摘要：為響應(yīng)國家能源政策，降低企業(yè)營運(yùn)成本，在分析高速公路服務(wù)區(qū)能源消耗特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國家峰谷電價構(gòu)成和電化學(xué)儲能系統(tǒng)的特點(diǎn)，研究了高速公路服務(wù)區(qū)建設(shè)電化學(xué)儲能系統(tǒng)的可行性與經(jīng)濟(jì)性。結(jié)果表明，服務(wù)區(qū)的能耗以電能為主，且用電時段主要為尖峰、高峰時段；電化學(xué)儲能系統(tǒng)可以滿足服務(wù)區(qū)應(yīng)急電源的要求，可替代柴油發(fā)電系統(tǒng)；但電化學(xué)儲能系統(tǒng)僅用作應(yīng)急電源時，系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性不足；既用作應(yīng)急電源又參與服務(wù)區(qū)正常用電供應(yīng)時，系統(tǒng)具有明顯的經(jīng)濟(jì)性；合理配置電化學(xué)儲能系統(tǒng)的容量后可以達(dá)到服務(wù)區(qū)降本增效的目的。

關(guān)鍵詞：高速公路服務(wù)區(qū)；化學(xué)儲能；峰谷電價；降本增效

0引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，能源消耗量越來越大，能源的供需矛盾也越來越大。為了應(yīng)對不同時段的供需矛盾，提高能源利用率，我國很多地區(qū)已經(jīng)開始實(shí)行峰谷電價政策，鼓勵用戶錯時用電、儲能平峰。結(jié)合這一政策，采用有效的技術(shù)與管理手段降低能耗成本是企業(yè)降本增效的有效途徑之一。

高速公路服務(wù)區(qū)是交通運(yùn)輸業(yè)中的重要環(huán)節(jié)和場所之一，不僅涉及服務(wù)區(qū)工作人員的工作環(huán)境與生活，更涉及到大量司乘人員的休息與車輛能源補(bǔ)充，是高速公路上能耗占比最高的公共服務(wù)設(shè)施。隨著低碳服務(wù)區(qū)、智慧服務(wù)區(qū)理念的發(fā)展，許多學(xué)者開展了服務(wù)區(qū)節(jié)能降耗的研究。

1服務(wù)區(qū)能源消耗特點(diǎn)與降本增效途徑

1.1服務(wù)區(qū)能源消耗特點(diǎn)

高速公路服務(wù)區(qū)通常包括服務(wù)區(qū)、停車區(qū)、生活區(qū)以及車輛維修區(qū)等。由于服務(wù)對象不同，涉及的能源類型有多種，通常有電、柴油、汽油、燃?xì)獾取Ｓ捎陔娔芫哂袀鬏斂刂票憬莸奶攸c(diǎn)，不僅應(yīng)用于服務(wù)區(qū)生產(chǎn)、生活的各個環(huán)節(jié)與場景，而且許多高能耗設(shè)備（如采暖、空調(diào)系統(tǒng)）都是以電為基礎(chǔ)。隨著交通工具的變化，新能源汽車越來越多，充電樁已成為各個服務(wù)區(qū)的配套設(shè)備，服務(wù)區(qū)的電能消耗越來越高。這些因素使得電能成為服務(wù)區(qū)總能源消耗中占比最高的能源類型，而且可以預(yù)見其占比會越來越高。服務(wù)區(qū)內(nèi)的柴油主要用于應(yīng)急發(fā)電，是服務(wù)區(qū)發(fā)生斷電、應(yīng)急消防的保障，用量不大但為了保證系統(tǒng)的正常，柴油發(fā)電機(jī)還不得不定期啟動，從而造成了一些不可避免的浪費(fèi)。汽油主要用于服務(wù)區(qū)的自有車輛運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，如果從能源角度來分析服務(wù)區(qū)降本增效的途徑，主要途徑有兩條：一是通過更新低能耗散的設(shè)備、優(yōu)化能源管量等措施降低能源消耗量；二是降低用電電價。在降低能源消耗量方面，近年來全國各地的速公路服務(wù)區(qū)都在積極建設(shè)智慧服務(wù)區(qū)，能源管理就是其中的重要方面之一，通過電腦系統(tǒng)精準(zhǔn)分析能源構(gòu)成與合理配置，已經(jīng)使能源的浪費(fèi)現(xiàn)象得到有效抑制，進(jìn)一步通過優(yōu)化管理法降低能源消耗的空間有限。同時，各服務(wù)區(qū)都在積極推進(jìn)基于風(fēng)能、太陽能的微電網(wǎng)建設(shè)，但由于風(fēng)能、太陽能具有隨機(jī)性、間隙性，不僅可靠性低，而且需要建設(shè)儲能系統(tǒng)才能正常使用；同時受服務(wù)區(qū)場地限制，由風(fēng)能、太陽能提供的能源具有明確的上限。因此，要想進(jìn)一步提升服務(wù)區(qū)降本增效的空間，就有必要探討降低商業(yè)用電電價的可能性。

