小，这是其重要的环保优势。减低了土地开发对自然环境及生态系统的影响，同时提供了清洁可再生的能源，满足增长的能源需求。太阳能发电成为一种重要的可续能源发展手段，为地球生态平衡的保护贡献实力。
光伏系统不需大量水资源来冷却，与煤炭或核能发电方式大相径庭，因此，水资源的使用和水质污染的风险都得到一定效果降低。
废弃物处理：光伏电池板的制造和处理可能会产生废弃物和有害于人体健康的物质。回收和处理废弃的太阳能电池板是一个重要的环保挑战。
借助环保和可再生材料制作的太阳能电池板降低了制作的完整过程中的资源消耗以及废弃物的产出。提升电池板的效率，无疑缩小了占地面积，减轻了对土地的压力。系统性能的提升也能对资源实施更合理的分配。时刻考虑全生命周期分析，可以掌握光伏储能系统的环境影响，包括制造、运营到废弃处理。
利用智能能源管理系统，一方面能够优化能源配置，另一方面也能够大大减少能源的浪费，以此来降低碳排放。推动可再次生产的能源项目，比如光伏储能系统，如果能得到金融激励和政策的支持，可持续能源的推广就能得到加速。而对光伏储能系统来说，建设和维护也需要社会责任心的支持，像对当地社区的援助和环保活动的参与。结果很重要，但过程也同样重要，提高大众对太阳能以及可持续能源的了解，这样才可以有更多的人愿意参与和支持环保活动。
Acrel-2000MG微电网能量管理系统，是我司根据新型电力系统下微电网监控系统与微电网能量管理系统的要求，总结国内外的研究和生产的经验，专门研制出的企业微电网能量管理系统。本系统满足光伏系统、风力发电、储能系统和充电桩的接入，全天候进行数据采集分析，直接监视光伏、风能、储能系统、充电桩运作时的状态及健康情况，是一个集监控系统、能量管理为一体的管理系统。该系统*安全稳定的基础上以经济优化运行为目标，提升可再次生产的能源应用，提高电网运行稳定性、补偿负荷波动；有效实现用户侧的需求管理、消除昼夜峰谷差、平滑负荷，提高电力设备正常运行效率、降低供电成本。为企业微电网能量管理提供安全、可靠、经济运行提供了全新的解决方案。
微电网能量管理系统应采用分层分布式结构，整个能量管理系统*物理上分为三个层：设备层、网络通信层和站控层。站级通信网络采用标准以太网及TCP/IP通信协议，物理媒介可以为光纤、网线、屏蔽双绞线等。系统支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信规约。
GB/T26802.1-2011工业控制计算机系统通用规范1部分：通用要求
GB/T26806.2-2011工业控制计算机系统工业控制计算机基本平台2部分：性能评定方法
GB/T26802.5-2011工业控制计算机系统通用规范5部分：场地安全要求
GB/T26802.6-2011工业控制计算机系统通用规范6部分：验收大纲
DL/T634.5101远动设备及系统5-101部分:传输规约基本远动任务配套标准
系统可应用于城市、高速公路、工业园区、工商业区、居民区、智能建筑、海岛、无电地区可再次生产的能源系统监控和能量管理需求。
本平台采用分层分布式结构进行设计，即站控层、网络层和设备层，详细拓扑结构如下：
微电网能量管理系统人机界面友好，应能够以系统一次电气图的形式直观显示各电气回路的运作时的状态，实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数等电参数信息，动态监视各回路断路器、隔离开关等合、分闸状态及有关故障、告警等信号。其中，各子系统回路电参量主要有：三相电流、三相电压、总有功功率、总无功功率、总功率因数、频率和正向有功电能累计值；状态参数主要有：开关状态、断路器故障脱扣告警等。
系统应可以对分布式电源、储能系统来进行发电管理，使管理人员实时掌握发电单元的出力信息、收益信息、储能荷电状态及发电单元与储能单元运行功率设置等。
系统应可以对储能系统进行状态管理，可以依据储能系统的荷电状态进行及时告警，并支持定期的电池维护。
微电网能量管理系统的监控系统界面包括系统主界面，包含微电网光伏、风电、储能、充电桩及总体负荷组成情况，包括收益信息、天气信息、节能减排信息、功率信息、电量信息、电压电流情况等。根据不同的需求，也可将充电，储能及光伏系统信息进行显示。
子界面最重要的包含系统主接线图、光伏信息、风电信息、储能信息、充电桩信息、通讯状况及一些统计列表等。
本界面用来展示对光伏系统信息，最重要的包含逆变器直流侧、交流侧运作时的状态监测及报警、逆变器及电站发电量统计及分析、并网柜电力监测及发电量统计、电站发电量年有效利用小时数统计、发电收益统计、碳减排统计、辐照度/风力/环境温湿度监测、发电功率模拟及效率分析；同时对系统的总功率、电压电流及各个逆变器的运行数据来进行展示。
本界面主要用来展示本系统的储能装机容量、储能当前充放电量、收益、SOC变化曲线以及电量变化曲线储能系统PCS参数设置界面
本界面主要用来展示对PCS的参数进行设置，包括开关机、运行模式、功率设定以及电压、电流的限值。
