【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】在廈門大學(xué)翔安校區(qū)先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)集成設(shè)施創(chuàng)新平臺(tái)，一臺(tái)臺(tái)基于先進(jìn)電源、負(fù)載構(gòu)成的小型微電網(wǎng)系統(tǒng)正悄然運(yùn)轉(zhuǎn)。數(shù)字化大屏上，能量流在光伏、儲(chǔ)能、充電樁及負(fù)載間精準(zhǔn)躍動(dòng)。這里沒有巨型廠房的喧囂，卻凝聚著應(yīng)對(duì)能源挑戰(zhàn)的前沿智慧。
由廈門大學(xué)能源學(xué)院鄭志鋒教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合廈門科華數(shù)能科技有限公司領(lǐng)銜打造的基于微電網(wǎng)系統(tǒng)底座的先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)集成設(shè)施創(chuàng)新平臺(tái)，已建成并投入運(yùn)行一年。該平臺(tái)深度融合了底層電源/能量轉(zhuǎn)換器件健康狀態(tài)、智慧能量管理、多元充電適配與多層級(jí)安全預(yù)警等關(guān)鍵技術(shù)，旨在構(gòu)建一個(gè)高度安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、智慧柔性且可擴(kuò)展的分布式智能微電網(wǎng)系統(tǒng)，為未來能源系統(tǒng)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐與實(shí)證基地。
智能微電網(wǎng)基本架構(gòu)圖
智慧內(nèi)核：EMS系統(tǒng)指揮“能源交響”
樓頂接入的50kw光伏是平臺(tái)的“主奏”，200kW/430kwh的儲(chǔ)能系統(tǒng)則是“蓄能池”與“穩(wěn)定器”。平臺(tái)的核心大腦——EMS智能管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)優(yōu)化分配光伏產(chǎn)生的每一度綠電，優(yōu)先滿足平臺(tái)日常需求，并將富余能量和夜間低價(jià)谷電智能存入儲(chǔ)能系統(tǒng)。
“白天光伏出力為主，當(dāng)城市電網(wǎng)出現(xiàn)異常或需要時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換至光伏或儲(chǔ)能單元或柴油發(fā)電工作，形成無縫銜接的晝夜能源保障”，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人鄭志鋒教授介紹道：“更重要的是，我們的平臺(tái)設(shè)計(jì)具備高度的開放性與兼容性，不僅當(dāng)前實(shí)現(xiàn)了光伏、市電、電化學(xué)儲(chǔ)能、柴油發(fā)電的協(xié)同，系統(tǒng)可靈活擴(kuò)展：交流母線可擴(kuò)充其他交流接入的設(shè)備，直流母線也可接入燃料電池/液流電池/超級(jí)電容器等平臺(tái)，降低對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴。”柴油發(fā)電機(jī)作為最終后備，構(gòu)筑起一道堅(jiān)實(shí)的電力保障防線。
能量調(diào)度：樓宇智慧用能
即使在夜晚無光照、市電中斷的極端條件下，該平臺(tái)憑借其高度智能的調(diào)度能力與多元協(xié)同的能源架構(gòu)，依然能夠切換至離網(wǎng)自治模式，獨(dú)立支撐實(shí)驗(yàn)室關(guān)鍵負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行8小時(shí)以上，打造真正安全可靠的“樓宇智慧用能”范例。
該平臺(tái)不僅是一個(gè)用能單元，已成為一個(gè)可調(diào)度、可響應(yīng)的虛擬電廠節(jié)點(diǎn)。在并網(wǎng)時(shí)，它留有接口可以參與學(xué)校內(nèi)能源需求響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急電能調(diào)度；在離網(wǎng)時(shí)，它又能迅速重組微電網(wǎng)構(gòu)建儲(chǔ)能+光伏+V2G充電樁+柴發(fā)組成的構(gòu)網(wǎng)系統(tǒng)，維持樓宇和平臺(tái)供電穩(wěn)定。
這種“自主運(yùn)行+遠(yuǎn)程調(diào)控”的雙重能力，不僅大幅提升用戶的能源安全感，也為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)中廣泛接入、靈活互動(dòng)的分布式智慧能源體系提供了關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐支撐。微網(wǎng)在離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，若市電恢復(fù)，微網(wǎng)系統(tǒng)可自動(dòng)跟蹤電網(wǎng)頻率、電壓、相位，實(shí)現(xiàn)無縫切換回并網(wǎng)模式。
極致適配：定義下一代智能充電
平臺(tái)直面多元化充電需求，其充電區(qū)目前可以支持新能源轎車和電動(dòng)自行車，也預(yù)留了接口可以接入新能源貨車或無人機(jī)等新能源設(shè)備，構(gòu)建了一個(gè)全場(chǎng)景的充電生態(tài)。
