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微電網(wǎng)優(yōu)化控制策略研究:安科瑞在分布式能源與儲能中的實(shí)踐

更新時間:2025-07-17      點(diǎn)擊次數(shù):56

摘要:隨著可再生能源發(fā)展,微電網(wǎng)已成為重要的能源供應(yīng)形式。然而,源網(wǎng)荷儲的多元異構(gòu)特性及其不確定性給系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度和穩(wěn)定控制帶來挑戰(zhàn)。文章分析了含多種分布式電源和儲能微電網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn),探討了含多種分布式電源和儲能的微電網(wǎng)控制技術(shù),并提出了微電網(wǎng)多時間尺度協(xié)調(diào)控制策略,以期實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行,為能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提供支撐。

關(guān)鍵詞:微電網(wǎng)控制;分布式電源;儲能;分層協(xié)調(diào)控制;自適應(yīng)控制算法

1引言

面對全球日益嚴(yán)重的能源短缺和環(huán)境污染問題,發(fā)展可再生能源已成為各國共識。微電網(wǎng)作為新型電力系統(tǒng)的一個核心組成部分,通過整合分布式電源、儲能設(shè)備及負(fù)荷,構(gòu)建了一個既靈活可靠又經(jīng)濟(jì)環(huán)保的能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。

近年來,隨著光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、燃料電池等分布式能源技術(shù)的快速發(fā)展,以及電動汽車、智能家電等新型負(fù)荷的廣泛應(yīng)用,微電網(wǎng)在智慧城市、工業(yè)園區(qū)、海島供電等場景中的部署規(guī)模不斷擴(kuò)大。同時,能源互聯(lián)網(wǎng)的理念推動了微電網(wǎng)向更智能、更靈活的方向發(fā)展。

2基于隨機(jī)森林的協(xié)調(diào)控制方法設(shè)計(jì)

微電網(wǎng)作為集成分布式電源、儲能裝置和負(fù)荷的小型發(fā)配電系統(tǒng),近年來呈現(xiàn)出多元異構(gòu)的發(fā)展趨勢。這種多元異構(gòu)性不僅體現(xiàn)在電源側(cè),還表現(xiàn)在儲能側(cè)和負(fù)荷側(cè),給微電網(wǎng)的優(yōu)化控制帶來了的挑戰(zhàn)。在電源側(cè),微電網(wǎng)包括光伏、風(fēng)電等間歇性可再生能源,以及燃料電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)等可控分布式電源。不同類型電源的出力特性和控制要求差異顯著,如何優(yōu)化協(xié)調(diào)各電源出力,在保證電能質(zhì)量和供電可靠性的同時實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,是一個亟待解決的難題。在儲能側(cè),微電網(wǎng)融合了電池、飛輪、電容等多種儲能形式。不同儲能裝置的動態(tài)響應(yīng)特性、適用場景和優(yōu)化配置方法各不相同。如何根據(jù)微電網(wǎng)實(shí)際需求,優(yōu)化配置不同儲能類型的容量比例,協(xié)調(diào)控制儲能設(shè)備的充放電過程,以適應(yīng)電源和負(fù)荷的隨機(jī)波動,提升微電網(wǎng)靈活性和可靠性,是一個富有挑戰(zhàn)性的課題。在負(fù)荷側(cè),電動汽車、智能家電等新型負(fù)荷的大量接入,加劇了微電網(wǎng)負(fù)荷的多樣性和不確定性。

3含多種分布式電源和儲能的微電網(wǎng)控制技術(shù)

3.1分層協(xié)調(diào)控制技術(shù)

分層協(xié)調(diào)控制技術(shù)將控制系統(tǒng)分為全局優(yōu)化層、本地控制層和設(shè)備控制3個層級,實(shí)現(xiàn)了不同時間和空間尺度下的協(xié)調(diào)控制。

1)全局優(yōu)化層負(fù)責(zé)整個微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度,根據(jù)負(fù)荷預(yù)測、電價信息和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)制*優(yōu)運(yùn)行策略。

2)本地控制層在全局優(yōu)化的基礎(chǔ)上對分布式電源和儲能設(shè)備進(jìn)行實(shí)時控制,確保它們按照優(yōu)化調(diào)度指令運(yùn)行。本地控制層利用模型預(yù)測控制、滑??刂频燃夹g(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時跟蹤控制。

