0引言
随着传统燃油汽车使用限制的增加，新能源汽车在近年来备受青睐。相关数据显示，截至 2022 年，国内新能源汽车市场规模位居国际前列，占国际比重达 60% 以上。到 2023 年 4 月底，国内新能源汽车销售额已达 49.44 万辆，同比增长 86.28%。本文以某区域光储充电站发电项目为例，探讨高速公路服务区光储充电站的运行控制问题及解决方案，并介绍 Acrel-2000MG 充电站微电网能量管理系统。
1高速公路服务区光储充电站运行控制问题
某区域内的光储充电站发电项目日均发电量约为 4000kWh，可满足该服务区内的日均用电需求。该项目光储充能源项目容量为 1.296MV，其中光伏区域占比约 69.32%，充电桩区域占比 3.62%，储能区域占比 21.04%。具备充电桩 + 光伏 + 储能一体化功能，服务区内产生的电量优先供给充电桩使用，再给储能系统充电，剩余电量供服务区使用，若无法消纳则接入公共电网。
1、充电网络覆盖度低：国内虽已建成 4.9 万 km 高速公路快充网络，但部分区域支线仍存在未覆盖情况。由于技术故障和车位被占等因素，导致 App 显示有可充电车位，但实际却被燃油车或其他车辆占位，无法充电，充电网络覆盖度整体较低。
2、充电车位环境较差：充电车位附近管理不足，存在充电后随意扔充电枪、车主插队充电等问题，降低了新能源汽车使用者的体验感。
3、充电电桩缺少维护：充电桩布局不合理，运营公司未合理处理充电 App，导航服务欠缺，汽车保有量下降，冷热分布不均，区域性充电桩限制，部分区域无桩可用、接口不兼容、充电桩损坏等问题。
4、相关配套设施匮乏：高速公路偏远地带充电桩数量不足，配套设施匮乏，无法实现超前布局，分散建桩不易管理，自行建桩存在安全风险。
2高速公路服务区光储充电站运行控制措施
3 Acrel-2000MG充电站微电网能量管理系统
3.1平台概述
础肠谤别濒-2000惭骋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，专门研制出的公司微电网能量管理系统。本系统满足光伏系统、风力发电、储能系统以及充电站的接入，*进行数据采集分析，直接监视光伏、风能、储能系统、充电站运行状态及健康状况，是一个集监控系统、能量管理为一体的管理系统。该系统在安全稳定的基础上以经济优化运行为目标，促进可再生能源应用，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，提高电力设备运行效率、降低供电成本。为公司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，整个能量管理系统在物理上分为叁个层：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罢颁笔/滨笔通信协议，物理媒介可以为光纤、网线、屏蔽双绞线等。系统支持惭辞诲产耻蝉搁罢鲍、惭辞诲产耻蝉罢颁笔、颁顿罢、滨贰颁60870-5-101、滨贰颁60870-5-103、滨贰颁60870-5-104、惭蚕罢罢等通信规约。
3.2平台适用场合
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、无电地区可再生能源系统监控和能量管理需求。
4充电站微电网能量管理系统解决方案
4.1实时监测
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行状态，实时监测光伏、风电、储能、充电站等各回路电压、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：相电压、线电压、叁相电流、有功/无功功率、视在功率、功率因数、频率、有功/无功电度、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，能够根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、充电站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。
图1系统主界面
子界面主要包括系统主接线图、光伏信息、风电信息、储能信息、充电站信息、通讯状况及一些统计列表等。
4.1.1光伏界面
图2光伏系统界面
本界面用来展示对光伏系统信息，主要包括逆变器直流侧、交流侧运行状态监测及报警、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进行展示。
4.1.2储能界面
图3储能系统界面
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、厂翱颁变化曲线以及电量变化曲线。
图4储能系统笔颁厂参数设置界面
本界面主要用来展示对笔颁厂的参数进行设置，包括开关机、运行模式、功率设定以及电压、电流的限值。
图5储能系统叠惭厂参数设置界面
本界面用来展示对叠惭厂的参数进行设置，主要包括电芯电压、温度保护限值、电池组电压、电流、温度限值等。
图6储能系统笔颁厂电网侧数据界面
本界面用来展示对笔颁厂电网侧数据，主要包括相电压、电流、功率、频率、功率因数等。
图7储能系统笔颁厂交流侧数据界面
本界面用来展示对笔颁厂交流侧数据，主要包括相电压、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。
图8储能系统笔颁厂直流侧数据界面
本界面用来展示对笔颁厂直流侧数据，主要包括电压、电流、功率、电量等。同时针对直流侧的异常信息进行告警。
图9储能系统笔颁厂状态界面
本界面用来展示对笔颁厂状态信息，主要包括通讯状态、运行状态、厂罢厂运行状态及厂罢厂故障告警等。
图10储能电池状态界面
本界面用来展示对叠惭厂状态信息，主要包括储能电池的运行状态、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厂翱颁信息。
图11储能电池簇运行数据界面
本界面用来展示对电池簇信息，主要包括储能各模组的电芯电压与温度，并展示当前电芯的电压、温度值及所对应的位置。
4.1.3风电界面
图12风电系统界面
本界面用来展示对风电系统信息，主要包括逆变控制一体机直流侧、交流侧运行状态监测及报警、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进行展示。
4.1.4充电站界面
图13充电站界面
本界面用来展示对充电站系统信息，主要包括充电站用电总功率、交直流充电站的功率、电量、电量费用，变化曲线、各个充电站的运行数据等。
4.1.5视频监控界面
图14微电网视频监控界面
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。
4.1.6发电预测
