在能源日益緊張的今天，家庭和企業(yè)都在尋找更經(jīng)濟(jì)、高效且環(huán)保的能源解決方案。分時(shí)計(jì)費(fèi)用戶側(cè)光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)正是這樣一款應(yīng)時(shí)而生的產(chǎn)品，它能夠有效緩解電網(wǎng)負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)電能的智能管理與優(yōu)化使用。 當(dāng)太陽(yáng)高懸，您的屋頂上的光伏發(fā)電板正在辛勤工作，產(chǎn)生的電力除了供日常使用外，還有盈余。這時(shí)候，分時(shí)計(jì)費(fèi)用戶側(cè)光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)就顯示出其魅力了。該系統(tǒng)不僅能將多余的電能儲(chǔ)存起來(lái)，以備不時(shí)之需，還能根據(jù)電價(jià)變化智能調(diào)節(jié)充放電策略，低電價(jià)時(shí)段儲(chǔ)電，高電價(jià)時(shí)段用電，既節(jié)省了成本又提高了能效。

摘要：微電網(wǎng)是一種新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由微電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)成的系統(tǒng)單元，能夠?qū)崿F(xiàn)自我保護(hù)控制和能量管理的自治系統(tǒng)，可與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行，既可滿足用戶供電需求，也可滿足冷、熱、電三聯(lián)供的需要。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)能；微電網(wǎng)；能量管理

0、前言

化石能源是的，能夠利用太陽(yáng)能、風(fēng)能這類取之不盡的能源發(fā)電，對(duì)能源的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保都有著巨大的現(xiàn)實(shí)意義。然而，太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源的利用具有不可預(yù)測(cè)性，一旦條件不允許就可能導(dǎo)致電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)的崩潰，微電網(wǎng)就在這樣的背景下誕生了。

微電網(wǎng)是大電網(wǎng)的有力補(bǔ)充，是智能電網(wǎng)領(lǐng)域的重要組成部分，可用于解決分布式電源并網(wǎng)帶來(lái)的技術(shù)、市場(chǎng)和政策上的問題，為*大發(fā)揮分布式發(fā)電技術(shù)在經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)境中的優(yōu)勢(shì)提供新思路，在孤立海島、城市片區(qū)及偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)有廣泛的應(yīng)用前景。

綜上，順應(yīng)電網(wǎng)智能化建設(shè)、安全運(yùn)行的步伐，在電網(wǎng)中開展微電網(wǎng)電源系統(tǒng)已經(jīng)迫在眉睫。

1、優(yōu)勢(shì)分析

太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源接入電網(wǎng)給電力系統(tǒng)帶來(lái)了非常大的影響，雖然相對(duì)于傳統(tǒng)的能源發(fā)電，可再生能源的成本并不低，但是其新型的發(fā)電技術(shù)對(duì)于電網(wǎng)的發(fā)展起到了關(guān)鍵的作用。微電網(wǎng)作為分布式發(fā)電優(yōu)化集成的一種方式，在大規(guī)模應(yīng)用之前，還有許多問題需要解決，但是微電網(wǎng)的諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為世界各國(guó)研究的重點(diǎn)，微電網(wǎng)將在未來(lái)占有重要的地位。

1.1就近消納，提高能源效率

微電網(wǎng)內(nèi)部的電來(lái)自于天然氣、光伏及風(fēng)電等分布式能源。在西北之類風(fēng)光資源充足的地方，修建大型風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站，用戶(工業(yè)園區(qū)、商業(yè)區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院甚至大型的地產(chǎn)項(xiàng)目)在接入小型的風(fēng)機(jī)、光伏、儲(chǔ)能、燃?xì)廨啓C(jī)等電源設(shè)備時(shí)，就能使電能就近消納，省去了在電網(wǎng)中傳輸?shù)膿p耗，提高了能源的使用效率。