1.2基于峰谷電價政策的服務(wù)區(qū)降本增效可行性分析

為了提高電力資源的利用效率，多年前我國許多地區(qū)就開始實(shí)行峰谷分時電價政策：不同用電時段的電價不同。這一政策的出發(fā)點(diǎn)是充分發(fā)揮市場作用，促進(jìn)社會資源的合理配置，實(shí)際應(yīng)用中就是鼓勵用戶合理安排生產(chǎn)時段、調(diào)整用電負(fù)荷，削峰填谷。當(dāng)前浙江省的電價政策是根據(jù)用電負(fù)荷將春秋季的每天劃分為高峰、平段和低谷三個時段，將夏冬季的每天劃分為尖峰、高峰、平段和低谷（含深谷）四個時段，見表1，各時段執(zhí)行不同的電價見表2。由表1和表2可見，既使執(zhí)行一般工商用電電價標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)區(qū)的用電高峰與政策規(guī)定的高峰時段基本一致，因此服務(wù)區(qū)的電價至少是平段電價的1.5倍。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，浙江商業(yè)集團(tuán)有限公司2022年下屬高速公路服務(wù)區(qū)的總耗電量約為1.1億kW·h，總電費(fèi)約8000萬元。按表1的時段劃分，服務(wù)區(qū)的電能消耗主要發(fā)生在高峰、尖峰時段。若按尖峰、高峰、平段和低谷時段的用電比例為25%、45%、20%、10%的比例進(jìn)行估算，采取有效技術(shù)手段每天低谷時段儲備可供尖峰、高峰時段使用2h的電能，每年可降低直接用電成本10%。同時低谷時段儲備的電能還可以用作應(yīng)急電源，減少柴油用量，甚至替代柴油發(fā)電系統(tǒng)，節(jié)省柴油發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)、營運(yùn)與維護(hù)成本。可見，基于峰谷電價政策，利用儲能技術(shù)實(shí)現(xiàn)服務(wù)區(qū)降本增效具有一定前景。

2服務(wù)區(qū)建設(shè)電化學(xué)儲能系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

2.1柴油發(fā)電系統(tǒng)的成本分析

為了應(yīng)對突發(fā)情況、保障服務(wù)區(qū)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，服務(wù)區(qū)往往需要配置具有一定能力的柴油發(fā)電系統(tǒng)，主要由柴油發(fā)電機(jī)、變壓器與相配套的建筑等組成。系統(tǒng)負(fù)荷一般要能滿足由消火栓泵、噴淋泵、防排煙風(fēng)機(jī)、應(yīng)急照明、火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)等構(gòu)成的消防二級負(fù)荷；由安保用電、機(jī)電通信設(shè)施、加油站、地通排水泵、生活水泵等構(gòu)成的非消防二級負(fù)荷以及部分商業(yè)負(fù)荷和辦公負(fù)荷所構(gòu)成保障性運(yùn)營管理負(fù)荷。以浙江商業(yè)集團(tuán)有限公司下屬的次塢服務(wù)區(qū)為例，分析柴油發(fā)電系統(tǒng)的成本。次塢服務(wù)區(qū)為中型服務(wù)區(qū)，該服務(wù)區(qū)兩側(cè)各配有800kVA的變壓器一臺，配電房設(shè)有相應(yīng)的消防泵房，泵房內(nèi)設(shè)2臺75kW消防栓泵（一備一用）、2臺55kW消防噴淋泵（一備一用）。水泵電機(jī)瞬時啟動電流為650~780A。柴油發(fā)機(jī)電的功率為400kW，購置費(fèi)為32萬元。若按柴油發(fā)機(jī)電的折舊年限為20年、殘值為5%計(jì)算，年均固定資產(chǎn)折舊費(fèi)為1.52萬元。柴油發(fā)電機(jī)的耗油量按0.20kg/（kWh)計(jì)算，發(fā)電機(jī)油耗約為80kg/h，合94L/h。柴油發(fā)電機(jī)每月需空載運(yùn)行一次、每季度需帶載（不少于50%的額定功率）運(yùn)行一次，柴油發(fā)電機(jī)平均維保費(fèi)用約1萬元/a。服務(wù)區(qū)平均每年計(jì)劃和非計(jì)劃性停電次數(shù)為各1次，每次按10h計(jì)算，柴油按8元/L計(jì)算，柴油發(fā)電機(jī)的年發(fā)電成本約為7520元。柴油發(fā)電機(jī)需配置相應(yīng)的建筑，建筑費(fèi)用約為20萬元，同樣按20年折舊、5%殘值計(jì)算，配套建筑的年均固定資產(chǎn)折舊費(fèi)為0.95萬元。因此，柴油發(fā)電系統(tǒng)的年均總成本約為4.222萬元。

