Liu Qiuxia

Resumo: Este artigo projetou uma estratégia de gerenciamento de energia de acordo com o uso espontâneo do sistema de armazenamento óptico e o princípio de não acesso à rede. Através da tarifa de energia do vale do pico, a saída fotovoltaica / armazenamento de energia durante o dia satisfaz a demanda de carga, a compra de energia da rede elétrica à noite satisfaz a carga de armazenamento de energia e a demanda de fornecimento de energia de carga, alcançando assim o objetivo de enchimento do vale do pico de consumo de energia fotovoltaica *. A estratégia atendeu aos requisitos operacionais do sistema ao executar a análise de dados.

Palavras-chave: sistema de armazenamento de luz; estratégia de gestão de energia; absorção fotovoltaica; Preenchimento do vale

0. Introdução

Com o rápido desenvolvimento da tecnologia de utilização de energia renovável, a capacidade instalada de equipamentos de geração de energia distribuída na China cresceu rapidamente. Entre eles, a energia solar tem uma ampla distribuição, restrições geográficas pequenas, ciclos de construção de geração de energia fotovoltaica curtos e pouca poluição, pequeno ruído e outras características são muito valorizadas. Para as desvantagens como a volatilidade e a intermitencia da geração de energia fotovoltaica, a combinação de tecnologia de armazenamento de energia e tecnologia de geração de energia fotovoltaica pode efetivamente estabilizar a saída fotovoltaica, absorver o excesso de energia fotovoltaica e melhorar a qualidade da energia elétrica do sistema. A intervenção do sistema de gerenciamento de energia pode controlar o fluxo de energia da rede elétrica, equipamentos de geração de energia fotovoltaica e equipamentos de armazenamento de energia, melhorando assim a confiabilidade operacional do sistema e a eficiência econômica. Este artigo projeta uma estratégia de gerenciamento de energia em que, quando a saída fotovoltaica é maior do que a demanda de carga, o carregamento do sistema de armazenamento de energia absorve a saída fotovoltaica residual. Quando a potência fotovoltaica é insuficiente para atender às necessidades de carga, o sistema de armazenamento de energia é descarregado para a carga. O sistema de armazenamento de energia pode melhorar a estabilidade do fornecimento de energia do sistema e alcançar o funcionamento confiável do sistema de armazenamento óptico.

1. Composição do sistema de armazenamento fotovoltaico

Este sistema de armazenamento óptico é composto pelo galpão número 2 do projeto de demonstração de energia inteligente da área industrial de Minhang, o sistema de armazenamento óptico inclui principalmente o sistema de gerenciamento de energia, o sistema fotovoltaico, o sistema de pilha de carregamento e o sistema de armazenamento de energia. A composição do sistema é mostrada na imagem.

1.1 Sistema de Gestão de Energia

O sistema de gerenciamento de energia é principalmente responsável pela coleta de dados, exibição e armazenamento de equipamentos fotovoltaicos, armazenamento de energia, pilhas de carregamento e medidores de entrada, enquanto coordena o controle da energia de acordo com as necessidades do sistema de armazenamento óptico, melhorando assim a confiabilidade e a economia do sistema.

1.2 Sistemas fotovoltaicos

O sistema fotovoltaico consiste principalmente em painéis fotovoltaicos instalados no telhado do garagem e quatro inversores fotovoltaicos em série de 35 kW. O sistema fotovoltaico acessa a linha mãe de 400V na estação, a saída fotovoltaica prioriza a carga na estação e o excesso de saída alimenta o sistema de armazenamento de energia.

1.3 Sistemas de armazenamento de energia

O sistema de armazenamento de energia consiste em dois conjuntos principais de baterias de fosfato de ferro de lítio aposentadas, cada um composto por um transformador bidirecional de armazenamento de energia de 35 kW e um cluster de baterias de 153,6 kW·h. O sistema de armazenamento de energia entra na linha motriz de 400V da estação, quando a saída fotovoltaica é excessiva, o sistema de armazenamento de energia absorve a saída restante, a saída fotovoltaica é insuficiente para satisfazer a saída da carga, a descarga do sistema de armazenamento de energia complementa a saída. No Vale da noite, o sistema de armazenamento de energia compra eletricidade da rede até ser enchido.

1.4 Sistema de carregamento

O sistema de pilhas de carregamento é composto principalmente por seis pilhas de carregamento de solo canhão AC com capacidade nominal de 7 kW. O sistema de pilha de carregamento carrega pequenos veículos elétricos com motores de corrente contínua e faz parte da carga na estação. O sistema de pilha de carregamento inclui principalmente gerenciamento de cartão, gerenciamento de faturamento, gerenciamento de interface de carregamento e proteção de segurança.

Princípio de funcionamento do sistema de armazenamento de energia fotovoltaica

Geração de energia fotovoltaica: as células fotovoltaicas produzem corrente contínua sob a luz solar. Este processo é a entrada de energia do sistema.

