碳中和电力系统指的是在电力生产中，使用水能、核能、风能、太阳能、生物质能等清洁能源作为能量来源，或者使用装有碳捕捉和封存装置的燃气发电机组，实现生产过程的碳氧化物静排放量为零甚至为负值，同时所产生的电力在质和量上要求能够满足电力用户的需求。相比传统电力系统只考虑电力用户的需求，碳中和电力系统在环境保护、能源可持续性上有了更高的要求。
碳中和电力系统与100%可再生能源电力系统有一些区别。在能源结构上，碳中和电力系统以核能、水能、化石能源（如装有“碳捕集、利用与封存”装置，即CCUS装置的火电机组）以及风能和太阳能为主，强调的是无碳排放；100%可再生能源电力系统则是以水能、风能、太阳能、生物质能和地热能为主，强调的是能量来源的可持续性。100%可再生能源电力系统需要对当前电力系统中装机占比*大的化石能源发电机组全部进行替换，因而实现起来非常困难。相对来说，碳中和电力系统则比较容易实现，许多国家制定了时间表来完成对碳中和电力系统的构建。然而，碳中和电力系统在规划和运行方面，也将面临诸多难题。
一、概述（WBXC-3000蓄电池组综合特性测试装置数据稳定可靠）
DL/T 724-2000《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》第5.3条中，GB/T19826-2005《电力工程直流电源设备通用技术条件和保障要求》第5.2条中及6.3条中，对充电装置的稳压精度、稳流精度、纹波系数、充电机效率、蓄电池容量等技术指标及试验方法有明确的规定及技术要求。试验内容主要是通过调压装置（如变压器）将充电机交流输入电压在额定电压±10%内变化，通过负载调整装置（如放电电阻），使充电机的直流输出电压及输出电流在规定范围内变化（电压调整范围为额定值的90%～115%，电流调整范围为额定值的0～100%），在调整范围内测量电压、电流及纹波值，通过计算，得到充电机的稳压精度、稳流精度及纹波系数、充电机效率、蓄电池容量等。
但目前电力系统中运行的直流电源设备达到的技术指标，都是由生产厂家在设备出厂试验时提供的数据。现场检修维护人员因不具备相应的测试手段，难以确认设备的技术指标是否满足要求。而且运行实践证明，随着运行时间的推移，特别是投运1～3年内，设备的技术指标会发生偏移，典型的后果是因充电机指标下降，充电机的稳压精度、稳流精度及纹波系数超标，蓄电池容量下降等现象。同样因现场不具备相应的测试手段，无法及时发现、调整，所造成的后果就是蓄电池提前失效或损坏，直接威胁电网的**运行。特别是对于广泛采用的阀控密封铅酸蓄电池，虽具有不需加酸加水、维护量小的优点，但对于充电设备的指标具有严格的要求，如不满足要求则会发生干涸、热失控等故障，很快失效报废。另外，目前变电站多采用综合自动化技术，蓄电池采用柜式安装，与自动化设备同装一室，充电机性能出现问题会造成蓄电池发热、溢酸等问题，严重者甚至发生爆炸。
国内进行直流电源性能检测的机构以及生产厂家用于直流电源检测的设备均为固定式设备，如固定式调压器、负载箱，体积、重量大，无法移动检测，分析仪器仪表均为常规设备如电压表、电流表、示波器等，接线复杂，使用不便，不适合在各变电站移动使用。
目前，对于直流电源的检测不具备调整交流输入电压设备，只能采用市电交流电源，因此不能检验交流输入电压变化情况下稳压精度、稳流精度及纹波系数的参数，而充电机往往在输入交流电压变化时稳压精度不能满足要求；而且现场一般通过电炉丝调节充电机输出电压、电流，但输出容量往往过小，达不到规定范围。造成的后果就是现场人员不能按照规定进行全部测试点的检测，特别是一些易发现问题的极限点的检测，如交流输入电压+10%、输出空载情况下的稳压精度。为解决因检测设备不具备而不能得到直流电源系统实际运行参数的问题，我们自行研制了一套适合于电力系统变电所（站）使用的移动式直流电源微机检测装置。
该装置是集多年的研制成果和长期现场运行经验，综合国内外相关先进技术而推出的。该装置可实现不同容量充电机以及500 A·h及以下蓄电池组容量的检测和试验，并能准确可靠的测试出变电站直流电源系统的稳压精度、稳流精度、纹波系统、放电容量等参数。