充電過程亦是“診斷”過程。系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集電池的SOC(荷電狀態(tài))、SOH(健康狀態(tài))等關(guān)鍵參數(shù)，為用戶生成個(gè)性化診斷報(bào)告，同時(shí)為電池管理算法優(yōu)化提供海量數(shù)據(jù)支撐。其搭載的基于EKF算法的SOC預(yù)測(cè)模型，在復(fù)雜工況下可將預(yù)測(cè)絕對(duì)誤差控制在≤2%的極高精度，為電池安全、壽命和效率管理設(shè)立了新標(biāo)桿。
實(shí)時(shí)能量回收：打造極致能效與節(jié)能新高地
系統(tǒng)不僅配備了覆蓋電芯、PACK、電池簇等多層級(jí)的智能充放電測(cè)試設(shè)備，更實(shí)現(xiàn)了充放電過程的全鏈路能量循環(huán)利用，尤其是PACK和簇這類單次充放吞吐量大的充放電設(shè)備，其所釋放的電能通過高效逆變回饋裝置，被精準(zhǔn)回收到儲(chǔ)能系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)能源的閉環(huán)利用。在這一過程中，智能算法充當(dāng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)優(yōu)化與調(diào)度中心，精準(zhǔn)計(jì)算并平衡多方需求。它實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的SOC、實(shí)時(shí)負(fù)荷需求及各鏈路備用容量，動(dòng)態(tài)評(píng)估SOC裕量，并據(jù)此智能分配可調(diào)功率，精準(zhǔn)適配PACK和簇層級(jí)充放電設(shè)備的測(cè)試用電需求。這不僅極大降低了傳統(tǒng)測(cè)試過程中巨大的能源浪費(fèi)，更將“放電”過程從純粹能耗轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)“充電”過程，顯著提升整體能效，也杜絕了能量回網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生的一些安全隱患，這種自主消納模式構(gòu)建了測(cè)試與供能一體化的節(jié)能運(yùn)行新范式，真正實(shí)現(xiàn)了“節(jié)能”與“高效”的統(tǒng)一。
安全基石：AI賦能，防患于未“燃”
安全是儲(chǔ)能的生命線。平臺(tái)取得了多項(xiàng)安全技術(shù)突破。其絕緣異常在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能精準(zhǔn)定位絕緣故障點(diǎn)，檢測(cè)精度高達(dá)15%，將電氣隱患扼殺于萌芽。更引人注目的是其直流、交流故障電弧防護(hù)系統(tǒng)。基于人工智能算法，系統(tǒng)可通過分析電弧噪聲在極早期識(shí)別故障征兆，并能夠做到在千鈞一發(fā)之間切斷電路，目前在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的電弧檢測(cè)準(zhǔn)確率可以達(dá)到98%以上，最高檢測(cè)電壓達(dá)1500V。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)目前正在將故障電弧與最新的Transformer架構(gòu)融合起來追求更高的檢測(cè)準(zhǔn)確率，為儲(chǔ)能系統(tǒng)樹立了前所未有的安全屏障。目前已經(jīng)與萊因斯(廈門)科技有限公司合作，共同推出直流、交流電弧故障檢測(cè)設(shè)備，為儲(chǔ)能系統(tǒng)這類高壓系統(tǒng)保駕護(hù)航，智能系統(tǒng)可在后臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所有設(shè)備的運(yùn)行狀況及各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，為遇到問題分析處理提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫。
經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益：從實(shí)驗(yàn)室走向應(yīng)急保障
超越技術(shù)本身，該平臺(tái)更是一個(gè)強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益增發(fā)器。它作為一個(gè)多能源接入的備用基站與智能微電網(wǎng)系統(tǒng)，可在災(zāi)害導(dǎo)致電網(wǎng)中斷時(shí)，快速切換為應(yīng)急電源模式，為通信設(shè)備、安防系統(tǒng)籌關(guān)鍵設(shè)施提供緊急電力，并且對(duì)于高壓直流設(shè)備常見的電弧故障與絕緣電阻方面高度重視并實(shí)時(shí)檢測(cè)，提升了社區(qū)與區(qū)域的災(zāi)害韌性與應(yīng)對(duì)能力。
廈門大學(xué)這一基于智能微電網(wǎng)的先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)系統(tǒng)創(chuàng)新平臺(tái)的建成，不僅為清潔能源高效利用、電池全生命周期管理、多源智慧接入、高壓直流系統(tǒng)安全方面提供了集研發(fā)、驗(yàn)證、示范于一體的高水平平臺(tái)，更以其系統(tǒng)性的解決方案，為我國新型電力系統(tǒng)建設(shè)和能源安全戰(zhàn)略貢獻(xiàn)了“廈大智慧”，打造出可復(fù)制、可推廣的“校園方舟”范式。
(能源學(xué)院)
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