3)設(shè)備控制層直接與各個設(shè)備通信,執(zhí)行控制指令并反饋運(yùn)行狀態(tài)。設(shè)備控制層采用基于智能體的分布式控制架構(gòu),通過智能電力電子設(shè)備直接控制逆變器和儲能變流器等設(shè)備。

采用分層協(xié)調(diào)控制方法能夠在保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的同時,實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度,提高能源利用效率。以浙江景寧的綠100%泛微網(wǎng)工程為例,這是國內(nèi)應(yīng)用主配微網(wǎng)協(xié)同的分層分級縣域電網(wǎng)模型,實(shí)現(xiàn)了對清潔能源的統(tǒng)一管控,*大化利用清潔能源。據(jù)介紹,該項(xiàng)目建成后,預(yù)計(jì)景寧縣100%綠電供應(yīng)時長將增30%,電網(wǎng)損耗減0.5%,新增新能源消納能11×105kW·h,可為電網(wǎng)節(jié)省投資1億元。景寧的案例充分展示了分層協(xié)調(diào)控制技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的可行性和效果,為其他地區(qū)的清潔能源利用和微電網(wǎng)管理提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

3.2多代理協(xié)同控制技術(shù)

多代理協(xié)同控制技術(shù)是微電網(wǎng)管理的一種先進(jìn)方法,將分布式電源、儲能設(shè)備和負(fù)荷視為獨(dú)立的智能代理。每個代理根據(jù)自身運(yùn)行狀態(tài)和優(yōu)化目標(biāo),與其他代理進(jìn)行信息交互和策略協(xié)商,在滿足全局優(yōu)化目標(biāo)的同時實(shí)現(xiàn)自身利*大化。這種技術(shù)通過引入市場機(jī)制,可實(shí)現(xiàn)分布式能源的交易和共享,促進(jìn)微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。各代理通過一致性算法、交替方向乘子法等分布式優(yōu)化算法,協(xié)同求解經(jīng)濟(jì)調(diào)度和功率平衡問題。同時,多代理系統(tǒng)可引入增強(qiáng)學(xué)習(xí)技術(shù),使代理能自主學(xué)習(xí)和適應(yīng)環(huán)境變化,提高系統(tǒng)的自適應(yīng)能力。以北京亦莊碳中和智慧園區(qū)的綠色微電網(wǎng)項(xiàng)目為例,該園區(qū)作為風(fēng)電設(shè)備研發(fā)、制造基地2022年總產(chǎn)值1.06億元,總用電量1.55×107kW·h。園區(qū)通過自主研發(fā)的智慧園區(qū)運(yùn)營管理平臺,該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了園區(qū)用能的智慧調(diào)配和自我調(diào)節(jié)。風(fēng)電和光伏總發(fā)電量7.8×106kW·h,其7.25×106kW·h實(shí)現(xiàn)就地消納,可再生能源就地消納比例高達(dá)93%。該案例展示了多代理協(xié)同控制技術(shù)在實(shí)際工業(yè)園區(qū)中的成功應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了多能互補(bǔ)和智能耦合,為類似的產(chǎn)城融合度高、土地資源集約利用的工業(yè)園區(qū)提供了可借鑒的智慧能源解決方案。

3.3基于模型預(yù)測的優(yōu)化控制技術(shù)

微電網(wǎng)的運(yùn)行受負(fù)荷需求、天氣條件和電價等多種因素影,具有較強(qiáng)的不確定性和隨機(jī)性。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn),可以采用基于模型預(yù)測的優(yōu)化控制技術(shù)。該技術(shù)通過建立微電網(wǎng)的動態(tài)模,包括分布式電源、儲能設(shè)備、負(fù)荷和電網(wǎng)等元素,預(yù)測未來一段時間內(nèi)的系統(tǒng)狀態(tài)和外部環(huán)境變化。在此基礎(chǔ)上,利用混合整數(shù)規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃和啟發(fā)式優(yōu)化等優(yōu)化算法求*優(yōu)控制策略,包括分布式電源的儲力、儲能設(shè)備的充放電和負(fù)荷的調(diào)度等。模型預(yù)測控制技術(shù)可充分考慮系統(tǒng)的約束條件和優(yōu)化目標(biāo),如電壓、頻率、功率平衡和經(jīng)濟(jì)效益等,實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定和運(yùn)行。