1.2單點(diǎn)連接，減少對(duì)大電網(wǎng)沖擊

微電網(wǎng)與電網(wǎng)系統(tǒng)之間電能交流，是通過(guò)微電網(wǎng)與電網(wǎng)系統(tǒng)的公共連接點(diǎn)連接，避免了多個(gè)分布式電源與電網(wǎng)系統(tǒng)直接連接。微電網(wǎng)主要用于區(qū)域內(nèi)部的供電，不向外輸送或輸送很小的功率，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的影響可以忽略不計(jì)。

1.3提高供電可靠性，解決電能需求

微電網(wǎng)采用的控制方式以及大量電力電子裝置，將分布式電源、儲(chǔ)能裝置、可控負(fù)荷連接在一起，使得它對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)成為一個(gè)可控負(fù)荷，并且可以施行并網(wǎng)和獨(dú)立兩種運(yùn)行方式，充分維護(hù)了微電網(wǎng)和大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2、微電網(wǎng)能量管理與調(diào)度優(yōu)化

在微電網(wǎng)研究領(lǐng)域，*為關(guān)鍵的技術(shù)是儲(chǔ)能技術(shù)和微電網(wǎng)的運(yùn)行控制。儲(chǔ)能技術(shù)在微電網(wǎng)中是特別重要的一項(xiàng)技術(shù)，它不僅可以為微電網(wǎng)建立V/F源，還具有削峰填谷的作用，從而提高了間歇式能源的利用效率，該技術(shù)的關(guān)鍵在于超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)、超級(jí)電容等方面。本文主要圍繞微電網(wǎng)的運(yùn)行控制為內(nèi)容進(jìn)行介紹

2.1控制方法

在微電網(wǎng)研究領(lǐng)域，*為關(guān)鍵的技術(shù)是微電網(wǎng)的運(yùn)行控制，目前，有三種比較常見的微電網(wǎng)控制方式，下文對(duì)其分別進(jìn)行闡述。

2.1.1基于電力電子技術(shù)等概念的控制方法

該方法根據(jù)微電網(wǎng)的控制要求與發(fā)電機(jī)的下垂特性將不平衡功率動(dòng)態(tài)分配給各機(jī)組承擔(dān)，具有簡(jiǎn)單、可靠、易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。

2.1.2基于能量管理系統(tǒng)的控制方法

該方法采用不同的控制模塊分別對(duì)有功和無(wú)功進(jìn)行控制，很好地滿足了微電網(wǎng)的多種控制要求，此外該方法針對(duì)微電網(wǎng)中對(duì)無(wú)功的不同需求，功率管理系統(tǒng)采用了不同的控制方法從而提高了控制性能。

2.1.3基于多代理技術(shù)的微電網(wǎng)控制

該方法將計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的多代理技術(shù)應(yīng)用到微電網(wǎng)，代理的自治性、自發(fā)性等特點(diǎn)能夠很好地適應(yīng)和滿足微電網(wǎng)分散控制的要求。

2.2微電網(wǎng)能量管理

能量管理系統(tǒng)(EMS)主要針對(duì)發(fā)輸電系統(tǒng)，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度決策管理以及控制，提供電網(wǎng)的各種實(shí)時(shí)信息給調(diào)度管理人員，能夠提高電能質(zhì)量，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行以及改善電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)(MGEMS)是基于現(xiàn)有電力系統(tǒng)EMS的研究成果，考慮了分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)的接入以及微網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，是EMS進(jìn)一步發(fā)展的一個(gè)重要方面。

微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)(MGEMS)通過(guò)管理微網(wǎng)內(nèi)微源及負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)合電價(jià)、燃料費(fèi)用等信息，并根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)潮流需求對(duì)分布式發(fā)電設(shè)備、可控負(fù)荷、儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行有功、無(wú)功指令控制，不僅可實(shí)現(xiàn)風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源的有效利用，而且能使微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行。