作為傳統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備，柴油發(fā)電機(jī)的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，其建設(shè)成本也基本固定。目前國內(nèi)服務(wù)區(qū)的柴油發(fā)電機(jī)采用進(jìn)口設(shè)備時，其造價約為0.8~1.2元/W、采用國產(chǎn)設(shè)備的造價約為0.4~0.6元/W。設(shè)備的保養(yǎng)護(hù)內(nèi)容、次數(shù)都已經(jīng)形成固定模式。因此，各服務(wù)區(qū)的柴油發(fā)電系統(tǒng)營運(yùn)成本很難有進(jìn)一步下降的空間。

2.2服務(wù)區(qū)電化學(xué)儲能系統(tǒng)的技術(shù)可行性

儲能系統(tǒng)一般由蓄電池組、加熱和冷卻系統(tǒng)、雙向儲能變流器、能源管理系統(tǒng)等組成，其能源主要來自市電系統(tǒng)。電化學(xué)儲能系統(tǒng)具有能量存放便捷可控、運(yùn)行時無噪聲無廢氣、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，天然具備應(yīng)急功能。目前儲能系統(tǒng)主要用于感性及混合性的照明負(fù)荷和小功率動力負(fù)荷，極少用作大功率電機(jī)負(fù)載的應(yīng)急電源。但我國現(xiàn)有民用建筑電氣相關(guān)規(guī)范中沒有明確規(guī)定儲能系統(tǒng)不能作為消防負(fù)荷的應(yīng)急備用電源。要想將儲能系統(tǒng)用于高速公路服務(wù)區(qū)，并替代柴油發(fā)電系統(tǒng)用作應(yīng)急電源時，儲能系統(tǒng)首先應(yīng)能滿足《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016一2014)的規(guī)定：（1）當(dāng)主用電源發(fā)生故障時，備用電源應(yīng)在30s內(nèi)實(shí)現(xiàn)切換并供電；（2）應(yīng)急備用電源的持續(xù)供電時間應(yīng)滿足建筑的火災(zāi)延續(xù)時間要求，服務(wù)區(qū)消火栓泵用電時間要不低于2h。同時作為消防負(fù)荷的備用電源應(yīng)滿足相關(guān)行業(yè)的檢測要求，保證產(chǎn)品的可靠性和安全性。電化學(xué)儲能系統(tǒng)的切換響應(yīng)速度可達(dá)毫秒級，相比于常規(guī)柴油發(fā)電機(jī)的秒級響應(yīng)時間而言，電化學(xué)儲能系統(tǒng)的切換性能具有更高的響應(yīng)速度；而持續(xù)供電能力的要求可通過增加系統(tǒng)容量達(dá)到。因此，在技術(shù)層面，用電化學(xué)儲能系統(tǒng)替代柴油發(fā)電系統(tǒng)是可行的。當(dāng)然，考慮到服務(wù)區(qū)的消防水泵容量較大，且基本都采用星－三角降壓方式起動，儲能系統(tǒng)的容量選擇應(yīng)為同時工作電機(jī)總?cè)?/span>量3倍以上。

3安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統(tǒng)解決方案

3.1概述

安科瑞Acrel-2000ES儲能能量管理系統(tǒng)具有完善的儲能監(jiān)控與管理功能，涵蓋了儲能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)的詳細(xì)信息，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢與分析、可視化監(jiān)控、報(bào)警管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等功能。在應(yīng)用上支持能量調(diào)度，具備計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、備用電源等控制功能。系統(tǒng)對電池組性能進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測及歷史數(shù)據(jù)分析、根據(jù)分析結(jié)果采用智能化的分配策略對電池組進(jìn)行充放電控制，優(yōu)化了電池性能，提高電池壽命。系統(tǒng)支持Windows操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫采用SQLServer。本系統(tǒng)既可以用于儲能一體柜，也可以用于儲能集裝箱，是專門用于儲能設(shè)備管理的一套軟件系統(tǒng)平臺。

