Резюме: Цель данного исследования - оптимизировать конфигурацию и скоординированное управление емкостью аккумулятора фотоэлектрической электростанции с аккумулятором, путем анализа конструкции фотоэлектрической электростанции, конфигурации емкости блока хранения энергии и стратегии зарядки и разрядки, а также проектирования сети и блока нагрузки, была построена модель надежности фотоэлектрической электростанции. Анализируя и сравнивая параметры производительности различных типов аккумуляторных батарей, предлагается научно обоснованная схема оптимизации емкости. Кроме того, в исследовании рассматриваются скоординированные стратегии управления несколькими группами гибридных систем хранения энергии и разработаны соответствующие триггерные функции событий и механизмы регулирования для достижения большего управления энергией и повышения стабильности работы системы. Результаты показывают, что производительность, продемонстрированная свинцово - кислотными аккумуляторами плотности мощности в текущих технических условиях, стала идеальным выбором для оптимизации конфигурации мощности фотоэлектрических электростанций. В то же время оптимизированная стратегия управления значительно улучшает общую производительность аккумуляторных фотоэлектрических электростанций и обеспечивает важную основу для проектирования и эксплуатации подобных систем в будущем.

Ключевые слова: фотоэлектрическая электростанция; Оптимизация емкости аккумулятора; координационное управление

Введение

В качестве эффективного средства решения проблемы прерывистости и нестабильности возобновляемых источников энергии фотоэлектрические электростанции хранения энергии имеют большое значение для повышения энергопотребления, оптимизации работы энергосистемы и содействия преобразованию зеленой энергии. С развитием фотоэлектрических технологий и снижением затрат доля фотоэлектрической энергии в глобальной энергетической структуре продолжает расти. Однако волатильность и непредсказуемость фотоэлектрической энергии создают проблемы для стабильной работы энергосистемы. Поэтому вопрос о том, как эффективно распределить емкость аккумуляторных батарей и координировать управление системами хранения энергии и фотоэлектрической генерацией, стал горячей темой в текущих исследованиях. Отечественные и зарубежные ученые провели большую исследовательскую работу по фотоэлектрическим электростанциям накопительного типа, включая оптимизацию распределения емкости батареи, стратегию управления энергией, экономический анализ и оценку стабильности. Существующие исследования в определенной степени повысили эффективность и экономичность использования систем хранения энергии, но некоторые недостатки все еще сохраняются. Во - первых, большинство исследований сосредоточены на анализе производительности системы в конкретных условиях и не имеют углубленного изучения адаптивности в различных средах и режимах работы. Во - вторых, недостаточно изучены механизмы скоординированного управления накопителями энергии и фотоэлектрическими системами, особенно в том, что касается механизмов взаимодействия между множественными гибридными системами хранения энергии. Существующие модели оптимизации и стратегии управления часто игнорируют технические ограничения и факторы затрат в практическом применении, что затрудняет применение теоретических результатов на практике. В ответ на недостатки существующих исследований в этой статье предлагается новая исследовательская идея оптимизации конфигурации и скоординированного управления емкостью аккумулятора фотоэлектрической электростанции хранения энергии. Во - первых, в сочетании с неопределенностью фотоэлектрической генерации и динамическими изменениями спроса на нагрузку, чтобы создать более общую модель надежности фотоэлектрической электростанции. Исходя из этого, вводятся ключевые показатели, такие как проницаемость мощности и пропускная способность мощности, для анализа их влияния на стабильность фотоаккумуляторных электростанций. Кроме того, путем тщательного сравнения параметров производительности различных типов аккумуляторных батарей, предлагается оптимизация конфигурации емкости. В то же время разрабатывается скоординированная стратегия управления несколькими наборами гибридных систем хранения энергии для управления энергией и повышения стабильности системы с помощью инициирующей функции события и механизма регулирования.

