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多微电网能量管理系统研究综述

多微电网能量管理系统研究综述

多微电网能量管理系统研究综述一、本文概述随着能源危机和环境问题的日益严峻,可再生能源的开发与利用已成为全球范围内的研究热点。

微电网作为一种将分布式电源、储能装置、负荷和监控保护装置等集合在一起的小型发配电系统,具有高效、灵活、可靠等优点,因此得到了广泛关注。

多微电网则是由多个微电网组成,通过能量管理系统实现各微电网之间的协调优化运行,以提高整个系统的经济性和稳定性。

本文旨在对多微电网能量管理系统的研究进行综述,首先介绍多微电网的基本概念、结构特点及其在能源领域的应用价值。

综述多微电网能量管理系统的关键技术,包括能量调度与控制策略、优化算法、通信技术以及保护策略等。

分析多微电网能量管理系统的研究现状和发展趋势,探讨当前研究存在的问题和未来的研究方向。

总结多微电网能量管理系统的研究成果,展望其在未来能源领域的发展前景。

通过本文的综述,期望能够为多微电网能量管理系统的研究提供参考和借鉴,推动多微电网技术的进一步发展,为可再生能源的利用和能源结构的优化提供有力支持。

二、多微电网能量管理系统的关键技术多微电网能量管理系统的核心技术主要包括预测技术、优化调度技术、协调控制技术和通信技术。

这些技术共同协作,实现了多微电网的高效、稳定、安全和环保运行。

预测技术:预测技术是多微电网能量管理系统的基石,主要包括负荷预测、光伏出力预测、风电出力预测等。

通过对这些关键参数的预测,系统可以提前做好能量调度和储备,保证微电网的稳定运行。

负荷预测主要依赖于历史数据、天气信息、节假日等因素,通过机器学习、深度学习等算法进行预测。

光伏和风电出力预测则需要考虑天气、地理位置、设备状态等多种因素,采用数值天气预报、物理模型等方法进行预测。

优化调度技术:优化调度技术是多微电网能量管理系统的核心,主要包括能量优化、经济优化、环保优化等。

通过对各种资源的优化调度,可以实现多微电网的经济运行、节能减排和环保效益。

能量优化主要依赖于预测数据和实时数据,通过优化算法进行能量分配和调度。

电力系统中的微网与能量管理系统研究

电力系统中的微网与能量管理系统研究

电力系统中的微网与能量管理系统研究随着能源需求的不断增长和对可再生能源的依赖性增强,微网和能量管理系统成为电力系统中的研究热点。

微网是一种由可再生能源和传统电力系统组成的小型电力网络,能够提供可靠的电力供应。

能量管理系统是用来控制和管理微网的电力系统,以确保能源的高效利用和稳定供应。

本文将探讨电力系统中的微网与能量管理系统的研究现状和重要性。

微网是由分布式发电设备(DER)和负荷设备组成的小型电力系统,可以独立运行或与传统电力系统连接。

微网通常由可再生能源设备(如太阳能电池板和风力发电机)和先进储能技术(如锂离子电池和燃料电池)组成,能够提供可靠的电力供应,尤其是在传统电力系统失效或断电时。

微网还具有能源互联网的潜力,可以将多个微网连接为一个大型的电力系统,实现电力的双向流动和共享。

能量管理系统是用来控制和管理微网的电力系统,以确保能源的高效利用和稳定供应。

能量管理系统可以监测和分析微网中的能源消耗和产生情况,根据需求和可用能源的情况来优化运行。

能量管理系统还可以控制充电和放电过程,最大限度地延长储能设备的寿命,并确保高效的能量利用。

此外,能量管理系统还可以根据电力需求的变化和电力市场价格来实时调整微网的运行策略,实现节能减排和经济性运行。

微网与能量管理系统在电力系统中的研究具有重要意义。

首先,微网和能量管理系统可以提高电力系统的可靠性和可持续性。

传统电力系统依赖于中央化的发电和配电结构,一旦发生故障或灾害,整个系统可能会瘫痪。

而微网通过分布式发电和储能技术的应用,可以在故障或断电时保持供电,提高电力的可靠性。

微网还可以有效利用可再生能源,减少对传统能源的依赖,降低碳排放和环境污染。

其次,微网和能量管理系统可以促进电力系统的智能化和数字化。

传统电力系统的运行模式较为固定,缺乏灵活性和响应能力。