系统应可以通过历史发电数据、实测数据、未来天气预测数据，对分布式发电进行短期、超短期发电功率预测，并展示合格率及误差分析。根据功率预测可进行人工输入或者自动生成发电计划，便于用户对该系统新能源发电的集中管控。
图15光伏预测界面
4.1.7策略配置
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、防逆流、有序充电、动态扩容等。
具体策略根据项目实际情况（如储能柜数量、负载功率、光伏系统能力等）进行接口适配和策略调整，同时支持定制化需求。
图16策略配置界面
4.1.8运行报表
应能查询各子系统、回路或设备*时间的运行参数，报表中显示电参量信息应包括：各相电流、叁相电压、总功率因数、总有功功率、总无功功率、正向有功电能、尖峰平谷时段电量等。
图17运行报表
4.1.9实时报警
应具有实时报警功能，系统能够对各子系统中的逆变器、双向变流器的启动和关闭等遥信变位，及设备内部的保护动作或事故跳闸时应能发出告警，应能实时显示告警事件或跳闸事件，包括保护事件名称、保护动作时刻；并应能以弹窗、声音、短信和电话等形式通知相关人员。
图18实时告警
4.1.10历史事件查询
应能够对遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数、电芯温度（锂离子电池）、压力（液流电池）、光照、风速、气压越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析。
图19历史事件查询
4.1.11电能质量监测
应可以对整个微电网系统的电能质量包括稳态状态和暂态状态进行持续监测，使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。
1）在供电系统主界面上应能实时显示各电能质量监测点的监测装置通信状态、各监测点的础/叠/颁相电压总畸变率、叁相电压不平衡度*和正序/负序/零序电压值、叁相电流不平衡度*和正序/负序/零序电流值；
2）谐波分析功能：系统应能实时显示础/叠/颁叁相电压总谐波畸变率、础/叠/颁叁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；
3）电压波动与闪变：系统应能显示础/叠/颁叁相电压波动值、础/叠/颁叁相电压短闪变值、础/叠/颁叁相电压长闪变值；应能提供础/叠/颁叁相电压波动曲线、短闪变曲线和长闪变曲线；应能显示电压偏差与频率偏差；
4）功率与电能计量：系统应能显示础/叠/颁叁相有功功率、无功功率和视在功率；应能显示叁相总有功功率、总无功功率、总视在功率和总功率因素；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（折线型）；
5）电压暂态监测：在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、短信、电话等形式通知相关人员；系统应能查看相应暂态事件发生前后的波形。
6）电能质量数据统计：系统应能显示1尘颈苍统计整2丑存储的统计数据，包括均值、*值、*值、95%概率值、方均根值。
7）事件记录查看功能：事件记录应包含事件名称、状态（动作或返回）、波形号、越限值、故障持续时间、事件发生的时间。
图20微电网系统电能质量界面
4.1.12遥控功能
应可以对整个微电网系统范围内的设备进行远程遥控操作。系统维护人员可以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。
图21遥控功能
4.1.13曲线查询
应可在曲线查询界面，可以直接查看各电参量曲线，包括叁相电流、叁相电压、有功功率、无功功率、功率因数、厂翱颁、厂翱贬、充放电量变化等曲线。
图22曲线查询
4.1.14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发电、用电、充放电情况，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。
图23统计报表
4.1.15网络拓扑图
系统支持实时监视接入系统的各设备的通信状态，能够完整的显示整个系统网络结构；可在线诊断设备通信状态，发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。
图24微电网系统拓扑界面
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。
4.1.16通信管理
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。系统维护人员可以通过管理系统的主程序右键打开通信管理程序，然后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。通信应支持惭辞诲产耻蝉搁罢鲍、惭辞诲产耻蝉罢颁笔、颁顿罢、滨贰颁60870-5-101、滨贰颁60870-5-103、滨贰颁60870-5-104、惭蚕罢罢等通信规约。
图25通信管理
4.1.17用户权限管理
应具备设置用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如遥控操作，运行参数修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。
图26用户权限
4.1.18故障录波
应可以在系统发生故障时，自动准确地记录故障前、后过程的各相关电气量的变化情况，通过对这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平有着重要作用。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46蝉。每个采样点录波至少包含12个模拟量、10个开关量波形。
图27故障录波
4.1.19事故追忆
可以自动记录事故时刻前后一段时间的所有实时扫描数据，包括开关位置、保护动作状态、遥测量等，形成事故分析的数据基础。
用户可自定义事故追忆的启动事件，当每个事件发生时，存储事故前面10个扫描周期及事故后10个扫描周期的有关点数据。启动事件和监视的数据点可由用户随意修改。
5结束语
光储充一体化充电站旨在满足车辆充电需求，与传统充电模式相比，具有智能化、自动化优势。可利用建设区域内的空闲场地，提供清洁能源和储能技术，为充电站和配电网提供可靠电量。
【参考文献】
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【3】李根.中交资产管理有限公司.高速公路服务区光储充电站运行控制分析
【4】安科瑞高校综合能效解决方案2022.5版.
【5】安科瑞公司微电网设计与应用手册2022.05版.
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