本界面用来展示对PCS电网侧数据，最重要的包含相电压、电流、功率、频率、功率因数等。
本界面用来展示对PCS交流侧数据，最重要的包含相电压、电流、功率、频率、功率因数、温度值等。同时针对交流侧的异常信息进行告警。
本界面用来展示对PCS直流侧数据，最重要的包含电压、电流、功率、电量等。同时针对直流侧的异常信息进行告警。
本界面用来展示对PCS状态信息，最重要的包含通讯状态、运作时的状态、STS运作时的状态及STS故障告警等。
本界面用来展示对BMS状态信息，最重要的包含储能电池的运作时的状态、系统信息、数据信息以及告警信息等，同时展示当前储能电池的SOC信息。
本界面用来展示对电池簇信息，最重要的包含储能各模组的电芯电压与温度，并展示当前电芯的较大、较小电压、温度值及所对应的位置。
本界面用来展示对风电系统信息，最重要的包含逆变控制一体机直流侧、交流侧运作时的状态监测及报警、逆变器及电站发电量统计及分析、电站发电量年有效利用小时数统计、发电收益统计、碳减排统计、风速/风力/环境温湿度监测、发电功率模拟及效率分析；同时对系统的总功率、电压电流及各个逆变器的运行数据来进行展示。
本界面用来展示对充电桩系统信息，最重要的包含充电桩用电总功率、交直流充电桩的功率、电量、电量费用，变化曲线、各个充电桩的运行数据等。
本界面主要展示系统所接入的视频画面，且通过不同的配置，实现预览、回放、管理与控制等。
系统应可以根据发电数据、储能系统容量、负荷需求及分时电价信息，进行系统运行模式的设置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期计划、需量控制、有序充电、动态扩容等。
应能查询各子系统、回路或设备指定时间的运行参数，报表中显示电参量信息应包括：各相电流、三相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能等。
2）谐波分析功能：系统应能实时显示A/B/C三相电压总谐波畸变率、A/B/C三相电流总谐波畸变率、奇次谐波电压总畸变率、奇次谐波电流总畸变率、偶次谐波电压总畸变率、偶次谐波电流总畸变率；应能以柱状图展示2-63次谐波电压含有率、2-63次谐波电压含有率、0.5～63.5次间谐波电压含有率、0.5～63.5次间谐波电流含有率；
4）功率与电能计量：系统应能显示A/B/C三相有功功率、无功功率和视*功率；应能显示三相总有功功率、总无功功率、总视*功率和总功率因素；应能提供有功负荷曲线，包括日有功负荷曲线（折线型）和年有功负荷曲线）电压暂态监测：*电能质量暂态事件如电压暂升、电压暂降、短时中断发生时，系统应能产生告警，事件能以弹窗、闪烁、声音、****、电话等形式通知有关人员；系统应能查看相应暂态事件发生前后的波形。
应可以对整个微电网系统范围内的设备做远程遥控操作。系统维护人能通过管理系统的主界面完成遥控操作，并遵循遥控预置、遥控返校、遥控执行的操作顺序，可以及时执行调度系统或站内相应的操作命令。
应可*曲线查询界面，可以直接查看各电参量曲线，包括三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因数、SOC、SOH、充放电量变化等曲线曲线统计报表
具备定时抄表汇总统计功能，用户可以自由查询自系统正常运行以来任意时间段内各配电节点的用电情况，即该节点进线用电量与各分支回路消耗电量的统计分析报表。对微电网与外部系统间电能量交换进行统计分析；对系统运行的节能、收益等分析；具备对微电网供电可靠性分析，包括年停电时间、年停电次数等分析；具备对并网型微电网的并网点进行电能质量分析。
本界面主要展示微电网系统拓扑，包括系统的组成内容、电网连接方式、断路器、表计等信息。
可以对整个微电网系统范围内的设备通信情况进行管理、控制、数据的实时监测。系统维护人员能够最终靠管理系统的主程序右键打开通信管理程序，进而选择通信控制启动所有端口或某个端口，快速查看某设备的通信和数据情况。通信应支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信规约。
应可以*系统出现故障时，自动准确地记录故障前、后过程的各相关电气量的变动情况，通过对这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是不是正确动作、提高电力系统安全运行水平有着及其重要的作用。其中故障录波共可记录16条，每条录波可触发6段录波，每次录波可记录故障前8个周波、故障后4个周波波形，总录波时间共计46s。每个采样点录波至少包含12个模拟量、10个开关量波形。
光伏发电站具有能量波动大、发电间歇性和随机性的特点，因此*发电并网环节存*较多的风险。为了更好的提高光伏电站并网平稳性和可靠性，采用蓄电池和电容器相结合的方式更好地发挥出混合储能系统*能量管理中的协同优势，对于优化蓄电池充放电，延长电池常规使用的寿命创建了积*条件。基于低通滤波原理对混合储能系统模块设计协调控制策略，便于更好地保护储能设备，实现平稳充放电目标。