微網(wǎng)能量管理按照時(shí)間尺度可分為長(zhǎng)期能量管理、短期能量管理，其MGEMS功能模塊邏輯圖如圖1所示。

圖1MGEMS功能模塊邏輯圖

長(zhǎng)期能量管理系統(tǒng)的主要功能為：①考慮環(huán)境影響及發(fā)電成本的分布式發(fā)電及負(fù)荷小時(shí)級(jí)預(yù)測(cè)；②系統(tǒng)內(nèi)的可控負(fù)荷監(jiān)管及投切管理；③根據(jù)網(wǎng)外電力市場(chǎng)信息及網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷預(yù)測(cè)狀態(tài)，管理系統(tǒng)備用；④考慮長(zhǎng)期功率平衡。

短期能量管理的主要功能為：①系統(tǒng)內(nèi)電壓及頻率調(diào)節(jié)；②系統(tǒng)內(nèi)分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備實(shí)時(shí)功率分配。

能量管理系統(tǒng)的框架可分為3個(gè)層級(jí)分析，設(shè)備層、管理層和優(yōu)化層，具體各層級(jí)的功能如下文所述。

設(shè)備層包括分布式發(fā)電設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備、開關(guān)和量測(cè)設(shè)備、電子裝置，微源儲(chǔ)能等終端設(shè)備以及能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，可完成電能供給、設(shè)備開斷和底層控制命令的執(zhí)行等。管理層包括管理裝置、測(cè)控裝置以及繼電保護(hù)裝置，是設(shè)備層與優(yōu)化層的信息交互樞紐，實(shí)現(xiàn)使用一個(gè)間隔的數(shù)據(jù)并且作用于該間隔一次設(shè)備的功能，如電氣量采集、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)等。優(yōu)化層主要是指微電網(wǎng)能量監(jiān)控與優(yōu)化系統(tǒng)，可完成能量?jī)?yōu)化分配，保護(hù)信息管理等功能，提供微電網(wǎng)運(yùn)行的人際交互界面。功能宜高度集成，可由一臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

為了做好微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，目前還需要從如下幾方面進(jìn)行重點(diǎn)的研究：①建立分布式能源單元模型以及微網(wǎng)系統(tǒng)的整體運(yùn)行、協(xié)調(diào)控制和優(yōu)化配置等方面的模型；②準(zhǔn)確預(yù)測(cè)太陽(yáng)能、風(fēng)能等發(fā)電單元短期及長(zhǎng)期出力；③微網(wǎng)內(nèi)分布式電源及儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行依賴于電力電子接口技術(shù)，需要相應(yīng)的充放電控制策略；④綜合熱電負(fù)荷需求、交互電價(jià)、燃料成本、需求側(cè)管理要求等制定運(yùn)行優(yōu)化策略。

2.3微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度

微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度為能量管理研究的重要內(nèi)容，一般以實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)運(yùn)行成本、排放成本以及停電成本*小化為目標(biāo)，滿足各類運(yùn)行約束的前提下，*大限度提高可再生能源利用率及微網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

常見約束條件：機(jī)組出力約束、運(yùn)行狀態(tài)約束、系統(tǒng)潮流約束、可靠性約束。

常用的優(yōu)化方法有：①數(shù)學(xué)優(yōu)化算法：優(yōu)先順序法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、拉格朗日松弛法等；②智能優(yōu)化算法：粒子群優(yōu)化算法、遺傳算法、蟻群優(yōu)化算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、專家系統(tǒng)以及網(wǎng)格自適應(yīng)直接搜索法等.