而微网通过采用智能控制和通信技术,可以实现对能源流动和能量消耗的实时监测和调整,提高能源的利用效率和供需匹配度。

微电网能量管理系统的设计与优化

微电网能量管理系统的设计与优化

微电网能量管理系统的设计与优化第一章:绪论随着能源消耗的增加和信息技术的不断发展,微电网(Microgrid)逐渐成为解决能源与电力危机的有效手段之一。

与传统的集中供电网相比,微电网更具有灵活性和可靠性,可以更好地提供电力供应、满足能源需求、降低能源浪费和环境污染。

微电网能量管理系统是实现微电网运行的重要组成部分,它可以实现微电网的能量管理、优化和控制,为用户提供可靠、高效、节能的能源服务。

本文就微电网能量管理系统的设计和优化进行深入探讨。

第二章:微电网的基本概念与组成微电网是指由多个能源供应单元、用电负载和能量储存单元组成的小型电力系统。

与传统的集中式电力系统相比,微电网具有以下几个显著的特点:1. 可靠性高:微电网中的各个组成单元可以相互协作,以确保电力供应的连续性和稳定性。

2. 灵活性强:微电网中可以使用多种不同的能源供应方式,如太阳能、风能、水能、燃气和燃油等,以满足用户的需求。

3. 节能环保:微电网可以更好地利用可再生能源和废弃物能源,降低能源浪费和环境污染。

微电网包括主电网、微网和终端负载三个层次。

主电网是指国家或地区的大规模电力系统,微网是主电网下的一个小型电力系统,终端负载是指微网的最终用户。

微电网的组成包括能源供应单元、用电负载和能量储存单元。

能源供应单元包括太阳能、风能、燃气、燃油和水力发电等。

能量储存单元包括电池、超级电容器和储水池等。

第三章:微电网能量管理系统的基本概念微电网能量管理系统是指对微电网中的各个组成单元进行统一的监控、控制、调度和优化的系统。

它可以实现微电网的能量管理和优化,提高微电网的可靠性、节能性和灵活性,为用户提供满意的能源服务。

微电网能量管理系统的基本功能包括:1. 能源监测:对微电网中的能源供应、用电负载和能量储存进行实时监测和数据采集。

2. 能源管理:基于能源监测数据,对微电网中的能源进行实时优化和控制,实现最优能量管理。

3. 能源调度:根据微电网中的能源供需情况,对能源进行动态调度和优化,以保证微电网的稳定运行。

微电网能量管理与控制策略研究

微电网能量管理与控制策略研究

微电网能量管理与控制策略研究微电网是指由可再生能源和传统能源相结合,具有独立供电功能的小型电力系统。

微电网的能量管理与控制策略是确保微电网系统稳定运行和优化能量利用的关键。

本文将从能量管理系统构建、控制策略和实践应用等方面进行研究,以提供关于微电网能量管理与控制策略的详尽讨论。

一、能量管理系统构建微电网的能量管理系统包括能量采集、能量转换和能量储存三个关键环节。

其中,能量采集即通过太阳能发电、风能发电等可再生能源的转换,将自然能量转化为电能。

能量转换则是将电能进行AC-DC-AC或DC-AC转换,以适应电网或微电网的需求。

能量储存则是将多余的电能储存起来,以应对低能量供应等情况。

在能量采集方面,太阳能光伏发电和风能发电是常用的可再生能源转换技术。

太阳能光伏发电是通过安装太阳能电池板,将太阳能转化为电能。

风能发电是通过风力涡轮机将风能转化为电能。

这两种技术可以根据地理条件和微电网负载需求进行选择和配置。

在能量转换方面,AC-DC-AC转换和DC-AC转换是常用的技术。

AC-DC-AC转换适用于微电网中包含交流负载的情况,通过将交流电能转换为直流电能,再将直流电能转换为交流电能,以满足微电网的供电需求。

DC-AC转换适用于微电网中只包含直流负载的情况,可以直接将直流电能转换为交流电能,简化了能量转换过程。

在能量储存方面,电池储能技术和超级电容储能技术是常用的能量储存解决方案。

电池储能技术是通过将多余的电能存储到电池中,以备不时之需。

超级电容储能技术则是通过电容器将多余的电能暂时存储起来,并在需要时快速释放,以平衡微电网的能量供应。

二、控制策略微电网的控制策略是保证能量供应稳定和优化能量利用的关键环节。