同時,它還能通過滾動優(yōu)化與反饋校正機(jī)制,不斷更新優(yōu)化模型和控制策略,以靈活適應(yīng)微電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的變化情況。基于模型預(yù)測的優(yōu)化控制技術(shù)通過建立微電網(wǎng)的動態(tài)模型,預(yù)測未來一段時間內(nèi)的系統(tǒng)狀態(tài)和擾動,并利用滾動優(yōu)化和反饋校正機(jī)制生*優(yōu)控制策略。該技術(shù)采用混合邏輯動態(tài)系統(tǒng)理論,將微電網(wǎng)建模為連續(xù)狀態(tài)變量和離散事件驅(qū)動的混合系統(tǒng)[4]。在此基礎(chǔ)上,利用混合整數(shù)規(guī)劃、模型預(yù)測控制等方法,求解包含實(shí)時電價、風(fēng)光功率預(yù)測等隨機(jī)因素在內(nèi)的多階段優(yōu)化問題。

4 Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

4.1平臺概述

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)國內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的先進(jìn)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、儲能系統(tǒng)以及充電站的接入,*進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析,直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲能系統(tǒng)、充電站運(yùn)行狀態(tài)及健康狀況,是一個集監(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;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),整個能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個層:設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)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ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

4.2平臺適用場合

系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

4.3系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺采用分層分布式結(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:

img1 

1典型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組網(wǎng)方式

5充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案

5.1實(shí)時監(jiān)測

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)時監(jiān)測光伏、風(fēng)電、儲能、充電站等各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動態(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。其中,各子系統(tǒng)回路電參量主要有:相電壓、線電壓、三相電流、有/無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有/無功電度、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)可以對分布式電源、儲能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理,使管理人員實(shí)時掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對儲能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理,能夠根據(jù)儲能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時告警,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、儲能、充電站及總體負(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,儲能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。

img2 

1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、儲能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。

5.1.1光伏界面

img3 

img4 

2光伏系統(tǒng)界面

本界面用來展示對光伏系統(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)測及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、電站發(fā)電量年有效利用小時數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、輻照/風(fēng)/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析;同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

5.1.2儲能界面

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3儲能系統(tǒng)界面

本界面主要用來展示本系統(tǒng)的儲能裝機(jī)容量、儲能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

img6 

4儲能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

本界面主要用來展示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。

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5儲能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來展示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。

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6儲能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示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。

img9 

7儲能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示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。同時針對交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

img10 

8儲能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

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

img11 

9儲能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來展示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)STS故障告警等。

img12 

10儲能電池狀態(tài)界面

本界面用來展示BMS狀態(tài)信息,主要包括儲能電池的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等,同時展示當(dāng)前儲能電池SOC信息。

img13 

11儲能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面

本界面用來展示對電池簇信息,主要包括儲能各模組的電芯電壓與溫度,并展示當(dāng)前電芯的電壓、溫度值及所對應(yīng)的位置。

5.1.3風(fēng)電界面

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img15 

12風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來展示對風(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數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、風(fēng)/風(fēng)/環(huán)境溫濕度監(jiān)測、發(fā)電功率模擬及效率分析;同時對系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

5.1.4充電站界面

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13充電站界面

本界面用來展示對充電站系統(tǒng)信息,主要包括充電站用電總功率、交直流充電站的功率、電量、電量費(fèi)用,變化曲線、各個充電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

5.1.5視頻監(jiān)控界面

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14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,且通過不同的配置,實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

5.1.6發(fā)電預(yù)測

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

img19 

15光伏預(yù)測界面

5.1.7策略配置

系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時電價信息,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、防逆流、有序充電、動態(tài)擴(kuò)容等。

具體策略根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況(如儲能柜數(shù)量、負(fù)載功率、光伏系統(tǒng)能力等)進(jìn)行接口適配和策略調(diào)整,同時支持定制化需求。

img20img21 

16策略配置界面

5.1.8運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)*時間的運(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、總無功功率、正向有功電能、尖峰平谷時段電量等。