Conversão de energia elétrica: a corrente contínua é convertida em corrente alterna através de um inversor para uso ou fornecimento de equipamentos de corrente alterna na rede elétrica.

Armazenamento de energia: a energia restante pode ser armazenada em baterias ou outros dispositivos de armazenamento de energia para uso futuro. Esta é a parte do armazenamento de energia do sistema.

Gerenciamento de energia: os controladores de gerenciamento de energia do sistema monitoram as necessidades de energia, o estado da bateria e outros parâmetros e distribuem energia elétrica conforme necessário. Isso garante que o sistema seja capaz de fornecer energia contínua e confiável em condições de abastecimento solar imprevisíveis.

Interligação à rede: se o sistema estiver conectado à rede elétrica, o excesso de energia elétrica pode ser vendido para a rede elétrica, permitindo uma corrente bidirecional. Isso ajuda a melhorar a economia e a sustentabilidade do sistema.

Estrutura do sistema de gerenciamento de energia de armazenamento óptico (EMS)

O sistema de armazenamento de energia é dividido em três partes: o sistema de geração de energia fotovoltaica, o sistema de armazenamento de energia e o sistema de pilha de carregamento. Os três sistemas são acoplados através de uma linha motriz AC400V 49 e se comunicam com o EMS através de Ethernet, que coordena e controla a estratégia operacional de cada sistema. O EMS pode transmitir dados de monitoramento através da rede para sistemas de monitoramento remoto e sistemas de monitoramento de tela grande. A arquitetura do sistema do sistema de armazenamento óptico é mostrada na imagem abaixo.

O EMS é um componente central do sistema de armazenamento óptico e é responsável pela coleta de dados subjacentes de todo o sistema, monitoramento de rede do sistema, agendamento de gerenciamento de energia e análise de dados operacionais. Para garantir o funcionamento estável do sistema de armazenamento óptico, o EMS é dividido em EMS local e EMS de controle centralizado, com o esquema estrutural mostrado abaixo.

O EMS local permite a coleta de dados de transformadores de armazenamento de energia (PCS), sistemas de gerenciamento de baterias (BMS), inversores fotovoltaicos, pilhas de carregamento e redes elétricas e desenvolve e executa diferentes estratégias de gerenciamento de energia de acordo com diferentes cenários de uso, como tarifas de eletricidade de Peak Valley, políticas de limitação de eletricidade e necessidades de emergência. O EMS local controla o PCS executando as ações correspondentes enviando instruções de controle ativas e inativas para o PCS, ao mesmo tempo que o estado de funcionamento do sistema de armazenamento óptico monitorado e o estado de vários dispositivos no sistema podem ser carregados para o EMS de controle centralizado.

O EMS é composto por uma estação de trabalho EMS e um servidor EMS. A função principal da estação de trabalho EMS é monitorar o estado operacional do sistema de armazenamento óptico em tempo real, ao mesmo tempo que é responsável pelo desenvolvimento do modo operacional do sistema de armazenamento óptico; A função principal do servidor EMS é armazenar os dados operacionais do sistema de armazenamento óptico, pode fornecer consultas de dados históricos, análise de dados e outros serviços, é uma garantia pré-requisita para a elaboração de estratégias operacionais de acordo com a análise de dados grandes no futuro.

Acrel-2000ES sistema de gerenciamento de energia do armazenamento de energia

4.1 Visão geral do sistema

O sistema de gerenciamento de armazenamento de energia Acrel-2000ES da Angkor é um EMS de armazenamento de energia desenvolvido especificamente para armazenamento de energia industrial e comercial, contêineres de armazenamento de energia, com funções de monitoramento e gerenciamento de armazenamento de energia completas, que abrangem informações detalhadas sobre o equipamento do sistema de armazenamento de energia (PCS, BMS, medidor elétrico, incêndio, ar condicionado, etc.), realizando a coleta de dados, processamento de dados, armazenamento de dados, consulta e análise de dados, monitoramento visual, gerenciamento de alarmes, relatórios estatísticos e outras funções. Apoia o planejamento de energia no aplicativo, com curvas de planejamento, picos de preenchimento, controle de demanda, anti-refluxo e outras funções de controle.

4.2 Estrutura do sistema

Acrel-2000ES， Dispositivos dentro de armazenadores de energia ou contêineres de armazenamento de energia podem ser acessados ao sistema através de extração direta ou através de gerenciamento de comunicações ou servidores de porta serial. A estrutura do sistema é a seguinte:

4.3 Funções do sistema

4.3.1 Monitoramento em tempo real

O sistema é amigável com a interface homem-máquina, capaz de exibir o estado operacional do armazenamento de energia, monitorar em tempo real PCS, BMS e informações de parâmetros ambientais, como parâmetros elétricos, temperatura, umidade, etc. Mostre informações em tempo real sobre falhas, alertas, ganhos, etc.

4.3.2 Monitoramento de equipamentos

O sistema é capaz de monitorar em tempo real o estado e o modo de funcionamento de equipamentos como PCS, BMS, medidores de eletricidade, ar condicionado, bombeiros, desiumidificadores e outros.