控制策略主要包括能量管理系统控制、微电网电力平衡管理和微网连接与断开控制。

能量管理系统控制是指对能量管理系统中的能量采集、转换和储存等过程进行控制和优化。

通过监测微电网中的能源利用情况和负载需求,能量管理系统可以实时调整能量采集和应对策略,以最大程度地减少能量浪费和提高能量利用效率。

微电网能量管理系统关键技术研究

微电网能量管理系统关键技术研究

微电网能量管理系统关键技术研究一、微电网能量管理系统概述微电网是一种小型的、可控的电力供应网络,它能够于传统的大型电网运行,也可以与大型电网并联运行。

微电网能量管理系统(MEMS)是微电网的核心组成部分,负责协调和优化微电网内各种分布式能源(如太阳能、风能、储能设备等)的运行,以实现能源的高效利用和系统的稳定运行。

1.1 微电网能量管理系统的核心特性MEMS的核心特性主要体现在以下几个方面:- 高效能源管理:MEMS能够实时监测和分析微电网内各种能源的状态,实现能源的最优分配和使用。

- 系统稳定性:MEMS能够预测和响应微电网的负荷变化,通过调整能源输出,保持系统的稳定运行。

- 环境适应性:MEMS能够适应不同的环境条件,如天气变化、能源供应波动等,保证微电网的持续运行。

- 经济性:MEMS能够优化能源的使用,降低能源成本,提高经济效益。

1.2 微电网能量管理系统的应用场景MEMS的应用场景非常广泛,包括但不限于以下几个方面:- 偏远地区供电:为偏远地区提供稳定的电力供应,解决电力基础设施不足的问题。

- 城市小区:在城市小区内构建微电网,提高能源利用效率,减少对大型电网的依赖。

- 工业区:在工业区内构建微电网,实现能源的自给自足,降低能源成本。

- 紧急备用电源:在紧急情况下,如自然灾害导致的大规模停电,微电网可以作为紧急备用电源,保障关键设施的运行。

二、微电网能量管理系统的构建构建一个高效、稳定的微电网能量管理系统需要考虑多个关键技术,包括能源预测、能源优化调度、智能控制等。

2.1 能源预测技术能源预测是MEMS的基础,它涉及到对风能、太阳能等可再生能源的预测。

准确的能源预测能够为能源调度提供重要的决策依据。

- 短期预测:主要针对未来几小时到几天的能源产量进行预测,通常采用统计学方法和机器学习算法。

- 长期预测:主要针对未来几周到几个月的能源产量进行预测,通常采用气候模型和季节性分析方法。

2.2 能源优化调度技术能源优化调度是MEMS的核心,它涉及到如何在满足负荷需求的前提下,实现能源的最优分配和使用。

微电网中能量管理与控制

微电网中能量管理与控制

微电网中能量管理与控制随着能源消费的不断增长和能源供给方式的多样化,微电网的重要性不断增加。

微电网是一种基于本地化能源供给和需求管理的能源模式,具有很强的可靠性、灵活性和防灾性,能够为用户提供高质量的电能供应。

微电网中的能量管理和控制是微电网运行的核心,对于微电网的使用者来说,它可以帮助用户更好地理解自己的能源消耗情况,更加有效地管理和控制能源消费,实现低碳环保的目标。

一、微电网的基本结构微电网的基本结构由四个部分组成:第一是微电网底层的能源发电系统,主要包括太阳能发电、风能发电和燃料电池发电等;第二是能源储存系统,可以存储多种能源形式如电能、氢气和液态天然气等;第三是能源管控系统,实现对能源储存系统和能源发电系统的监测和控制;第四是网侧负载系统,包括微电网内部的负载和微电网对外部的负载供给。

二、微电网能量管理微电网能量管理是针对微电网底层的能源发电系统、能源储存系统和网侧的负载系统,实现对其能量采集、储存和分配的全面管理。

为了实现微电网能量管理的目标,需要建立清晰的能源管理体系,根据不同的用电需求量制定不同的能源分配计划。

此外,还需要对微电网各个部分的工作情况进行精细的监测和控制,以保证微电网的运行效率和稳定性。

1. 能源采集管理能源采集是微电网能源供给的基础,需要对太阳能、风能、水能等能源采集系统进行充分的管理。

在进行能源采集管理时,需要注意一下几个方面:(1)太阳能发电管理:太阳能发电是目前微电网中最常用的能源采集方式之一,因此我们需要管理太阳能电池板、逆变器和电池等组成的太阳能系统,以保证它们的高效稳定运行。

