摘 要:在"储能+市电/柴发"双电源的海外园区供电场景中,储能退出后若仍占用切换开关,柴油发电机组将无法沿既有通路送电,备用能力形同虚设。针对这一问题,本文以缅甸内比都1MW/2MWh储能与3×800kVA柴储备用电源改造项目为例,介绍了安科瑞Acrel-2000MG微电网能量管理系统的应用实践:系统以计划曲线统一管理储能日常充放电,并离网切换由双电源快切装置与PCS自动完成,储能退出时的K2控制权交接与恢复运行按固定次序执行,EMS负责策略下发与状态监视;改造复用既有以太网链路,仅更换触摸屏接入,不改动配电主回路。投运结果表明,该方案消除了储能停机后柴发无法送电的隐患,退出与恢复全过程可记录、可回溯,可为同类多电源备用供电场景提供参考。
关键词:微电网能量管理系统;备用电源;计划曲线;并离网切换;柴油发电机
1 概述
海外不少地区电网基础设施相对薄弱,电压波动与计划外停电时有发生,办公、住宅及配套服务类园区常采用"储能+市电/柴发"双电源的复合供电架构:市电承担日常供电,储能平抑波动并提供短时支撑,柴油发电机组作为长时间停电的最终保障。随着新能源应用不断普及,这一架构正成为海外园区保障供电连续性的主流选择。
然而,三种电源各自具备供电能力,并不意味着备用供电天然可靠。电源之间的交接,关键在于切换开关能否在正确的时机动作:电网失电时,储能要立刻接手、不间断带载;储能退出时,负载要回到市电或柴发——若开关仍被已停机的储能占用,柴发即便正常启动也无法送电。而各设备若各自为战、缺少统一的策略层与事件记录,交接过程就难以复核。如何在不改动主回路的前提下理顺这套交接,是此类备用电源场景面临的共性问题。
安科瑞Acrel-2000MG微电网能量管理系统面向上述场景,把计划曲线调度、并离网切换判断与恢复过程记录纳入同一套策略:日常按预定时段下发充放电功率,切换动作由快切装置与PCS完成、EMS负责状态判读与留痕,全程仅替换策略层、复用既有通信链路,实现日常调度与备用供电的有序衔接。
2 项目情况
缅甸内比都某园区由办公区、住宅、厨房及多功能厅组成,园区配置1MW/2MWh电池储能与3台800kVA柴油发电机组。业主对供电的要求集中在三点:日常按计划安排储能充放电,减少市电取用;市电失电后,柴油发电机组能够随时经既有通路向负载送电;改造尽量不动既有配电与通信线路,运行过程可追溯。
2.1 供电与负载
园区负载分布于办公区、住宅、厨房及多功能厅,其中办公约350kW、住宅约250kW。上级电源经33/11kV变压器及环网配电回路送至下级变压器,负载侧设置ATS自动转换开关,市电失电时由ATS完成电源转换;柴油发电机组接于ATS的备用侧,储能则经低压母线接入。站内单线图如图1所示。

图1 站内单线图
2.2 储能系统接线
储能侧8个电池簇(单簇768V)经直流汇流柜汇流后接入1000kW储能变流器,输出经滤波与1250kVA升压变压器接入400V母线。交流侧配置MQMS双电源快切装置,采用两路独立进线、一路公共出线的结构:K1为PCS逆变电源侧开关,K2为电网(市电或柴发)侧开关,公共出线为交流负载供电;正常并网运行时K1、K2均闭合,电网与储能并列运行。储能系统接线如图2所示。

图2 储能系统接线图
2.3 备用电源与改造内容
柴油发电机组布置在独立机房内,机组控制器支持就地与远方启停、自动并机及保护。市电失电后,机组经ATS转换与既有通路向负载供电。
本次改造以Acrel-2000MG微电网能量管理控制箱替换原有能量管理系统,现场保留原有以太网通信线路,未改动配电主回路。
3 解决方案
3.1 总体方案
本项目以安科瑞Acrel-2000MG微电网能量管理系统为核心:EMS承担放电策略、备用电源协调与运行监视,现场原有PCS、BMS、ATS与快切回路继续按各自职责工作。EMS与PCS之间通过既有以太网交换功率指令与运行状态,与BMS之间读取已开放的电池数据,与快切装置之间通过K2的位置反馈获取开关状态。系统为本地部署,数据采集、策略计算与指令下发均在现场完成,不依赖云端通信,确保切换过程的实时性。
项目主要设备配置如下表所示:

图3 现场主要设备
3.2 放电策略
运维人员可在触摸屏的策略页设置充电、放电与待机的时段及目标功率,EMS按预定时段自动下发,并回读实际功率与运行状态,确认指令是否执行到位。
策略同时设置让位条件。备用供电或保护条件发生变化时,计划功率暂停,系统优先完成通路切换与供电恢复,避免调度指令与备电需求争用同一通路。
3.3 并离网切换与备用供电
并网运行时PCS工作于恒功率(PQ)模式,按EMS下发的功率参考值充放电;离网运行时转为恒压恒频(VF)模式,作为构网源自动补充负载功率差额。两种模式的切换由快切装置与PCS自动完成,EMS不参与切换动作,仅通过读取PCS运行模式判断系统处于并网还是离网状态。
电网失电时,快切装置断开K2,同时向PCS发送离网切换信号,PCS转入离网运行,由储能单独为负载供电,实现不间断离网;电网电压、频率恢复正常后,快切装置执行并网恢复逻辑,重新闭合K2。为避免离转并过程中PCS并网锁相时间小于快切开关储能时间(20s)导致的停机,PCS底层驱动增加了1分钟并网延时,确保并网恢复可靠完成。
在上述自动切换之外,储能退出时的K2控制权交接由EMS统一管理。储能因故障退出或SOC达到下限关机时,K1断开,EMS确认退出状态后释放K2控制权,由快切装置闭合K2,负载转由市电或柴油发电机组经既有通路供电——K2的最终动作由快切装置完成,是否释放、何时闭合由EMS给出。
储能恢复投入时,EMS收回K2控制权,并按市电状态选择恢复方式:市电正常时,PCS经约60秒并网延时锁相后重新并网,随后按计划曲线投入运行;市电异常时,先断开K2隔离外部电源,再离网启动向负载供电,按现场提供的逻辑,后一过程存在约10秒的负载供电中断。退出释放、复位接管与启动条件按同一套次序执行。
4 运行效果与系统展示
系统以触摸屏作为现场人机入口,界面按单线图、PCS与策略页分区,以下为验收期间的运行界面。
1)调度执行可视。监控首页集中呈现市电与负载功率、实际功率与目标功率、SOC与SOH,以及日充放电量与逐时充放电量趋势,运维人员据此判断策略是否按时段执行以及储能的备电裕度。如图4所示。

图4 监控首页
2)运行状态可溯。运行单线图按实际接线展示市电、储能与负载之间的功率流向,以及各电池簇的电压、电流、SOC与投运状态;历史曲线可按日期回溯PCS有功功率,储能退出、电源切换与恢复运行各执行到哪一步都可核对。如图5所示。

图5 运行单线图界面
3)备用切换有序。电网失电时由快切装置与PCS完成离网切换,储能不间断带载;储能故障退出或SOC到,由EMS释放K2控制权,负载转由市电或柴油发电机组经K2供电,不再出现"储能停机占位、柴发送不出电"的情况。切换过程在事件记录与运行曲线中可查,现场人员对照界面即可核对执行到哪一步。
4)改造量可控、过程可追溯。改造复用既有以太网,仅更换触摸屏接入,BMS继续承担电池侧管理与保护,现场少改通信布线;K2位置反馈用于核对切换结果,退出与恢复的每一步都有事件记录,结合报表与历史曲线可回溯全过程。
5 结语
在"储能+市电/柴发"双电源的复合供电场景中,备用电源的可靠性往往不取决于某一台设备,而取决于电源之间的交接规则是否清晰。本文介绍的缅甸内比都项目,以安科瑞Acrel-2000MG微电网能量管理系统为核心,把计划曲线、并离网切换与供电恢复收进同一套策略与同一套记录,在既有配电结构与通信线路上完成了能量管理系统替换。
该方案未改动配电主回路,次序固定、过程留痕,可为海外园区多类负载的备用电源建设提供参考。安科瑞微电网产品体系涵盖本地控制与云端管理,为各类场景的绿色可靠用能提供技术支撑。

图6 安科瑞光储柴解决方案