【微电网】_智能微电网能量管理系统的设计与实现
智能微电网的调度与控制
智能微电网的调度与控制智能微电网是一种基于分布式能源资源和智能调度控制技术的现代化电力系统，它具有高效、可靠、环保等诸多优点。
随着社会经济的不断发展和环境问题的日益凸显，智能微电网作为一种新型的电力供应方式，正在逐渐受到人们的关注和重视。
一、智能微电网的基本概念智能微电网是指一种小规模的、近距离供电的电力系统，通常由多种分布式能源资源、能量存储设备和智能调度控制系统组成。
其主要特点包括资源多元化、供电可靠性高、环境友好等。
智能微电网的基本工作原理是利用先进的通信和控制技术，实现对电力系统中各种设备的统一调度和管理，以提高系统的运行效率和经济性。
同时，智能微电网还可以实现与主电网的互联互通，以实现电力资源的共享和优化利用。
二、智能微电网的调度与控制技术1. 电力系统的调度管理智能微电网的调度管理是指通过对各种设备的运行状态进行监测和控制，实现对电力系统的灵活调度和优化配置。
其中，智能微电网的调度管理主要包括负荷预测、发电计划、存储能量管理等内容。
在负荷预测方面，智能微电网可以通过对用户用电行为的数据分析和建模，实现对未来负荷的精确预测，从而为发电计划和设备运行提供参考依据。
而发电计划则是通过对各种发电设备的性能参数和运行条件进行分析和优化，确定最佳的发电方案，以满足用户需求和系统运行要求。
此外，存储能量管理是智能微电网调度管理的另一个重要方面。
通过合理地配置储能设备和优化其运行策略，可以实现对系统中电能的储存和释放，以提高系统的供电可靠性和经济性。
2. 智能控制技术的应用智能微电网的智能控制技术是实现对系统运行状态实时监测和控制的关键。
其中，智能微电网的智能控制技术主要包括数据采集、通信技术、控制算法等内容。
数据采集是智能微电网智能控制技术的第一步，通过对系统中各种设备的状态和性能参数进行实时采集和监测，可以为系统控制提供准确的数据支持。
通信技术则是实现各种设备之间的信息交互和协调，以实现对系统整体运行的统一调度。
微电网能量管理与控制策略ppt课件
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一、我国微电网的发展方向
对内：有效接纳分布式电源
包容性 对外：与大电网兼容并提高辅助增值服务
技术上：包容发配用等多方面的先进电力技术
灵活性
可控，灵活调度，可作为备用电源 运行模式切换灵活
定制性
通过对负荷分级，实现分级供电 满足不同用户的多种供电需求
经济性
有利于微网用户的利益 有利于微网建设商的利益
自治性
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三、单个微电网控制策略
对于输出功率随机的电源，一般需要采用PQ控制，达到能 源最大利用率。
对于功率可调的电源，控制比较容易，可以实现V/f的调 整和控制，可用于保证微电网频率和电压的稳定性。
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一、微电网的发展目的
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三、微电网控制策略
所有的控制方法都应当满足下列要求： 1、新的微电源的接入不对大系统造成威胁; 2、能够自主的选择系统运行点; 3、平滑与大电网联网或解耦; 4、对有功、无功可以根据动态的要求进行独立的 结构控制。
微电网解决方案 四方
微电网解决方案四方1. 引言随着能源需求日益增长和可再生能源的发展，微电网成为解决能源供应问题的一种可行方案。
微电网是由多个分布式能源资源（DER）组成的小型电力系统，可以独立运行或与主电网互联，在能源供应和可靠性方面提供了更好的灵活性。
本文将介绍四个方面的微电网解决方案：能源管理、智能电网技术、电池储能和智能微电网控制。
2. 能源管理微电网的能源管理是确保稳定供电的关键。
能源管理系统（EMS）通过实时监测和控制能源流动，确保微电网内部各种能源资源的最佳利用。
主要功能包括能源发电控制、能源存储管理和能源供需平衡。