3.2適用場合

系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

工商業(yè)儲能四大應(yīng)用場景

1）工廠與商場：工廠與商場用電習(xí)慣明顯，安裝儲能以進(jìn)行削峰填谷、需量管理，能夠降低用電成本，并充當(dāng)后備電源應(yīng)急；

2）光儲充電站：光伏自發(fā)自用、供給電動車充電站能源，儲能平抑大功率充電站對于電網(wǎng)的沖擊；

3）微電網(wǎng)：微電網(wǎng)具備可并網(wǎng)或離網(wǎng)運(yùn)行的靈活性，以工業(yè)園區(qū)微網(wǎng)、海島微網(wǎng)、偏遠(yuǎn)地區(qū)微網(wǎng)為主，儲能起到平衡發(fā)電供應(yīng)與用電負(fù)荷的作用；

4）新型應(yīng)用場景：工商業(yè)儲能探索融合發(fā)展新場景，已出現(xiàn)在5G基站、換電重卡、港口岸電等眾多應(yīng)用場景。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.4系統(tǒng)功能

3.4.1實(shí)時監(jiān)測

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機(jī)界面友好，應(yīng)能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時監(jiān)測各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號。其中，各子系統(tǒng)回路電參量主要有：三相電流、三相電壓、總有功功率、總無功功率、總功率因數(shù)、頻率和正向有功電能累計(jì)值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)時掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對儲能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時告警，并支持定期的電池維護(hù)。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面，包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲能、充電樁及總體負(fù)荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求，也可將充電，儲能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。

圖2系統(tǒng)主界面

子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖、光伏信息、風(fēng)電信息、儲能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。

光伏界面

圖3光伏系統(tǒng)界面

本界面用來展示對光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

儲能界面

圖4儲能系統(tǒng)界面

本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲能裝機(jī)容量、儲能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖5儲能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

本界面主要用來展示對PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開關(guān)機(jī)、運(yùn)行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。

圖6儲能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來展示對BMS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要包括電芯電壓、溫度保護(hù)限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖7儲能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。

圖8儲能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、溫度值等。同時針對交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖9儲能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時針對直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖10儲能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來展示對PCS狀態(tài)信息，主要包括通訊狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、STS運(yùn)行狀態(tài)及STS故障告警等。

圖11儲能電池狀態(tài)界面

本界面用來展示對BMS狀態(tài)信息，主要包括儲能電池的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等，同時展示當(dāng)前儲能電池的SOC信息。

圖12儲能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對電池簇信息，主要包括儲能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當(dāng)前電芯的電壓、溫度值及所對應(yīng)的位置。

風(fēng)電界面

圖13風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來展示對風(fēng)電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機(jī)直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

充電樁界面

圖14充電樁界面

本界面用來展示對充電樁系統(tǒng)信息，主要包括充電樁用電總功率、交直流充電樁的功率、電量、電量費(fèi)用，變化曲線、各個充電樁的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

視頻監(jiān)控界面

圖15微電網(wǎng)視頻監(jiān)控界面

本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫面，且通過不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

3.4.2發(fā)電預(yù)測

系統(tǒng)應(yīng)可以通過歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測數(shù)據(jù)、未來天氣預(yù)測數(shù)據(jù)，對分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測可進(jìn)行人工輸入或者自動生成發(fā)電計(jì)劃，便于用戶對該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖16光伏預(yù)測界面

3.4.3策略配置

系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時電價信息，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計(jì)劃、需量控制、有序充電、動態(tài)擴(kuò)容等。

圖17策略配置界面

3.4.4運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備規(guī)定時間的運(yùn)行參數(shù)，報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無功功率、正向有功電能等。

圖18運(yùn)行報(bào)表

3.4.5實(shí)時報(bào)警

應(yīng)具有實(shí)時報(bào)警功能，系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動作或事故跳閘時應(yīng)能發(fā)出告警，應(yīng)能實(shí)時顯示告警事件或跳閘事件，包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動作時刻；并應(yīng)能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。

圖19實(shí)時告警

3.4.6歷史事件查詢

應(yīng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風(fēng)速、氣壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲和管理，方便用戶對系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