Monitoramento do PCS: para atender aos parâmetros e limites do transformador de armazenamento de energia; Configuração do modo de execução; Realizar a coleta e exibição de parâmetros de tensão lateral, corrente, potência e carga e descarga do transformador de armazenamento de energia; Realize o monitoramento de estado de comunicação do PCS, estado de inicialização e parada, estado de interrupção e alerta anormal.

Monitoramento BMS: para atender aos parâmetros e limites do sistema de gerenciamento da bateria; Realizar o monitoramento da temperatura, tensão e corrente da bateria de armazenamento de energia; Alertas de estado de carga e descarga da bateria, tensão, corrente e temperatura anormais.

Monitoramento de ar condicionado: para atender ao monitoramento da temperatura ambiente, pode fazer o ajuste combinado da temperatura do ar condicionado de acordo com o limiar definido e monitorar em tempo real o estado operacional do ar condicionado e os dados de temperatura e umidade, exibidos em forma de curva.

Monitoramento do UPS: atender ao estado operacional do UPS e ao monitoramento de parâmetros elétricos relacionados.

4.3.3 Relatório da curva

O sistema pode consultar e exibir curvas de potência de carga e descarga do PCS, curvas de transformação do SOC e curvas históricas de tensão, corrente e temperatura.

4.3.4 Configuração da estratégia

A configuração dos parâmetros do equipamento do sistema de armazenamento de energia, a configuração dos parâmetros e períodos de tarifa elétrica e a escolha da estratégia de controle. Atualmente, as estratégias de controle suportadas incluem curvas de planejamento, picos de preenchimento, controle de demanda e muito mais.

4.3.5 Alarme em tempo real

O sistema de gerenciamento de energia de armazenamento de energia tem uma função de alerta em tempo real, o sistema pode emitir alertas sobre eventos como exceso de carga e descarga de armazenamento de energia, exceso de temperatura, falha de equipamento ou falha de comunicação.

4.3.6 Estatísticas de consultas de eventos

O sistema de gerenciamento de energia de armazenamento de energia é capaz de armazenar e gerenciar registros de eventos como desvios de telecomunicação, temperatura e umidade, ultrapassos de tensão e outros, facilitando o rastreamento histórico de eventos do sistema e alarmes, estatísticas de consulta e análise de acidentes.

4.3.7 Operação remota

O botão vermelho abaixo de cada dispositivo pode ser usado para controlar o PCS, ventilador, desiumidificador, controlador de ar condicionado, iluminação e outros dispositivos, mas o botão de controle mostra um estado inválido quando o dispositivo não se comunica.

4.3.8 Gestão de direitos de usuário

O sistema de gerenciamento de energia de armazenamento de energia define a função de gerenciamento de direitos do usuário para garantir a operação segura e estável do sistema. O gerenciamento de permissões de usuário evita operações não realizadas (como operações controladas remotamente, modificações de banco de dados, etc.). Pode definir logins, senhas e permissões operacionais para diferentes níveis de usuários, proporcionando segurança confiável para a execução, manutenção e gerenciamento do sistema.

Lista de seleção de hardware para implantação de plataformas relevantes

6. Palavras finais

Este artigo de acordo com o projeto de demonstração de energia inteligente da área industrial de Minhang, o sistema de armazenamento de luz do galpão número 2 é usado espontâneamente por si mesmo, e o princípio da rede não conectada à rede, projeta uma estratégia de gerenciamento de energia, ou seja, durante o dia para eliminar a saída fotovoltaica, quando a saída fotovoltaica é menor que a carga, o armazenamento de energia para complementar a saída fotovoltaica, quando a saída fotovoltaica é maior que a carga, o armazenamento de energia para eliminar a saída fotovoltaica residual. No preço fixo noturno, o armazenamento de energia continua a fornecer energia para a carga e, se a energia estiver insuficiente, comprar eletricidade da rede. No Vale da noite, o sistema de armazenamento de energia compra eletricidade da rede elétrica até ser enchido. Esta estratégia é executada por um longo período de tempo, através da execução de análises de dados, o sistema de armazenamento óptico precisa ser executado.

Referências

[1] Fujian. Configuração de armazenamento de energia e pesquisa estratégica de gerenciamento de energia em sistemas de geração de energia armazenados com armazenamento óptico [D].Hefei University of Technology, 2018.

[2] O exército. Pesquisa de controle de otimização de armazenamento de energia de veículos elétricos e utilização de gradientes de armazenamento de energia em microredes [D].Southeast University, 2017.

[3] Constituição. Desenho e Implementação de Sistemas de Gestão de Energia de Microrredes Inteligentes [D].Yunnan University, 2014.

[4] Manual de Desenho e Aplicação de Microredes Empresariais da Angkor, versão 2022.05.

[5] Jão. Desenho e aplicação de uma estratégia de gerenciamento de energia de armazenamento óptico