(2)风能发电管理:风能发电是指通过风力驱动发电机,利用风能生成的电能,对于微电网的能源供给有着重要的意义。

风能系统包括风力涡轮发电机、风速检测系统和电子控制单元等。

在风速较弱或较强情况下,需要通过风速监测系统对风轮的转速进行监控,以保证风能系统的运行稳定性和安全性。

(3)水能发电管理:水能发电是指利用水流的动能与势能,通过水力发电机将能量转换成电能的发电方式。

微电网能量管理系统研究与应用

微电网能量管理系统研究与应用

微电网能量管理系统研究与应用随着能源需求的不断增长,传统的能源供应模式已经无法满足人们的需求。

微电网成为了一种新型的能源供应模式,它可以将分布式能源资源与传统能源资源有机地结合起来,提供更为可靠、高效、绿色的能源供应方案。

然而,为了实现微电网的最优功率管理、最优化的能源控制和更完善的智能化控制,微电网需要一种能量管理系统。

本文将从微电网能量管理系统的概念、发展和应用等方面进行探讨。

一、微电网能量管理系统的概念微电网能量管理系统是指通过集成控制软硬件系统和先进的能源管理技术,对微电网的发电、负荷、储能等资源进行有效的分配和优化管理的系统。

它可以整合不同类型和容量的能源资源和存储设备,实现电力、热力、气力和水力之间的平衡和优化,为微电网系统提供可靠的能源供给,同时减少能源浪费,促进能源的高效利用。

二、微电网能量管理系统的发展随着微电网技术的不断发展,微电网能量管理系统也得到了越来越广泛的应用。

早期的微电网能量管理系统通常采用基于规则的控制策略,通过代码编写实现对微电网的监控和控制。

这种方法可行,但是功能较为单一,且缺乏较高的智能化控制能力,不足以满足现代微电网技术的需求。

随着计算机技术、通信技术和控制技术等的快速发展,微电网能量管理系统逐渐趋于完善。

现代的微电网能量管理系统通常采用智能化控制策略、云技术和大数据技术等多种技术手段实现对微电网的最优化管理。

比如说,基于深度学习的微电网能量管理系统可以通过模拟、学习微电网系统的运行规律,自主地智能控制微电网的发电、负荷、储能等资源分配,实现最优化的能源管理。

三、微电网能量管理系统的应用微电网能量管理系统的先进性和高效性,使得它在人们的生产和生活中得到了广泛的应用。

其中,下面列举了微电网能量管理系统的最主要应用领域:1、地区电网针对地区电网的微电网能量管理系统可以实现对电网各个节点的监测和控制,优化每个节点的能量供应和消耗,从而满足电量平衡和电能质量的要求。

微网系统的能量管理与控制技术研究

微网系统的能量管理与控制技术研究

微网系统的能量管理与控制技术研究随着近年来能源危机的严峻形势,节能减排已经成为了一种全球性的趋势。

而在能源领域中,微型电力系统也成为了一种备受重视的领域。

而在这其中,微网系统的能量管理与控制技术的研究显得尤为重要。

微网系统是一种由多个分布式能源资源组成的、能够随时响应用户需求并通过互联网所连接的新型电力系统,是一种替代传统电力系统的新型构架。

因此,本文将从微网系统的概念、微网系统的特点、微网系统的能量管理与控制技术、以及微网系统未来的发展四个方面来进行介绍。

一、微网系统的概念微网系统是由多个分布式能源资源组成的、能够随时响应用户需求并通过互联网所连接的新型电力系统。

它是将分散的小型电力系统联成一个整体,达到的是综合效益最大化的能源管理体系。

微网系统与应用无线传感器网络的智能电网系统有很多相似之处,但是微网系统的规模较为小型,它的基本功能是为用户提供合理的电力供应以及根据需求进行决策支持。

微网系统在一定程度上能够解决新能源并网和储能电站运营管理等具体问题。

二、微网系统的特点1. 灵活性较高:微网系统的各种能源资源都可以进行管理,其天气、用户加载等因素可能会对电力需求产生较大影响,因此对于其中的不同部分,都需要进行数据的管理、控制、监测和预测。