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17運(yùn)行報(bào)表

5.1.9實(shí)時報(bào)警

應(yīng)具有實(shí)時報(bào)警功能,系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動和關(guān)閉等遙信變位,及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動作或事故跳閘時應(yīng)能發(fā)出告警,應(yīng)能實(shí)時顯示告警事件或跳閘事件,包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動作時刻;并應(yīng)能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。

img23 

18實(shí)時告警

5.1.10歷史事件查詢

應(yīng)能夠?qū)b信變位,保護(hù)動作、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)行存儲和管理,方便用戶對系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

img24 

19歷史事件查詢

5.1.11電能質(zhì)量監(jiān)測

應(yīng)可以對整個微電網(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,使管理人員實(shí)時掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況,以便及時發(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)時顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點(diǎn)A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡*和正/負(fù)/零序電壓值、三相電流不平衡*和正/負(fù)/零序電流值;

2)諧波分析功能:系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時顯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2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.563.5次間諧波電壓含有率、0.563.5次間諧波電流含有率;

3)電壓波動與閃變:系統(tǒng)應(yīng)能顯A/B/C三相電壓波動值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長閃變值;應(yīng)能提A/B/C三相電壓波動曲線、短閃變曲線和長閃變曲線;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A/B/C三相有功功率、無功功率和視在功率;應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無功功率、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:在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時中斷發(fā)生時,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1min統(tǒng)計(jì)2h存儲的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),包括均值、**、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)(動作或返回)、波形號、越限值、故障持續(xù)時間、事件發(fā)生的時間。

img25 

20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

5.1.12遙控功能

應(yīng)可以對整個微電網(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,可以及時執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

img26 

21遙控功能

5.1.13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、無功功率、功率因數(shù)、SOCSOH、充放電量變化等曲線。

img27 

22曲線查詢

5.1.14統(tǒng)計(jì)報(bào)表

具備定時抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能,用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來任意時間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的發(fā)電、用電、充放電情況,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;對系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析;具備對微電網(wǎng)供電可靠性分析,包括年停電時間、年停電次數(shù)等分析;具備對并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析。

img28 

23統(tǒng)計(jì)報(bào)表

5.1.15網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)支持實(shí)時監(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)異常時能自動在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

img29 

24微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?/span>

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。

5.1.16通信管理

可以對整個微電網(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)時監(jiān)測。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過管理系統(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所有端口或某個端口,快速查看某設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應(yīng)支ModbusRTUModbusTCP、CDTIEC60870-5-101、IEC60870-5-103IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

img30 

25通信管理

5.1.17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)??梢远x不同級別用戶的登錄名、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。

img31 

26用戶權(quán)限

5.1.18故障錄波

應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時,自動準(zhǔn)確地記錄故障前、后過程的各相關(guān)電氣量的變化情況,通過對這些電氣量的分析、比較,對分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動作、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16條,每條錄波可觸發(fā)6段錄波,每次錄波可記錄故障8個周波、故障4個周波波形,總錄波時間共計(jì)46s。每個采樣點(diǎn)錄波至少包12個模擬量、10個開關(guān)量波形。

img32 

27故障錄波

5.1.19事故追憶

可以自動記錄事故時刻前后一段時間的所有實(shí)時掃描數(shù)據(jù),包括開關(guān)位置、保護(hù)動作狀態(tài)、遙測量等,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事件,當(dāng)每個事件發(fā)生時,存儲事故10個掃描周期及事故10個掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶隨意修改。

img33 

6.硬件及其配套產(chǎn)品

序號

設(shè)備

型號

圖片

說明

1

能量管理系統(tǒng)

Acrel-2000MG

img34 

內(nèi)部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控,由通信管理機(jī)、工業(yè)平板電腦、串口服務(wù)器、遙信模塊及相關(guān)通信輔件組成。

數(shù)據(jù)采集、上傳及轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)器及協(xié)同控制裝置

策略控:計(jì)劃曲線、需量控制、削峰填谷、備用電源等

2

顯示器

25.1英寸液晶顯示器

img35 

系統(tǒng)軟件顯示載體

3

UPS電源

UPS2000-A-2-KTTS

img36 

為監(jiān)控主機(jī)提供后備電源

4

打印機(jī)

HP108AA4

img37 

用以打印操作記錄,參數(shù)修改記錄、參數(shù)越限、復(fù)限,系統(tǒng)事故,設(shè)備故障,保護(hù)運(yùn)行等記錄,以召喚打印為主要方式

5

音箱

R19U

img38 

播放報(bào)警事件信息

6

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)

D-LINKDES-1016A16

img39 

16口百兆工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)解決了通信實(shí)時性、網(wǎng)絡(luò)安全性、本質(zhì)安全與安全防爆技術(shù)等技術(shù)問題