Конструкция фотоэлектрической электростанции типа 1

При проектировании фотоэлектрических блоков он в основном состоит из фотоэлектрических компонентов, которые последовательно соединяются. Для оптимизации стратегии фотоэлектрического управления проводится углубленный анализ характеристик фотоэлектрических элементов. Это включает в себя рассмотрение производительности фотоэлектрических элементов в различных условиях окружающей среды, и благодаря глубокому пониманию этих характеристик можно более точно прогнозировать и корректировать выход фотоэлектрических блоков, чтобы соответствовать потребностям блоков хранения энергии и нагрузкам сети. Учитывая периодичность и неопределенность фотоэлектрической генерации, блок хранения энергии должен иметь достаточную мощность для хранения избыточной энергии и высвобождения энергии для удовлетворения потребностей в нагрузке, когда фотоэлектрическая энергия недостаточна.

При проектировании сети и блока нагрузки необходимо учитывать взаимодействие с внешней сетью и динамические изменения внутренней нагрузки. Это означает, что система должна быть в состоянии гибко корректировать свои выходы в соответствии с фактическими потребностями и нагрузками сети, обеспечивая при этом стабильность сети и качество питания с нагрузкой.

2 Оптимизация мощности фотоэлектрических электростанций

2.1 Модель надежности фотоэлектрических электростанций

Углубленные исследования и анализ данных показали, что влияние проникновения фотоэлектрической энергии на стабильность энергосистемы нельзя игнорировать. Когда установленная мощность фотоэлектрической энергии превышает определенный порог, региональная распределительная сеть может столкнуться с проблемой неспособности поглощать вырабатываемую ею электроэнергию, что приводит к усилению видимой обратной мощности фотоэлектрической энергии в энергосистему. Это особенно заметно в тех случаях, когда высокопроницаемые фотоэлектрические электростанции включаются в энергосистему. Как только чистая нагрузка выходит за пределы мощности системы, блок локальной сети может быть вынужден прекратить работу, что создает угрозу стабильности энергосистемы.

Для решения этой проблемы в исследовании предлагается использовать коэффициент проникновения фотоэлектрических элементов в качестве ключевого показателя для оценки конфигурации хранения энергии на фотоэлектрических электростанциях. Всесторонним образом учитывая установленную мощность фотоэлектрических установок, поглощающую способность региональных распределительных сетей и требования к стабильности энергосистемы, можно разумно планировать конфигурацию хранения энергии фотоэлектрических электростанций для обеспечения стабильной работы энергосистемы при высокой проницаемости. В то же время это также обеспечивает научную основу для строительства и эксплуатации фотоэлектрических электростанций и способствует достижению беспроигрышной ситуации экономической эффективности и стабильности энергосистемы.

При построении интегрированной модели фотовольтаики и хранения энергии в этом исследовании фотоэлектрические системы и устройства хранения энергии рассматриваются как интегрированные элементы. При построении модели особое внимание уделялось двум ключевым показателям: проницаемости мощности (PP) и проницаемости мощности (CP).

Пропускная способность определяется как отношение мощности, генерируемой распределенной фотоэлектрической системой в определенный момент времени, к общей нагрузке в этот момент. Если это соотношение превышает 100%, это означает, что в этот момент фотоэлектрическая энергия превышает непосредственную потребность в нагрузке, и избыточная энергия будет отправлена обратно в сеть.

Коэффициент проникновения мощностей представляет собой оценку соотношения суммарной выработки электроэнергии в течение года и годовой нагрузки в распределительной сети в регионе. Этот показатель отражает потенциальную насыщенность установки фотоэлектрических систем, т.е. соотношение мощностей фотоэлектрической энергетики к региональной электрической нагрузке.

При анализе проницаемости фотоэлектрической энергии и исследованиях конфигурации хранения энергии эта работа основана на ряде предположений. Во - первых, предполагается, что фотоэлектрическая энергия не имеет потерь во время передачи. Эта гипотеза призвана упростить вычислительный процесс и довести эффективность передачи энергии до 100%. Во - вторых, в исследовании игнорируются различия между различными производителями фотоэлектрических преобразователей и влияние изменений окружающей среды на выход фотоэлектрических систем.