2. 自主性较强:微网系统的运行可以从内部突破,安全性水平较高。

3. 高效性:微网系统的高效率体现在它可以通过管理和控制大幅度降低客户的用电成本,同时其内部的多能源型电网络、网间互联才能较好地适应分布式能源应用的需求。

三、微网系统的能量管理与控制技术微网系统的能量管理与控制是微网系统发展的重要研究方向之一,其核心是充分整合各种分布式能源,并通过交互式的能量管理解决微网系统中的电力问题。

在运行过程中,微网系统要面对的主要问题是储能电站的储能能量电力管理、负载的自适应管理及其电力需求、电压的恢复管理现原材料资源的节约利用、改善环境和能源保护等。

微网系统的能量管理与控制技术主要包括:能量监测系统的建立、能量管理策略、能量优化调度、能量储存等技术,通过这些技术来实现微网系统的能量有效管理。

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微电网能量管理系统相关资料微电网采用了大量的现代电力电子技术将光伏发电、风电、燃气轮机、燃料电池、储能设备等微电源装置并在一起,直接接在用户侧,构成规模较小的分散的独立系统。

对于大电网来说,微电网可被视为电网中的一个可控单元,由于电力电子器件的高反应特点,它可以迅速满足外部输配电网络的需求。

另外,对用户来说,由于微电网的分布特点,可以维持本地电压稳定、增加本地可靠性、降低馈线损耗、通过利用余热提高能量利用的效率及提供不间断电源等,能够满足他们特定的需求。

在接入电网问题上,微电网的入网标准不针对各个具体而分散的微电源,只针对PcC(微电网与大电网的公共连接点)。

微电网不仅解决了分布式电源单机接入成本高的问题,还充分发挥了分布式电源的各项优势,并且为用户带来了其它多个方面的效益。

微电网能量管理系统的主要管理对象:1.分布式电源微电网中的分布式电源包括燃料电池、微型燃气轮机、柴油发电机、热电联产系统、风电、光伏等。

其中,热电联产系统通过燃料电池、微型燃气轮机或其他燃机在发电的同时提供热能,能量利用率超过 80%,在微电网中具有较好的应用前景。

不同类型的电源通过整流器和逆变器等电力电子设备将不同频率的电能平滑地转换为相同频率的交流或直流电能。

通过控制逆变器可以控制分布式电源的输出,让分布式电源按指定的电压和频率(U/f 控制)或有功和无功(PQ控制)输出。

这些基于逆变器的控制方式支撑着微电网系统的总体控制策略。

分布式电源按可控性分为不可调度机组和可调度机组。

风电、光伏的发电主要取决于自然环境,具有随机性和波动性,属于不可调度机组,其具有一定的可预测性,但目前仍具有较大的预测误差。

而燃料机组如微型燃气轮机、燃料电池、柴油机属于可调度机组,微电网能量管理系统需要预测风电、光伏的出力,并根据预测出力、燃料机组油耗、热电需求等制定可调度机组的调度计划。

2.储能系统储能系统在微电网中得到了广泛的应用,适合微电网的储能技术主要有蓄电池、飞轮、超级电容。

蓄电池具有电能容量大、能量密度大、循环寿命短等特点,在并网时起削峰填谷和能量调度的作用,在孤网时常作为中心存储单元,维护微电网的频率与电压稳定。

飞轮具有较大的能量密度、较高的功率输出和无限的充放电次数,常用来平抑微电网中的瞬时功率波动。

超级电容具有功率密度大、循环寿命长、能量密度低等特点,但相对于其他 2种储能技术具有较高的成本。

由于具有较低的惯性、储能系统在微电网中可以平抑可再生能源和负荷的功率波动,维护系统的实时功率平衡,同时能在微电网并网与孤网状态切换时提供瞬时的功率支撑,维持系统稳定。

