分布式储能监控系统在浙江某10MW/2OMWh综合智慧能源项目中的应用

摘 要：综合智慧能源是一种创新的能源管理解决方案，是随着可再生能源和分布式能源的发展、能源的协同利用，以及能源管理、技术变革催生出来的一种新产业，涉及到智慧城镇、产业园区、集群楼宇、能源基地等多种场景。储能系统在整个产业中有很重要的作用，不仅可以促进可再生能源的消纳，还通过与其他能源形式的协同供应和互动优化，可以实现智慧化能源管理。为了实时监视储能电站的各种运行数据和系统运行状态，需要引入一套监控系统进行综合监控管理，本文介绍了安科瑞在浙江某10MW/20MWh综合智慧能源项目中提供的分布式储能监控系统方案，包括二次分散装置、二次设备预制舱内部分屏柜以及一套Acrel-1000DP分布式储能监控系统。

关键词：综合智慧能源；分布式储能；方案配置

1.                      项目设计

本项目规模为10MW/20MWh，共建设两个储能单元，每个储能单元由2套2.5MW/5MWh储能设备组成，通过2回10KV线路接入10kVⅠ、Ⅱ段母线。每套储能单元包括10kv计量柜、压变柜、储能进线柜、出线柜、站用变柜等7面开关柜，一次设备有2台2500kW干式升压变，4台1250kW储能变流器，2座5MWh储能电池舱，1台315kVA站用变。

图1.1 系统接线图

图1.2 电气平面布置图

2.                      技术方案

本项目配置了Acrel-1000DP分布式储能监控系统，实现对储能电站的集中管理，包括设备的状态监测、故障报警、运行参数设置等，并将储能站信息做104转发，通过已有的调度通道上传调度中心。

二次设备配置方案为：在每回储能进线隔离柜上配置故障解列装置1套、防孤岛装置1套；储能进线开柜上配置线路三段式过流保护装置1套；储能出线开关柜上配置升压变二段式过流保护装置1套；母设柜上配置测控装置1套+交换机1台；站用变开关柜上配置升压变二段式过流保护装置1套；两回进线配置电能质量监测装置1套，并与公用测控装置共组1面屏。

2.1.                      二次电气设备

1）线路保护装置

线路保护装置主要功能是确保电气设备的安全运行。装置实时监测电流、电压等电气参数，一旦检测到异常，如过载、短路或接地故障，线路保护装置会迅速切断电源，从而防止设备损坏和火灾风险。

2）防孤岛装置

在电网失电的情况下，分布式电源未能够及时与电网断开连接，会形成孤岛状态，这种状态可能造成分布式电源不可控、电网恢复时的电压和频率不匹配等问题。防孤岛装置通过实时监测电网状态，一旦检测到电网断电，能够在规定的时间内迅速切断分布式电源与电网的连接，同时，防孤岛装置还具有多种保护功能，如高频、低频、过电压、低电压保护等，能全面保障电力系统的稳定运行。

3）故障解列装置

装置能够监测电网的实时状态，一旦检测到异常或故障信号，如短路、过载等，它会立即启动，将故障储能单元或设备与电网断开，既能防止故障设备对电网造成进一步损害，也确保其他正常运行的储能单元继续供电，保障用户的电力需求。

2.2.                      电能质量在线监测装置

电能质量在线监测装置能够实时监测储能站接入电网后的电能质量，包括电压偏差、频率偏差、谐波含量、三相不平衡度等关键指标。通过高精度的测量与分析，它能够及时发现电能质量问题，如电压波动、谐波污染等，为运维人员提供及时的告警信息，此外，电能质量在线监测装置的数据记录功能还可为后续的故障排查和电能质量治理提供有力支持。

3.                      系统结构

本项目采用了分层分布式架构设计，以满足现代工业自动化对效率和稳定性要求。系统架构主要由三大部分组成：站控管理层、网络通信层以及现场设备层。

站控管理层：主要承担系统运行状态的集中监控任务，同时向操作人员提供实时系统信息，支持深入的数据分析与处理功能，确保企业可以及时掌握生产动态，做出科学决策。

网络通信层：负责系统内信息的高效传输与数据交换，支持多种网络布局模式，可根据具体应用环境及需求灵活调整，保证了不同设备间以及系统各组成部分之间的顺畅沟通与协作。

现场设备层：集成了各类必要的硬件设施，这些装置一方面用于收集现场实时数据，另一方面则依据站控层下达的操作指令执行具体的控制动作，是实现生产过程自动化的核心要素。

图3.1系统网络拓扑图

项目配置设备清单如下表所示：

表3.1 方案设备列表

4.                      现场图片

5.                      系统功能

5.1.                      实时监测

系统人机界面可以绘制展示新建1#、2#储能站和4套变流器升压舱的一次系统图，并实时显示采集到的电压、电流、功率和变压器温度等关键参数和开关柜内断路器、手车、接地刀闸的分合状态。

图5.1 实时监测界面

5.2.                      电能质量在线监测

系统通过采集储能进线处电能质量在线监测装置的数据，可以对整个供电系统的电能质量包括稳态状态和暂态状态进行持续监测。系统在人机界面实时显示装置通信状态、各监测点的A/B/C相电压总畸变率、三相电压不平衡度百分比和正序/负序/零序电压值、三相电流不平衡度百分比和正序/负序/零序电流值，帮助管理人员实时掌握供电系统电能质量情况，以便及时发现和消除供电不稳定因素。

图5.2 电能质量在线监测界面

5.3.                      动环监测

系统可以采集一、二次设备舱内的空调数据，在人机界面展示舱内外的温湿度、机组状态、高低温告警信息，确保值班室人员能够迅速判断预制舱的环境状况，从而保证储能站内设备的稳定运行。

图5.3 动环监测

5.4.                      数据转发

采集到的储能站信息通过网关采用IEC104协议转发，经过已有的调度通道上传到调度中心，实现数据的远程集中管理和分析。

图5.4 数据转发

6.                      结语

综合智慧能源不仅涵盖传统能源的高效利用，还充分整合了可再生能源、分布式储能和智能电网等新兴技术，其中，分布式储能作为一种灵活、高效的能源管理解决方案，能够有效缓解电网负荷波动、增强系统的稳定性，并提高可再生能源的消纳能力。本项目中引入的储能监控系统，通过实时监测储能设备的状态（如电量水平、温度、电压等），并根据实际需要自动调整充放电策略，该系统可以大大地提高储能站的工作效率和安全性，同时延长储能设备的使用寿命。