Во временном масштабе речь не идет о переходных проблемах фотоэлектрической энергии, а о часах в качестве единицы измерения для оценки фотоэлектрической отдачи. Кроме того, модель распределительной сети упрощена до единого узла нагрузки без учета взаимодействия между фидерами. Это упрощение может эффективно уменьшить сложность модели, сделать анализ и вычисления более сложными, обеспечивая стандартизированное лингвистическое выражение результатов.

2.2 Оптимизация мощности системы фотоэлектрических аккумуляторов

Углубленное исследование эксплуатационной мощности системы оптического хранения показало, что система может удовлетворить потребности средней нагрузки 198,54 кВт в час, и для этой статьи требуется установка 837 кВт установленной мощности фотоэлектрической энергии и 2998 кВт · ч. При такой конфигурации средняя мощность фотоэлектрической системы составляет 198,78 кВт / ч, что достаточно для удовлетворения потребностей распределительной сети в нагрузке.

На практике, поскольку ежеквартальные изменения приводят к разнице между выработкой фотоэлектрической энергии и нагрузкой, необходимо провести анализ проникновения фотоэлектрической энергии для оптимизации конфигурации фотоаккумуляторной станции. В соответствии с кривой проницаемости в течение года, в ясных погодных условиях, фотовольтаика, чтобы удовлетворить нагрузку распределительной сети, потребляя электричество, также перекачивает энергию в сеть. Кроме того, скорость проникновения фотоэлектрической энергии в течение четырех сезонов в основном немного выше, чем рассчитывается при типичной кривой, что указывает на то, что фактическая производительность фотоэлектрической электростанции лучше, чем ожидалось, но также подчеркивает зависимость от систем хранения энергии и необходимость корректировки стратегий управления энергией в разные сезоны.

Анализ и сравнение параметров производительности этих различных типов аккумуляторов позволяет лучше понять, как они работают в различных сценариях применения, и, соответственно, оптимизировать конфигурацию емкости с научной точки зрения. Учитывая такие факторы, как плотность энергии, циклический срок службы, стоимость и воздействие на окружающую среду различных батарей, исследование показало производительность, продемонстрированную свинцово - кислотными батареями плотности мощности в текущих технических условиях. Эта батарея не только имеет преимущества с точки зрения выходной мощности, но и более заметна с точки зрения экономичности и зрелости, что делает ее идеальным вариантом для оптимизации конфигурации мощности фотоэлектрических электростанций.

3 Скоординированное управление фотоэлектрическими системами и системами хранения энергии

В исследованиях оптимизации конфигурации и скоординированного управления емкостью аккумуляторных батарей фотоэлектрических электростанций хранения энергии одним из основных элементов является скоординированная стратегия управления несколькими группами гибридных систем хранения энергии. Из - за ограниченной емкости отдельных блоков хранения энергии и электрических электронных преобразователей одна группа гибридных накопителей энергии часто не может удовлетворить большие потребности в регулировании энергии. Таким образом, более эффективное управление энергией достигается за счет совместного участия и скоординированного управления несколькими группами гибридных накопителей энергии.

Для достижения этой цели в этой статье сначала была разработана функция запуска событий для координации нескольких гибридных накопителей энергии. Основная цель этой функции заключается в рациональном распределении зарядно - разрядной мощности различных гибридных блоков хранения энергии для обеспечения общей производительности системы до состояния. В процессе проектирования используется принцип управления провисанием, с помощью которого можно рассчитать эталонные значения выходного напряжения и выходного тока для нескольких групп гибридных систем хранения энергии. В этой статье вводится концепция наблюдателя среднего напряжения, который может контролировать изменения напряжения в каждом блоке хранения энергии в режиме реального времени и корректировать эталонное значение выходного напряжения на основе этой информации. Кроме того, в этой статье также используется механизм пропорционального регулирования тока. Этот механизм может корректировать эталонное значение выходного напряжения в зависимости от изменения фактического тока, делая выходное напряжение ближе к номинальному значению.