储能系统一般通过逆变器接入微电网,采用U/f 控制和 PQ控制,接受微电网能量管理系统的指令来决定工作方式和发电功率。

储能系统的管理目标取决于微电网的工作方式。

在并网模式下,其主要是确保分布式电源的稳定出力,容量充足时可以起削峰填谷和能量调度的辅助作用;在孤网模式下,储能系统主要是维护系统稳定,减少终端用户的电能波动。

为了使微电网在紧急情况下仍能运行,微电网的负荷一般分级管理,主要分为关键负荷和可控负荷。

关键负荷为需要重点保护电力供应的负荷;而可控负荷在紧急情况下可以适当切除,在正常情况下也可以通过需求侧管理或者需求侧响应达到优化负荷使用、节能省电的目的。

比如一栋楼在不影响用户满意度的情况下可以通过调节供热通风与空气调节HV AC系统或者照明系统来达到节能的目的。

微电网负荷侧的管理是微电网能量管理中的重要部分。

随着电动汽车的普及,充电电动汽车PEV 和混合充电电动汽车PHEV在微电网中得到了广泛的应用。

PHEV 和PEV既可以随时随地从电网中充电,又可以通过汽车到电网V2G技术向电网输电,具有可控负荷和电源的双重身份,这类负荷的大规模接入将给微电网能量管理系统增加难度。

微电网能量管理系统的基本功能微电网能量管理系统具有预测可再生能源机组出力、优化燃料机组发电、安排储能充放电、管理可控负荷、维持系统稳定等功能。

微电网能量管理系统主要有 4 个功能模块:人机交流模块、数据分析模块、预测模块、决策优化模块。

一些外部信息如设备信息、天气预报等通过数据接口传递给微电网能量管理系统,同时微电网能量管理系统也通过接口与分布式电源互相交换信息。

人机交流模块主要负责人与能量管理系统的交流,其采用可视化人机接口,并提供一个统一的图形平台。

通过人机界面可以查看微电网的拓扑结构和所有电气元件的接入情况,并能实时操作开关与刀闸的状态,控制微电网的工作方式。

监测系统采集的电压、电流、有功、无功、温度等实时数据将在图形系统中显示。

通过对人机界面的监视,工作人员可以实时了解微电网系统、后台系统和通信系统的运行工况。

系统的运行信息将通过文字、图形、声、颜色等多种方式在人机界面中显示。

数据分析模块将系统采集的实时数据、各种操作日志以及预测数据存储到系统的数据库当中。

其历史服务功能按照不同的存储周期和预先设定的存储策略将实时数据写入数据库中,并负责日、月、年统计量的统计工作。

报表分析功能将历史数据和预测数据灵活地组织到表格中,形成实时、日、月、年等历史统计表和预测误差统计报表,可统计最大值、最小值、平均值等,同时具有打印和表格编辑功能。

预测模块是微电网能量管理系统的一个重要模块。

为了优化分布式电源的发电调度,需要对未来某段时间内的负荷、可再生能源、市场电价进行预测。

根据调度计划的时间尺度不同,通常有短期(1d 至1 周)预测和超短期(分钟级或几小时内)预测。

短期预测可以采用离线的方式,而超短期预测通常需要在线预测并实时滚动。

预测所需要的基础数据主要为系统采集的历史数据,预测结果每隔一定的时间段传送回微电网能量管理系统。

决策优化是微电网能量管理系统的核心模块。

该优化系统根据负荷和可再生能源的预测值、用户的用电需求、调度规则、市场电价等信息决策分布式电源的发电调度、从电网的购电计划、储能的出力分配、负荷的安排。

该决策需要满足一系列约束条件以及控制目标,如满足系统中的热电负荷需求,确保微电网与主网系统间的运行协议,尽可能使能源消耗与系统损耗最小,使分布式电源的运行效率最高。

优化决策模块还能提供微电网系统故障情况下孤岛运行和重合闸的逻辑与控制方法等,保障微电网的高效稳定运行。

微电网能量管理系统的控制系统:从微电网能量管理系统的控制结构来看,微电网可以分为集中式控制和分散式控制。

1集中式控制结构:集中式控制一般由中央控制器和局部控制器构成,其中,中央控制器通过优化计算后向局部控制器发出调度指令,局部控制器执行该指令控制分布式电源的输出。

文献给出了一种 3 层结构的典型集中式能量管理系统,其 3层结构分别为市场和配电网中心、中央控制器、局部控制器。

市场中心负责电力市场和微电网之间的信息交流。

配电网中心负责微电网与主网之间的信息交流。

中央控制器是微电网能量管理系统的核心单元,其负责上层系统与底层单元的信息交流。

一方面,中央控制器要满足配电网的负荷需求,参与电力市场,监测系统运行,维护系统稳定,处理微电网工作模式的转换;另一方面,中央控制器要根据局部控制器传来的机组信息、市场和配电网中心的信息,在各种机组约束和物理约束条件下,以系统网损最小、利润最大等为控制目标安排分布式电源的功率分配,并将指令传递给局部控制器。