圖20歷史事件查詢

3.4.7電能質(zhì)量監(jiān)測

應(yīng)可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，使管理人員實(shí)時掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。

1）在供電系統(tǒng)主界面上應(yīng)能實(shí)時顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度和正序/負(fù)序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率；應(yīng)能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電流含有率；

3）電壓波動與閃變：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長閃變值；應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動曲線、短閃變曲線和長閃變曲線；應(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計(jì)量：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無功功率、總視在功率和總功率因素；應(yīng)能提供有功負(fù)荷曲線，包括日有功負(fù)荷曲線（折線型）和年有功負(fù)荷曲線（折線型）；

5）電壓暫態(tài)監(jiān)測：在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時中斷發(fā)生時，系統(tǒng)應(yīng)能產(chǎn)生告警，事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關(guān)人員；系統(tǒng)應(yīng)能查看相應(yīng)暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

6）電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計(jì)整2h存儲的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括均值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應(yīng)包含事件名稱、狀態(tài)（動作或返回）、波形號、越限值、故障持續(xù)時間、事件發(fā)生的時間。

圖21微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

3.4.8遙控功能

應(yīng)可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預(yù)置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

圖22遙控功能

3.4.9曲線查詢

應(yīng)可在曲線查詢界面，可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

圖23曲線查詢

3.4.10統(tǒng)計(jì)報(bào)表

具備定時抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。對微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；對系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析；具備對微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時間、年停電次數(shù)等分析；具備對并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析。

圖24統(tǒng)計(jì)報(bào)表

3.4.11網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)支持實(shí)時監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

圖25微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?/span>

本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)洌ㄏ到y(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計(jì)等信息。

3.4.12通信管理

可以對整個微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開通信管理程序，然后選擇通信控制啟動所有端口或某個端口，快速查看某設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應(yīng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

圖26通信管理

3.4.13用戶權(quán)限管理

應(yīng)具備設(shè)置用戶權(quán)限管理功能。通過用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控操作，運(yùn)行參數(shù)修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

圖27用戶權(quán)限

3.4.14故障錄波

應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過對這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平有著重要作用。其中故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發(fā)6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個周波、故障后4個周波波形，總錄波時間共計(jì)46s。每個采樣點(diǎn)錄波至少包含12個模擬量、10個開關(guān)量波形。

圖28故障錄波

3.4.15事故追憶

可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實(shí)時掃描數(shù)據(jù)，包括開關(guān)位置、保護(hù)動作狀態(tài)、遙測量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

用戶可自定義事故追憶的啟動事件，當(dāng)每個事件發(fā)生時，存儲事故10個掃描周期及事故后10個掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶規(guī)定和隨意修改。

圖29事故追憶

3.5系統(tǒng)硬件配置清單

4結(jié)論

(1)高速公路服務(wù)區(qū)的能耗以電能為主，而且用電時段與峰谷分時電價政策中的高峰時段高度重合，使得服務(wù)區(qū)的用電成本較高。

(2)隨著智慧服務(wù)區(qū)建設(shè)的不斷推進(jìn),通過管理與發(fā)展風(fēng)能、太陽能進(jìn)一步降本增效的空間有限，而基于峰谷電價政策在服務(wù)區(qū)建設(shè)電化學(xué)儲能系統(tǒng)具有一定的經(jīng)濟(jì)效益

參考文獻(xiàn)：

[1]李培峰，黃強(qiáng)，劉志強(qiáng),等.高速公路服務(wù)區(qū)清潔能源供電技術(shù)探究[J].公路交通科技,2022,39(S1):28-33

[2]胡飛飛，朱韓依，趙淑銘,等.基于低碳背景下打造陜西高速公路零碳服務(wù)區(qū)[J].現(xiàn)代鹽化工,2024,51(1):101-102.108

.       馬書紅，向前忠,唐珂,等.高速公路營運(yùn)期能耗體系與統(tǒng)計(jì)指標(biāo)研究[J].公路,2013,58(10):146-150

.       郭志軍.能源管理系統(tǒng)在高速公路服務(wù)區(qū)中的應(yīng)用[J].中國高新科技.2021(4):89-90.

.       安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊2022.05版

.       張紅偉，謝洪波，方俊杰，陳凱，劉澤.基于峰谷電價的高速公路服務(wù)區(qū)電化學(xué)儲能系統(tǒng)建設(shè)可行性與方案比較