В этом сложном режиме работы несколько групп гибридных систем хранения энергии находятся в постоянной динамике, что требует периодической настройки верхнего контроллера для обеспечения координации и стабильности всей системы. Чтобы снизить коммуникационную нагрузку на верхний контроллер и повысить эффективность работы системы, была создана соответствующая функция триггерного события для регулирования гибридного накопления энергии. Эта функция предназначена для уменьшения ненужных регуляторных операций, интеллектуально оценивая состояние системы и запуская регуляторные команды только в случае необходимости. Это не только оптимизирует использование коммуникационных ресурсов, но и повышает общую скорость реагирования и надежность системы.

По сравнению с традиционными методами контроля, стратегия демонстрирует значительные преимущества во многих отношениях. Во - первых, он эффективно уменьшает колебания мощности системы в динамическом и стабильном состоянии и улучшает качество электрической энергии. Во - вторых, поскольку эта стратегия оптимизирует рабочее состояние блока хранения энергии, она уменьшает количество срабатываний для нескольких групп скоординированного управления накоплением энергии, что, в свою очередь, продлевает срок службы оборудования и снижает затраты на техническое обслуживание.

Кроме того, стратегия также повышает общую эффективность и надежность системы, уменьшая ненужные частые циклы зарядки и разрядки. В конечном счете, эти улучшения делают работу всей системы более стабильной, лучше реагируя на различные сложные условия работы и нагрузки и предоставляя пользователям больше электроэнергии.

4 Умная платформа управления энергией Ancory

4.1 Интеллектуальная платформа управления энергией Ancory

Платформа AcrelEMS Smart Energy Management Platform предназначена для платформы управления энергоэффективностью микросети предприятия, Мониторинг состояния работы распределенного источника питания микросети предприятия, муниципального источника питания, системы хранения энергии, зарядных установок и различных нагрузок переменного и постоянного тока в режиме реального времени, интеллектуальное прогнозирование, динамическое распределение, оптимизация политики, диагностическое оповещение, упорядоченное взаимодействие с регулируемой нагрузкой источника, панорамный анализ энергии, удовлетворение потребностей предприятий в оцифровке управления энергоэффективностью микросети, интеллектуальном анализе безопасности, корректировке динамического управления и визуализации панорамного анализа, завершение гибкого взаимодействия и экономической работы между ресурсами оптического хранения в различных стратегиях для снижения затрат на энергию пользователей и повышения эффективности работы микросети. Платформа AcrelEMS Smart Energy Management Platform, которая принимает инструкции по планированию и реагированию на потребности виртуальных электростанций, является корпоративной подсистемой платформы виртуальных электростанций.

Рисунок 1 Основной интерфейс платформы AcrelEMS Smart Energy Management Platform

4.2 Структура платформы

Система покрывает все звенья микросети предприятия « источник - сеть - заряд - хранение - зарядка», через интеллектуальный шлюз собирает измерительные и контрольные устройства, фотоэлектрические, накопительные, зарядные сваи, обычные данные нагрузки, в соответствии с изменением нагрузки и планированием сети для оптимизации управления, содействия поглощению новой энергии при одновременном снижении до большого спроса на сеть, чтобы сделать ее работу безопасной.

Структура платформы AcrelEMS Smart Energy Management

4.3 Функции платформы

4.3.1. Цифровая демонстрация энергии

Показывая большие экраны в режиме реального времени, чтобы показать данные о городской электроэнергии, фотовольтаике, ветроэнергетике, хранении энергии, зарядных сваях и других нагрузках, чтобы быстро понять работу энергии.

4.3.2. Оптимизация контроля

Интуитивно отображается производство и поток энергии, включая городскую электроэнергию, фотовольтаику, процесс зарядки и потребления энергии хранения, путем оптимизации управления накоплением энергии и контролируемой нагрузкой для повышения поглощения новой энергии, сокращения пиковой засыпки долины, сглаживания мощности системы и отображения оптимизации до и после сравнения кривой энергии и так далее.

4.3.3. Умные прогнозы

В сочетании с метеорологическими данными исторические данные прогнозируют мощность фотоэлектрической энергии, энергии ветра и мощности нагрузки, а также проводят сравнительный анализ с фактической мощностью, оптимизируют планирование с помощью системы хранения энергии и управления нагрузкой, снижают спрос и затраты на электроэнергию.