其微網(wǎng)調(diào)度的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和技術(shù)各因素之間的關(guān)系如圖2所示。

與電力系統(tǒng)的調(diào)度相比較，微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度有較大的不同。①熱(冷)電聯(lián)供：微電網(wǎng)可提供熱(冷)/電能，需要同時(shí)保證熱(冷)電供需平衡。②功率波動(dòng)顯著:微電網(wǎng)中各類分布式電源運(yùn)行特性不同，且風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等可再生能源易受天氣因素影響。同時(shí)由于微源容量較小，單一的負(fù)荷變化將會(huì)對(duì)微電網(wǎng)的功率平衡產(chǎn)生顯著影響；③考慮環(huán)境效益：微電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度不僅僅需要考慮發(fā)電的經(jīng)濟(jì)成本，還需要考慮分布式電源組合的整體環(huán)境效益，調(diào)度更加復(fù)雜。④不同運(yùn)行模式：微電網(wǎng)有并網(wǎng)運(yùn)行和離網(wǎng)運(yùn)行兩種方式，存在著兩種不同的優(yōu)化調(diào)度模式。并網(wǎng)運(yùn)行首先需要考慮大電網(wǎng)的調(diào)度計(jì)劃，其次需要考慮微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的交互約束條件。離網(wǎng)運(yùn)行首先需要確保微網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，其次需要考慮微源的*佳出力組合以及負(fù)荷調(diào)度。

圖2微網(wǎng)調(diào)度的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和技術(shù)各因素之間的關(guān)系

2.4微網(wǎng)控制策略

所有的控制方法都應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：①新的微電源的接入不對(duì)大電網(wǎng)造成威脅；②能夠自主的選擇系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)；③平滑與大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)或解耦；④對(duì)有功、無(wú)功可以根據(jù)動(dòng)態(tài)的要求進(jìn)行獨(dú)立的結(jié)構(gòu)控制。

微電網(wǎng)的控制方式和微電源的類型有關(guān)，對(duì)于采用的電力電子逆變器來(lái)說(shuō)，常用的控制方法有微電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下的P/Q控制方式，電壓頻率VIF控制模式和微網(wǎng)孤島狀態(tài)下的下垂控制模式；

2.4.1P/Q控制模式

P/Q控制是逆變器輸出的有功功率P和無(wú)功功率Q的大小可控，可以根據(jù)設(shè)定。通常P/Q控制方式用于微電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。在該狀態(tài)下，微電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷功率波動(dòng)、頻率和電壓的擾動(dòng)由大電網(wǎng)承擔(dān)，微電網(wǎng)不參與頻率調(diào)節(jié)和電壓調(diào)節(jié)，直接采用電網(wǎng)頻率和電壓作為支撐。中小型的分布式電源以恒功率擬負(fù)荷的外特性為宜，關(guān)系上類似負(fù)荷，但并不吸收功率。

2.4.2V/F控制模式

VIF控制即恒壓恒頻控制，指的是通過(guò)控制手段使逆變器輸出端口電壓的幅值U和頻率F保持恒定。

微網(wǎng)中逆變器的電壓和頻率控制是電網(wǎng)在孤島運(yùn)行中提供強(qiáng)有力的電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定保障，與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的頻率二次調(diào)整類似。當(dāng)大系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，微電網(wǎng)與大電網(wǎng)發(fā)生解列，由于微電網(wǎng)的內(nèi)部功率不平衡所帶來(lái)的一系列問題都可以由VIF控制來(lái)解決。

2.4.3下垂控制模式

下垂控制方式主要是指逆變器經(jīng)過(guò)一定電力電子控制與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)一次調(diào)頻相似。通過(guò)解耦有功-頻率與無(wú)功-電壓之間的下垂特性曲線進(jìn)行系統(tǒng)電壓和頻率調(diào)節(jié)的方式。

目前主要由兩種常有逆變器調(diào)差率控制的方式，一種采用有功-頻率(P-F)和無(wú)功-電壓(Q-V)調(diào)差率控制方式。另一種則采用有功-電壓(P-V)和無(wú)功-功率(Q-F)反調(diào)差率控制。兩種控制方式原理基本類似，根據(jù)不同線路特性和控制要求，選擇不同的控制方法即可。