WBXC-3000蓄电池组综合特性测试装置数据稳定可靠采用*新型PC机为主机，配备液晶显示器、微打印机等设备。通过现场的长期实际运行表明：该装置具有功能完善、抗干扰性强、可靠性高、透明度好、结构简单、携带方便与国家标准全部吻合等优点。
二、装置结构（WBXC-3000蓄电池组综合特性测试装置数据稳定可靠）
该装置的检测方法严格按DL/T 459-2000《电力系统直流电源柜定货技术条件》规定执行，实现对直流电源的充电机、蓄电池的各项技术指标进行检测。
（一）装置可实现的三相交流输入电压调整，其范围为380 V ±15%；检测数据精度≤0.5%；汉化液晶显示，可打印测试结果；且人机对话方便。
（二）该装置在设计上采用模块化组合结构，体积小、重量轻，方便车载运输及在各变电站移动检测。
（三）装置由系统主机装置、交流电压调整装置组成，如下图所示。采用微型计算机控制技术，通过调节被试充电机的交流输入电压及输出负载，同时系统主机自动进行采样计算，实现对充电机及蓄电池技术指标的检测。
（四）可备份历史测试记录。
（五）主机面板布置如下图（图一）
U盘连接端口。
控制输出该接口控制调压装置自动调压。
电源开关。
电源插座（带保险）保险为250V/3A
通信接口装置与上位机数据通信和控制接口，也是装置升级接口。
U+、U-直流负载接线柱。
直流断路器。
（六）调压器装置面板布置图（图二）
1、输入指示灯
2、交流输入接线柱
3、交流输出接线柱
4、交流输入开关
5、控制输入开关
三、装置主要功能及特点（WBXC-3000蓄电池组综合特性测试装置数据稳定可靠）
3.1主要特点
● 全自动型测试，装置按菜单方式完成各种试验功能。
● 主机系统采用新型高速工业PC机做处理器及大规模集成电路(CPLD)，可靠性高，性能优良。
● 自带大屏幕图形LCD、5.6寸彩屏，全汉化图形界面，操作简单，使用方便。
● 采用三相自动数控调压器，输出精度高、功率大，电压稳定度高。
● 采用新型大功率功耗器件为负载，负载能力强，精度高，体积小，重量轻，放电无明火。结构上采用一体化设计，携带方便。
● 负载电阻采用8421码有序排列，可任意组合为用户所需的负载。
● 放电过程中，放电电流始终保持不变。
● 仅用三键完成设定，直接输入数字，现场打印，并具有RS232和USB接口。
● 完善的上位机功能，具有分析，数据保存，对比确定故障功能。
3.2主要功能
3.2.1 电压稳定精度及纹波系数测试功能
测试原理:按照DL/T 459-2000《电力系统直流电源柜定货技术条件》规定，充电浮充电装置在浮充电(稳压)状态下，交流输出电压在其额定值的+15%、－10%的范围内变化，输出电流在其额定值的0－100％范围内变化，输出电压在其浮充电压调节范围的任一数值上保持稳定，其稳压精度应符合表一内规定
δu――稳压精度
UM――输出电压波动极限值
U Z――输出电压整定值
按照DL/T 459-2000《电力系统直流电源柜定货技术条件》规定，充电浮充电装置在浮充电(稳压)状态下，交流输出电压在其额定值的+15%、－10%的范围内变化，输出电流在其额定值的0－100％范围内变化，输出电压在其浮充电电压调节范围的任一数值上，测得负载电阻两端的纹波系数均应符合表一内规定。
注：Xpp――纹波峰值系数
Upp――输出电压交流峰值 即 纹波峰值
Udc――直流输出电压平均值
测试方法:在“电压稳定精度参数设置”界面中设置负载电流、直流整定电压、稳压精度规定值、纹波系统规定值等参数，按开始键，装置自动按程序进行测试，并将测试结果显示在界面上。
3.2.2 电流稳定精度测试功能
测试原理:按照DL/T 459-2000《电力系统直流电源柜定货技术条件》规定，充电浮充电在浮充电（稳流）状态下，交流输出电压在其额定值的+15%、－10%的范围内变化，输出电压在充电电压调节范围内变化，输出电流在其额定值的20－100％范围内变化任一数值上保持稳定，其稳流精度符合表一内规定。
注：δI――稳流精度
IM――输出电流波动极限值
Iz――交流输入电压为额定值且充电电压在调整范围内的中间值时，充电电流测量值。
测试方法:在“电流稳定精度参数设置”界面中设置直流电流整定值、充电电压、负载电流、稳流精度等参数，按开始键，装置自动按程序进行测试，并将测试结果显示在界面上。