4.3.4. Анализ энергопотребления

Собирайте потребление различных энергетических сред, таких как электричество, вода, природный газ, холод / тепло предприятия, проводя сравнение с тем же круговым отношением, показывая поток энергии, сверку энергопотребления и пересчитывая стандартный уголь или выбросы углерода и так далее.

4.3.5. Упорядоченная зарядка

Система поддерживает доступ к зарядным сваям переменного и постоянного тока и в соответствии с нагрузкой предприятия и пропускной способностью трансформатора, а также с коэффициентом нагрузки трансформатора для управления связью, направлять пользователей на упорядоченную зарядку, чтобы обеспечить безопасность работы микросети предприятия.

4.3.6. Эксплуатационно - техническая инспекция

Система поддерживает управление задачами, регистрацию инспекций / дефектов / пожарной сигнализации / аварийного ремонта и управление уведомлениями, а также отслеживает траекторию обслуживающего персонала с помощью позиционирования Beidou для достижения замкнутого управления процессом эксплуатации и обслуживания.

4.4 Выбор оборудования

В дополнение к платформе интеллектуального управления энергией, также имеет полевые датчики, интеллектуальные шлюзы и другое оборудование, образует полную « облачно - боковую - оконечную » цифровую систему энергетики, в том числе продукты комплексной защиты и мониторинга распределения электроэнергии высокого и низкого напряжения, устройство онлайн - мониторинга качества электроэнергии, управление качеством электроэнергии, управление освещением, зарядные сваи, электрические противопожарные решения и т. Д., Может обеспечить единую сервисную способность для системы управления энергией корпоративного уровня виртуальной электростанции.

Системные решения Ancory также включают в себя облачную платформу для электроснабжения, интегрированную платформу управления тарифами на энергию, облачную платформу для экологического регулирования потребления электроэнергии, облачную платформу для управления эксплуатацией зарядных свай, интеллектуальную пожарную облачную платформу, систему мониторинга электроэнергии, систему управления энергией микросети, интеллектуальную систему управления освещением, систему управления качеством электроэнергии, электрическую пожарную систему, систему мониторинга изоляции источника питания и другие системные решения, охватывающие все звенья микросети предприятия, чтобы создать интеллектуальную систему управления энергией микросети предприятия с точным восприятием, интеллектуальным краем и интеллектуальным управлением.

5 Заключение

После углубленных исследований и анализа в этом исследовании были достигнуты значительные результаты в оптимизации конфигурации и скоординированном управлении емкостью аккумуляторных батарей фотоэлектрических электростанций накопительного типа. Стабильность фотоэлектрических электростанций была эффективно оценена путем построения модели надежности фотоэлектрических электростанций, которая учитывает неопределенность фотоэлектрической генерации и динамические изменения спроса на нагрузку, а также введения ключевых показателей, таких как проницаемость мощности и пропускная способность мощности. В то же время для различных типов аккумуляторных батарей для детального сравнения параметров производительности предлагается научно обоснованная схема оптимизации емкости. Кроме того, была разработана стратегия скоординированного управления несколькими наборами гибридных систем хранения энергии для улучшения управления энергией и стабильности системы с помощью инициирующей функции события и механизма регулирования. Результаты этих исследований не только дают практическое руководство по проектированию и эксплуатации аккумулирующих фотоэлектрических электростанций, но и закладывают прочную основу для широкого применения возобновляемых источников энергии в энергетических системах и устойчивого развития. В сочетании с реальной ситуацией в будущем необходимо будет рассмотреть больше технических ограничений и факторов затрат, и необходимо будет провести углубленное исследование того, как сбалансировать экономичность и технологичность для достижения конфигурации.

Ссылки:

[1] Хэ Ци, Сян Цзяцян, Го Хун, Чжоу Фэн, Вэй Цзицзюнь. исследование оптимизации конфигурации и координации аккумуляторной емкости фотоэлектрической электростанции накопительного типа

[2] У короля есть новое. Анализ электрического проектирования фотоэлектрических систем и электростанций

[3] Руководство по проектированию и применению микросетей компании Ancory версии 2022.05