7

GPS時鐘

ATS1200GB

img40 

gps同步衛(wèi)星信號,接1pps和串口時間信息,將本地的時鐘gps衛(wèi)星上面的時間進(jìn)行同步

8

交流計(jì)量電表

AMC96L-E4/KC

img41 

電力參數(shù)測(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功,頻率、功率因數(shù))、復(fù)費(fèi)率電能計(jì)量、

四象限電能計(jì)量、諧波分析以及電能監(jiān)測和考核管理。多種外圍接口功:RS485/MODBUS-RTU協(xié):帶開關(guān)量輸入和繼電器輸出可實(shí)現(xiàn)斷路器開關(guān)""的功能

9

直流計(jì)量電表

PZ96L-DE

img42 

可測量直流系統(tǒng)中的電壓、電流、功率、正向與反向電能???/span>RS485通訊接口、模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、開關(guān)量輸/輸出等功能

10

電能質(zhì)量監(jiān)測

APView500

img43 

實(shí)時監(jiān)測電壓偏差、頻率俯差、三相電壓不平衡、電壓波動和閃變、諾波等電能質(zhì)量,記錄各類電能質(zhì)量事,定位擾動源。

11

防孤島裝置

AM5SE-IS

img44 

防孤島保護(hù)裝置,當(dāng)外部電網(wǎng)停電后斷開和電網(wǎng)連接

12

箱變測控裝置

AM6-PWC

img45 

置針對光伏、風(fēng)能、儲能升壓變不同要求研發(fā)的集保護(hù),測控,通訊一體化裝置,具備保護(hù)、通信管理機(jī)功能、環(huán)網(wǎng)交換機(jī)功能的測控裝置

13

通信管理機(jī)

ANet-2E851

img46 

能夠根據(jù)不同的采集規(guī)的進(jìn)行水表、氣表、電表、微機(jī)保護(hù)等設(shè)備終端的數(shù)據(jù)果集匯:

提供規(guī)約轉(zhuǎn)換、透明轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)加密壓縮、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、邊緣計(jì)算等多項(xiàng)功:實(shí)時多任務(wù)并行處理數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),可多路上送平臺據(jù):

14

串口服務(wù)器

Aport

img47 

:轉(zhuǎn)輔助系統(tǒng)"的狀態(tài)數(shù)據(jù),反饋到能量管理系統(tǒng)中。

1)空調(diào)的開關(guān),調(diào)溫,及斷(二次開關(guān)實(shí)現(xiàn))

2)上傳配電柜各個空開信號

3)UPS內(nèi)部電量信息等

4)接入電表、BSMU等設(shè)備

15

遙信模塊

ARTU-K16

img48 

1)反饋各個設(shè)備狀態(tài),將相關(guān)數(shù)據(jù)到串口服務(wù):

讀消VO信號,并轉(zhuǎn)發(fā)給到上(關(guān)機(jī)、事件上報(bào))

2)采集水浸傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā)3)給到上(水浸信號事件上報(bào))

4)讀取門禁程傳感器信息,并轉(zhuǎn)發(fā)

7結(jié)束語

隨著能源電力系統(tǒng)向清潔化、分布式、智能化方向發(fā)展,含多種分布式電源和儲能的微電網(wǎng)已成為能源變革的重要載體。文章圍繞微電網(wǎng)面臨的關(guān)鍵技術(shù)問題,提出了多時間尺度協(xié)調(diào)控制和靈活自主運(yùn)行的系統(tǒng)解決方案。研究成果可為微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、優(yōu)化運(yùn)行、需求響應(yīng)等提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐,具有廣闊的應(yīng)用前景。未來,還需進(jìn)一步探索微電網(wǎng)群的協(xié)同互濟(jì)機(jī)制、源網(wǎng)荷儲的多能互補(bǔ)與優(yōu)化、安全可靠的信息物理融合架構(gòu)等,助力能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

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3】石,,曾智,.基于云邊協(xié)同的智能配網(wǎng)分層協(xié)調(diào)調(diào)度方[J].自動化與儀器儀,2024(10):210-213.

4】吳青.微電網(wǎng)多電池儲能系統(tǒng)SOC協(xié)同控制研[D].:燕山大學(xué),2019.

5】安科瑞高校綜合能效解決方2022.5.

6】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手2022.05.

 

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