3.2.3 放电测试功能
用户仅需在“放电参数设置”界面中设置电池组容量、直流电压、终止放电电压、放电电流、放电时间等参数，装置按设定参数进行放电，并记录放电全过程，放电完成后，根据记录描述放电曲线及保存所有的放电过程的技术参数。
在放电过程中，参照放电前所设置的*低报警电压参数，放电过程中如电池组端电压小于报警电压，装置在界面显示报警信息。
若在放电过程中，参照放电前所设置的*低终止放电电压参数，如电池组端电压小于终止电压，为防止过放电，程序即可终止放电，装置在界面显示报警信息。
若在放电过程中，如用户需要终止放电可在界面选择“终止放电”键，程序即可终止放电。
3.2.4 限流测试功能
不同的充电机在不同的限流状态进行测试，可以测试限流状态。
3.2.5 限压测试功能
不同的充电机在不同的限压状态进行测试，可以测试限压状态。
3.2.6 效率测试功能
不同的充电机在额定交流电压进行测试，可以测试充电机效率。
3.2.7 三相不平衡测试功能
在额定交流电压进行测试，可以测试不同调压器输出的不平衡度。
3.2.8 时钟显示及对时功能
仪器自带时钟并可以具有对时调节功能。
3.2.9 电压选择功能
实时交流电压选择,根据不同的用户的实际测量需要,在测试90%-110%的实际输入交流电压时,依用户的需要进行数值输入就可以测量,不要做任何改动。
3.2.10 满足所有类型的充电机
本装置完全满足不同类型的充电机，如高频电源，相控电源等。
3.2.11 波形显示功能
本装置采用目前国内外就新型的PC104主机，具有强大有功能，能准确测量外，还新增了波形显示功能，具有波形分析，显示，记录等功能。
四、主要技术参数（WBXC-3000蓄电池组综合特性测试装置数据稳定可靠）
● 工作电源：交流 220V±15% 频率 50HZ
● 功率消耗：整机不大于50W
● 环境温度： -20℃--+55℃
● 三相调压装置额定功率：15KVA ，额定电流：25A
● 额定放电电流：≤30A（电流可定做）
● 测量精度：≤0.5%
● 外形尺寸及重量：测试仪尺寸：500×360×420（mm）；重量：15kg 三相调压装置尺寸：260×350×600（mm）；重量：18kg
● 适用电压等级：110V和220V
● 数据记录：内存大于256M
● 接口方式：USB和RS232同时自带
● 工作时间：连续不间断
碳中和电力系统的电源规划内容包括现有化石能源发电机组的淘汰和改造规划、配备CCUS装置的化石能源发电机组扩展规划和清洁能源发电机组的扩展规划等。通过对各种发电装置的协调规划，以实现碳中和电力系统碳氧化物零排放的核心目标，同时维持系统惯性水平来保证系统有足够的可靠稳定裕度，以及有足够的灵活性资源为碳中和电力系统运行提供辅助服务，并尽可能减少总投资费用。碳中和电力系统含有多种清洁能源，在进行电源规划时需要考虑到的约束也将更复杂。风电、光伏发电出力具有极强的不确定性，在进行电源投资规划决策时要确保系统的发电资源能适应各种风力、光伏出力场景。
碳中和电力系统中高比例随机性、间歇性能源并网，电网线路中潮流大小甚至方向变化频繁，在进行电网规划时需要考虑随机性对电网规划决策方案的影响，提高电网鲁棒性。在输电网规划方面，需要考虑不确定性的影响以及电网的形态和可靠性。目前已有许多研究采用随机优化、鲁棒优化等方法处理输电网规划中的随机性，以获得适应性更强、经济性更高的输电网规划方案。在电网形态上，由于源荷分布的高度不平衡，远距离输电需求量增大。高压直流输电技术日益成熟，未来碳中和电力系统的输电网将呈现出交直流混联的形态，由于输电设备的电力电子化程度高，对输电网的扩展规划需要考虑交流线路、直流线路相协调的问题。
在配电网规划方面，需要考虑各种分布式能源的并网运行特性和出力随机性，以及配电网的可靠性。在碳中和电力系统的配电系统中，小规模清洁能源发电装置、储能及电动车以分布式能源形式接入，需求侧响应措施的实施，以及源、荷两端的强不确定性，都会对配电网规划决策产生影响。
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