交通枢纽“光储充一体化”：新能源时代的绿色密码

光储充一体化指的是利用屋顶光伏、光伏停车棚、储能及新能源汽车充电桩形成的微电网系统。光储充系统作为重要的电力供应系统，通过光能发电的形式提供电力支持，为设备的运行提供动力保障，使设备在运行过程中能够根据电能的需求和设备的运行需要做好能源的供给。光储充系统与传统的发电系统不同，具有成本低、发电效率高以及电能传输效果理想等特点，在应用中能够根据系统的应用需要和系统的具体应用情况做好转换。基于综合交通枢纽系统的建设要求，建设光储充系统能够使交通枢纽系统中的设备获得稳定的电力供应，满足设备的运行要求。

1.建设综合交通枢纽建设光储充系统的必要性

1.1有利于解决交通枢纽的设备供电问题

应用光储充系统并建立完善的光储充发电和电能传输系统，能够解决交通枢纽的设备供电问题，使交通枢纽的设备在运行过程中能够得到电力系统的有力支持，能够在电能供应方面满足供应要求，保证电能在供应的有效性和快速性方面达标。根据电能供应的实际特点以及电能供应的具体情况做好电力的筹划，使交通枢纽的设备供电问题得到妥善解决。围绕交通枢纽的建设实际，以及交通枢纽的建设要求，在设备供电问题的解决过程中，光储充系统具有其他系统不具有的优势，无论是电能的综合利用，还是光能发电的环保特性，以及发电的经济性都比其他的系统具有优势。所以，建设光储充系统对解决交通枢纽的设备供电问题具有重要影响，能够解决系统的供电难题提高系统的运输效率，保证系统在运转过程中能够在电力供应的环节解决问题。

1.2有利于提高交通枢纽的工作效率

交通枢纽在运行过程中需要设备的有力支持，设备的电力需求至关重要，在交通枢纽设备的运行中如何解决设备的运行问题，如何满足设备的运行要求，需要在电力供应方面有所侧重。建设光储充系统能够从源头上解决系统的供电问题，使交通枢纽设备在供电过程中能够依托光储充系统达到供电目标，提高系统的运行效率，使系统在运行过程中能够根据系统的运行要求和系统的运行特点采取有效的运行措施，满足系统稳定运行的目标。通过光储充系统的建设，能够为交通枢纽系统的供电提供有力支持，保证交通枢纽供电过程中能够提高供电的效率和供电系统的运行稳定性，使供电系统在工作过程中能够得到有力的电能支持，并且在设备运行的安全性和设备运行的稳定性方面能够达标”。所以，做好交通枢纽供电系统的建设，并将光储充系统作为重要的供电设备类型，对交通枢纽供电系统的建设具有重要影响。

2.综合交通枢纽光储充系统的技术特点

2.1能够实现太阳能发电

综合交通枢纽光储充系统能够实现太阳能发电其发电原理主要是利用光伏系统收集阳光，将光能转变成电能，提高系统的发电效率，使光储充系统能够实现光伏发电和电能的有效传输，为综合交通枢纽设备的运行提供有力的系统支持和电力支持。其中，光储充系统在发电过程中能够达到发电的效率要求，在发电系统的安全性和发电系统的稳定性方面能够达标并且在发电过程中能够按照系统的供电要求和设备的用电需求进行发电，解决系统的供电问题。因此，能利用太阳能发电是光储充系统的重要优势，也是解决光储充系统运行问题的有效手段，对光储充系统的运行效果和综合交通枢纽的运输效果具有重要影响。光储充系统在运行过程中技术特点突出，能够解决交通枢纽系统的发电问题，为交通枢纽系统的工作提供电力支持。

2.2 技术成熟度高

对于交通枢纽系统的运行而言，光储充系统的技术成熟度相对较高，能够根据设备的运行特点、运行要求以及设备的运行实际做好电力供应。系统在运行过程中，电力供应是影响系统运行效果的重要因素，在运行中光充系统能够实现系统的运转，为系统的运行和交通枢纽系统的工作提供有力支持。目前光储充系统的技术成熟度相对较高，在应用中能够满足系统的应用要求，根据设备的耗电要求和设备的运行特点制定有效的电能供应措施，满足电能的需求，使交通枢纽设备在运行过程中能够在电力供应方面达标，避免电力供应不足影响系统的正常运行。光储充系统在电力供应中具有供电持续性好、供电效果好和供电稳定等特点，所应用的发电技术和电能传输技术相对成熟，对解决系统的运行问题和满足系统运行要求具有重要影响。

曹华伟，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司

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3. Acrel-2000MG微电网能量管理系统概述

3.1概述

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、储能系统以及充电桩的接入，全天进行数据采集分析，直接监视光伏、风能、储能系统、充电桩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，提升可再生能源应用，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，整个能量管理系统在物理上分为三个层：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。

3.2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。

3.3型号说明

5系统配置

4.系统架构

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：

图1典型微电网能量管理系统组网方式

5.系统功能

5.1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。

图2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、充电桩信息、通讯状况及一些统计列表等。

5.1.1光伏界面

图3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。

5.1.2储能界面

图4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、SOC变化曲线以及电量变化曲线。

图5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。

图6储能系统BMS参数设置界面

本界面用来展示对BMS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7储能系统PCS电网侧数据界面

本界面用来展示对PCS电网侧数据，主要包括相电压、电流、功率、频率、功率因数等。

图8储能系统PCS交流侧数据界面

本界面用来展示对PCS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9储能系统PCS直流侧数据界面

本界面用来展示对PCS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10储能系统PCS状态界面

本界面用来展示对PCS状态信息，主要包括通讯状态、运行状态、STS运行状态及STS故障告警等。

图11储能电池状态界面

本界面用来展示对BMS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SOC信息。

图12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*大、*小电压、温度值及所对应的位置。

5.1.3充电桩界面

图14充电桩界面

本界面用来展示对充电桩系统信息，主要包括充电桩用电总功率、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。

5.1.4视频监控界面

图15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。

5.2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16光伏预测界面

5.3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、有序充电、动态扩容等。

图17策略配置界面

5.4运行报表

应能查询各子系统、回路或设备选定时间的运行参数，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。

图18运行报表

5.5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19实时告警

5.6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20历史事件查询

5.7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A/B/C相电压总畸变率、三相电压不平衡度和正序/负序/零序电压值、三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；

3）电压波动与闪变：系统应能显示A/B/C三相电压波动值、A/B/C三相电压短闪变值、A/B/C三相电压长闪变值；应能提供A/B/C三相电压波动曲线、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A/B/C三相有功功率、无功功率和视在功率；应能显示三相总有功功率、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1min统计整2h存储的统计数据，包括均值、*大值、*小值、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21微电网系统电能质量界面

5.8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22遥控功能

5.9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。

图23曲线查询

5.10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。

图24统计报表

5.11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25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。

5.12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ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信规约。

图26通信管理

5.13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27用户权限

5.14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46s。每个采样点录波至少包含12个模拟量、10个开关量波形。

图28故障录波

5.15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选定和随意修改。

图29事故追忆

6.结束语

通过对光储充系统的了解以及光储充系统的建设要求，在建设过程中需要根据交通枢纽建设的实际情况做好光储充系统的建设，使光储充系统在建设的整体性、有效性以及建设效果方面得到提升。为交通枢纽建设提供有力支持，保证交通枢纽建设在实施过程中能够在建设效果方面得到保证，并且在建设的效果成本控制以及建设的速度方面能够达到建设目标，围绕建设的要求做好建设措施的细化，确保光储充系统的建设能够提高建设效果推动光储充系统的有效建设。

审核编辑 黄宇