集中式控制的优点是:有明确的分工,较容易执行和维护;具有较低的设备成本,能控制整个系统;目前使用得比较广泛,技术上更加成熟。

其缺点是:随着分布式电源的增加&要求中央控制器有较强的计算处理能力,同时对其通信能力也有较高的要求;一旦中心单元故障,整个系统面临瘫痪的风险;分布式电源不能即插即用,不容易拓展应用。

这些缺点成为这种模式的发展瓶颈。

2分散式控制结构:分散式控制是微电网能量管理系统的另一种控制方式。

分散式控制方式下,微电网中的每个元件都由局部控制器控制,每一个局部控制器监测微源运行状况,并通过通信网络与其他的局部控制器交流。

局部控制器不需要接收中央控制器的控制指令,有自主决定所控微源运行状况的权力。

由于局部控制器仅需要与邻近的设备通信交流,其信息传输量比集中式控制要少;其计算量也分担到各个局部控制器当中,降低了中央控制器的工作负担。

中央控制器在分散式控制结构中主要负责传递上层系统的负荷和电价信息,以及在紧急事件或故障情况下从系统层面上操控局部控制器。

分散式控制的优点是:中央控制器的计算量得到了大幅的削减;如果中央控制器故障,系统仍然能够运行;其分散式的控制模式保证了分布式电源即插即用的功能;适用于大规模、复杂的分布式系统。

其缺点有:由于局部控制器有较大的自主权,其存在安全方面的隐患,较难及时检测和维修;分布式电源的平滑控制依赖于局部控制器之间的交流,需要设计一种有效的通信拓扑结构;其局部控制器之间的交流可能需要更长的时间达成协议;由于此种控制方式相比传统的主从式控制有较大的通信变革,在实际当中还面临较大的设备投资和复杂的通信要求。

这使得这种较有潜力的控制方式仍然需要深入研究。

集中式和分散式控制方式都有中央控制器和局部控制器,只是分散式控制弱化了中央控制器的主导功能,通过强化周边通信,将控制权力分散到局部控制器。

中央控制器和局部控制器甚至配电网中心在管理系统中均扮演着一定的角色,多代理系统这一概念可以较好地模拟这一特定功能的角色。

多代理系统具有较好的灵活性与可扩展性,既可以设计成集中式控制,又可以设计成分散式控制,在微电网的能量管理和控制领域受到了关注。

多代理系统的能量管理策略主要有基于市场交易的竞争协调和基于各种智能算法的优化调度。

基于市场交易的多代理系统模拟电力市场环境,由各分布式电源代理和负荷代理根据成本和需求进行投标,中央控制代理经过决策确定最后的出力状况。

基于智能算法的优化调度类似于传统的集中式控制,其根据各代理申报的情况以特定的目标进行优化计算来确定各微源的发电安排。

微电网能量管理系统的机遇与挑战目前微电网能量管理主要采用集中式控制,随着技术的成熟,分散式控制将逐渐成为微电网能量管理控制结构的发展方向。

分散式控制使得分布式电源能够即插即用,任何分布式电源或储能设备在任何时间都可以连接到微电网中,大幅提高了用电的灵活性。

微电网能量管理系统对微电网的使用便利性和高效性起着重要的作用。

由于微电网的特殊性,微电网的能量管理依然面临一系列挑战,主要有以下 3 个方面。

1 微电网中可再生能源如风电、光伏出力受自然环境的影响,具有间歇性、波动性和可预测性差等特点。

微电网能量管理系统的设计当中需要考虑这些随机因素的影响。

另一方面,随着可控负荷形式的增多,可控负荷如 PEV 可以随时随地连接到微电网中,这增加了微电网负荷侧时间和空间上的不确定性。

微电网能量管理系统在需求侧的管理中需充分考虑到这些不确定性因素。

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