3、安科瑞Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)概述

3.1概述

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，是我司根據(jù)新型電力系統(tǒng)下微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的要求，總結(jié)國(guó)內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，專門研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及充電樁的接入，全天候進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電樁運(yùn)行狀態(tài)及健康狀況，是一個(gè)集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)，促進(jìn)可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)；有效實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，提高電力設(shè)備運(yùn)行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個(gè)能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個(gè)層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

3.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

本方案遵循的標(biāo)準(zhǔn)有：

本技術(shù)規(guī)范書提供的設(shè)備應(yīng)滿足以下規(guī)定、法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T26802.1-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范1部分：通用要求

GB/T26806.2-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)基本平臺(tái)2部分：性能評(píng)定方法

GB/T26802.5-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范5部分：場(chǎng)地安全要求

GB/T26802.6-2011工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范6部分：驗(yàn)收大綱

GB/T2887-2011計(jì)算機(jī)場(chǎng)地通用規(guī)范

GB/T20270-2006信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)安全技術(shù)要求

GB50174-2018電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范

DL/T634.5101遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)5-101部分:傳輸規(guī)約基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)

DL/T634.5104遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)5-104部分:傳輸規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸協(xié)議子集的IEC60870-5-網(wǎng)絡(luò)訪問101

GB/T33589-2017微電網(wǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定

GB/T36274-2018微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

GB/T51341-2018微電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

GB/T36270-2018微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

DL/T1864-2018獨(dú)立型微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行規(guī)范

T/CEC150-2018低壓微電網(wǎng)并網(wǎng)一體化裝置技術(shù)規(guī)范

T/CEC151-2018并網(wǎng)型交直流混合微電網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)規(guī)范

T/CEC152-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)需求響應(yīng)技術(shù)要求

T/CEC153-2018并網(wǎng)型微電網(wǎng)負(fù)荷管理技術(shù)導(dǎo)則

T/CEC182-2018微電網(wǎng)并網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行規(guī)范

T/CEC5005-2018微電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范

NB/T10148-2019微電網(wǎng)1部分：微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則

NB/T10149-2019微電網(wǎng)2部分：微電網(wǎng)運(yùn)行導(dǎo)則

3.3適用場(chǎng)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(wú)電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

3.4型號(hào)說(shuō)明

3.5系統(tǒng)配置

3.5.1系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

圖1典型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組網(wǎng)方式

3.6系統(tǒng)功能

3.6.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

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(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動(dòng)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(hào)。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(wú)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(duì)分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)時(shí)掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲(chǔ)能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲(chǔ)能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)能信息、充電樁信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。

3.6.1.2光伏界面

圖3光伏系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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(cè)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(cè)及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)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(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。3.6.1.2儲(chǔ)能界面

圖4儲(chǔ)能系統(tǒng)界面

本界面主要用來(lái)展示本系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝機(jī)容量、儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

本界面主要用來(lái)展示對(duì)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(chǔ)能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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(chǔ)能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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(chǔ)能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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(shí)針對(duì)交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖9儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

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

圖10儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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(chǔ)能電池狀態(tài)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)BMS狀態(tài)信息，主要包括儲(chǔ)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(shí)展示當(dāng)前儲(chǔ)能電池的SOC信息。

圖12儲(chǔ)能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)電池簇信息，主要包括儲(chǔ)能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當(dāng)前電芯的*大、*小電壓、溫度值及所對(duì)應(yīng)的位置。

3.6.1.3風(fēng)電界面

圖13風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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(cè)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(shí)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(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

3.6.1.4充電樁界面

圖14充電樁界面

本界面用來(lái)展示對(duì)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(gè)充電樁的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

3.6.1.5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(guò)不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

3.6.2發(fā)電預(yù)測(cè)

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

圖16光伏預(yù)測(cè)界面

3.6.3策略配置

系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時(shí)電價(jià)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(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。

圖17策略配置界面

3.6.4運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備時(shí)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(wú)功功率、正向有功電能等。

