微网能量管理系统

DMS的主要作用
当微网与配网连接运行时，其不仅可以从主网获取功率，在需要时 还可以向主网输出功率，且微网与主网之间的交互功率在一定程度上 是可调的，这与传统配网中负荷为单向的所不同，为此可将微网与主 网间的交互功率作为调节量参与到配网能量管理中，形成含微网的配 电网能量管理。
MGCC
MGCC即微网的中心控制器，主要负责微电网能量管理，为微网系 统运行提供优化功能。它根据波动能源（如太阳能、风能）预测结果 以及优化调度策略，针对每个发电单元产生优化的发电计划，使系统 的发电、用电功率达到平衡，并将优化后的指令传送到各基层控制器 （MC,LC）。
有功优化调度模型
目标函数
min
N
F(P)
i1
C f (Pit ) COM (Pit )
CM
(Pt grid
)
M k 1
k
N
ik Pit
i1
Pt gridk grid
排污治理费用 与主网间功率交互费用 运行维护费用 能耗成本
有功优化调度模型
约束条件
1）功率供需平衡约束
N
i1
分布式储能：蓄电池、飞轮、超级电容器
集中控制式微网结构
PCC MV
MGCC
馈线3
LC
LC
LC
MC
DC AC
LC
微型燃气轮机（MT）
LC
负荷
LC
MC
AC DC
光伏发电（PV）
SD
馈线2
馈线1 LV
MC
LC LC
LC
LC
MC
AC DC
燃料电池(FC)
柴油发电机(DG)
MC
AC DC
LC MC
风力发电机(WT)
蓄电池
图为集中控制式微网一般结构，其控制关系可分 为三层
➢ 基层控制器（ MC , LC -- ） Micro Source Controller , & Load Controller ➢ 微网中心控制器（MGCC，Micro Grid Central ) Controller ➢ 配网能量管理系统（DMS,Distribution Management ） System
Pit
Pt grid
PPtV
PWtT
(PLt
Pt batt
)
0
2)可调度分布式微源容量约束
P min i
Pit
P max i
3）微网与主网间能够交互的最大容量约束
P P P min
t
max
grid
grid
grid
4）储能单元必须时刻满足存储容量约束，对蓄电池
SOCmin SOC(t) SOC max
计算下一时刻
的
SOCt
1
,U
t 1 batt
在图示运行策略下，当风光功率满足负荷后还有剩余功率时，对蓄电 池充电，而当风光功率不足时，首先由蓄电池放电供给负荷，这样， 在满足负荷需求的情况下利用储能装置将多余的电能存储起来，而在 风速较低或光照强度较弱时再通过储能装置放电供给负荷，从而可提 高可再生能源利用效率，同时，由于每次决策之前都对蓄电池状态 （SOC）进行检测，防止对蓄电池过充电或过放电，实现了对蓄电池的 有效管理。
微网运行控制策略 开始
环境温度、太阳辐照度预测，风速预测，负荷预测
根据光伏功率输出模型计算得PPV,根据风机功率 输出模型计算得PWT，由负荷预测得PL
否
Pnet =PL -PPV -PWT 0 ?
是
是
SOCt SOCmax ?
否
否
SOCt SOCmin ?
是
对蓄电池充电，是否
否
能完全吸纳 Pnet ？
It batt
0.2Cb' att
5）分布式微源有功功率输出变化率限制
Pi t
P t 1 i
PU
P t 1 i
Pi t
PD
谢谢！
江全元 浙江大学电气工程学院
微网的概念
微网是由各种分布式电源、储能单元、负荷以及控制保护系统组成的 集合，通过相关控制装置间的协调配合，为负荷提供较高可靠性和高 质量电能和热能，根据实际情况，其容量一般为数千瓦至数兆瓦，通 常接在中低压配电网络中。
分布式电源：风力发电、光伏发电、微型燃气轮机、燃料电池、柴油 发电机、小水电等
是
首先对蓄电 池充电，再 将不能吸纳 的功率送入
电网
Pnet 全部
用于对蓄 电池充电
将 Pnet
送入主网
对蓄电池以恒定电流 充电（对应充电功率
为Pch），再由 主网+MT+FC+DG优化
调度Pnet+Pch
蓄电池是否能
是Leabharlann Baidu
完全供给Pnet ？
否
由主网 +MT+FC+DG 优化调度Pnet
由蓄电池 供给Pnet
LC，即基层负荷控制器，在一些紧急情况下根据MGCC传送的指令切负 荷
微网两种运行模式
微网可以有两种运行模式 （1）并网运行
在这种情况下，MGCC
• 与DMS，MC，LC进行信息交互
• 根据风光等可再生能源发电预测结果及负荷预测结果进行优化调度， 确定各发电单元的发电计划，使整个微网经济运行，实现微网运行效 益最大化。
（2）在主网发生故障时与主网断开而独立运行
在这种情况下，MGCC
• 改变某些发电单元的控制模式（从功率调度模式到频率控制模式）
• 适当切负荷，提高暂态稳定性，在微网独立运行稳定后再逐渐恢复 负荷
• 进行独立运行微网的优化调度
对储能单元的管理
微网中存在储能单元，如蓄电池。由于可再生能源发电的随机性、 波动性特点，如果不对蓄电池的充放电进行有效管理，可能导致蓄电 池过充电或过放电等现象，这直接影响蓄电池的循环使用寿命，增加 微网系统运行维护成本，降低系统运行可靠性。因此，在微网系统的 能量管理中，对蓄电池的管理为一重要部分，为此先设计结合蓄电池 管理的微网运行控制策略
MC & LC
MC，即基层微电源控制器，集成在各个微电源逆变器中，它们按照来 自MGCC的指令控制主要完成如下功能：
（1）稳定性控制，包括馈线潮流、电压及频率控制； （2）系统运行状态从并网到离网（或反之）的自动元绛切换控制； （3）PQ控制，即有功无功控制； （4）紧急事件发生时可提供适当保护。