圖18運(yùn)行報(bào)表

3.6.5實(shí)時(shí)報(bào)警

應(yīng)具有實(shí)時(shí)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(dòng)和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動(dòng)作或事故跳閘時(shí)應(yīng)能發(fā)出告警，應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示告警事件或跳閘事件，包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動(dòng)作時(shí)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(shí)告警

3.6.6歷史事件查詢

應(yīng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)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(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)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

3.6.7電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

應(yīng)可以對(duì)整個(gè)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(cè)，使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時(shí)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(shí)顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測(cè)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(shí)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(dòng)與閃變：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動(dòng)值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長(zhǎng)閃變值；應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動(dòng)曲線、短閃變曲線和長(zhǎng)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(wú)功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無(wú)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(cè)：在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時(shí)中斷發(fā)生時(shí)，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(chǔ)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括均值、*大值、*小值、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(dòng)作或返回）、波形號(hào)、越限值、故障持續(xù)時(shí)間、事件發(fā)生的時(shí)間。

圖21微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

3.6.8遙控功能

應(yīng)可以對(duì)整個(gè)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(guò)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(shí)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

3.6.9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(wú)功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

3.6.10統(tǒng)計(jì)報(bào)表

具備定時(shí)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(lái)任意時(shí)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(duì)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(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析；具備對(duì)微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時(shí)間、年停電次數(shù)等分析；具備對(duì)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

3.6.11網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)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(gè)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(shí)能自動(dòng)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?/p>

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。

3.6.12通信管理

可以對(duì)整個(gè)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(shí)監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)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(dòng)所有端口或某個(gè)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。

3.6.13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(guò)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(jí)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。

3.6.14故障錄波

應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過(guò)程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過(guò)對(duì)這些電氣量的分析、比較，對(duì)分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)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(gè)周波、故障后4個(gè)周波波形，總錄波時(shí)間共計(jì)46s。每個(gè)采樣點(diǎn)錄波至少包含12個(gè)模擬量、10個(gè)開關(guān)量波形。

3.6.15事故追憶

可以自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)，包括開關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測(cè)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(dòng)事件，當(dāng)每個(gè)事件發(fā)生時(shí)，存儲(chǔ)事故前的10個(gè)掃描周期及事故后10個(gè)掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動(dòng)事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶和隨意修改。

圖29事故追憶

4、結(jié)語(yǔ)

微網(wǎng)運(yùn)行方式靈活，不僅解決了分布式電源接入電網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)造成的影響，發(fā)揮了分布式電源的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，而且實(shí)現(xiàn)了能源的高效、清潔利用，大大提高了電力系統(tǒng)的靈活性和安全可靠性。

微網(wǎng)能量?jī)?yōu)化作為微電網(wǎng)研究的重要組成部分，是發(fā)揮微電網(wǎng)良好經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的關(guān)鍵技術(shù)。目前對(duì)微電網(wǎng)能量?jī)?yōu)化的研究已較為深入，但實(shí)際的工程應(yīng)用還較少，后期可根據(jù)實(shí)際工程開發(fā)微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，將研究成果轉(zhuǎn)化為工程應(yīng)用。也可隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展建設(shè)和微電網(wǎng)項(xiàng)目數(shù)量不斷增多，將若干微電網(wǎng)通過(guò)特定方式組合在一起可構(gòu)成微網(wǎng)群，因此需要研究各自微網(wǎng)之間能量互濟(jì)以及協(xié)調(diào)優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

1. 朱家煒,賈燕冰,朱燕芳,等.配網(wǎng)光伏系統(tǒng)儲(chǔ)能優(yōu)化配置策略[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2019,19

[2]馬匯海,宋金鵬,康家玉.基于分時(shí)電價(jià)的用戶側(cè)光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2023,23

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用設(shè)計(jì),2022,05

[5]趙啟龍，賀博偉，孟琳.基于儲(chǔ)能技術(shù)的微電網(wǎng)能源管理系統(tǒng)

作者簡(jiǎn)介

劉細(xì)鳳，女，現(xiàn)任職安科瑞電氣股份有限公