通过合理配置和控制能源资源，能源管理系统可以优化能源利用效率，降低能源消耗，并确保微电网内的电力供应稳定可靠。
3. 智能电网技术智能电网技术在微电网中扮演着重要角色。
智能电网通过先进的通信和控制技术，实现对微电网内部各个组件的集成和协调。
这些组件包括分布式能源资源、储能系统、电动汽车充电桩等。
智能电网技术可以实现对能源的灵活调度，提高系统的可靠性和效率。
此外，智能电网技术还可以实现与主电网的互联，实现双向能量流动。
4. 电池储能电池储能是微电网中的重要组成部分。
借助电池储能系统，微电网可以在需求高峰时段储存过剩的电力，并在需求低谷时段释放电力供应。
电池储能系统具有快速响应、高效率和低环境影响等优点，在微电网的能量管理中起到关键作用。
此外，电池储能系统还可以储存可再生能源，以便在没有太阳能或风能时提供持续的电力供应。
5. 智能微电网控制智能微电网控制是确保微电网运行平稳和可靠的关键。
通过智能微电网控制系统，可以对微电网内的各个组件进行监测和控制。
该系统可以实施智能能源调度策略，动态管理微电网中的能源流动。
此外，智能微电网控制系统还能够实现对微电网内部各设备的优化控制，以提高系统效率和可靠性。
6. 总结微电网作为一种可行的能源供应方案，具有更好的能源管理能力、智能电网技术、电池储能和智能微电网控制等优势。
智能微电网简介
02
智能微电网的结构与组 成
结构
分布式电源接入
智能微电网通过分布式电源接 入，实现能源的分散式生产和
消费。
能量管理系统
能量管理系统是智能微电网的 核心，负责协调和控制微电网 内各种设备的运行。
储能系统
储能系统用于储存和释放电能 ，以平衡微电网内的供需关系 ，提高能源利用效率。
监控与控制系统
监控与控制系统负责对微电网 的运行状态进行实时监测和控
园区能源的高效管理和利用。
技术架构
工业园区智能微电网通常包括分布式能源、储能设备、智 能控制中心和用电管理系统等部分。
应用效果
工业园区智能微电网能够提高工业园区用电的可靠性和经 济性，同时减少碳排放和能源浪费。
05
智能微电网的发展趋势 与挑战
发展趋势
分布式能源的集成 智能化管理
能源互联网的融合 绿色环保
技术架构
岛屿智能微电网通常包括分布式能源、储能设备、智能控制中心和用电管理系统等部分。
应用效果
岛屿智能微电网能够提高岛屿用电的可靠性和经济性，同时减少对传统电网的依赖和碳 排放。
案例四：工业园区智能微电网
概述
工业园区智能微电网是一种针对工业园区的智能电网解决方案 ，通过集成分布式能源、储能设备和智能控制技术，实现工业
技术挑战
高效储能技术
智能微电网需要解决储能技术的效率、寿命和成 本问题，以满足能源调度和平衡需求。
优化调度算法
研发更高效、智能的调度算法，以实现微电网的 优化运行和能源分配。
ABCD
通信技术
建立高效、可靠的通信系统，实现微电网各节点 之间的信息交互和远程控制。
并网标准与规范
制定统一的并网标准与规范，确保智能微电网的 安全、稳定运行。
智能微电网简介
一、工作原 理及组成
微电网能量管理系 统各模块间关系：
一、工作原理及 组成
微网强弱电系统间的关系
二、发展及 应用情况
单击此处可添加副标题
国外发展情况： 美国：
○ 美国是最早提出了微电网概念的国家，在世界 微电网的研究和实践中居于领先地位，拥有全 球最多的微电网示范工程。美国微电网示范工 程地域分布广泛、投资主体多元、结构组成多 样、应用场景丰富，主要用于集成可再生分布 式能源、提高供电可靠性及作为一个可控单元 为电网提供支持服务。
一、工作 原理及组 成
微电网能量管理系统的特点： 管理范围小； 管理电源多（风电，光伏，储能电池等）； 管理情况复杂（并网运行、离网运行及过渡过程等）； 对稳定性的要求高，要求恒压、恒频； 微电网能量管理系统的组成： 发电功率预测模块； 微网需求侧管理模块； 微网储能管理模块； 微网潮流计算模块； 微网无功电压优化模块； 威望经济运行优化模块。
边远地区微电网：
利用可再生资源，解决边远地区供电困难的 问题、保护生态环境、降低供电成本。
范例：西藏日喀则吉角村微电网；青海玉 树杂多光伏储能微电网
二、发展及应用情况
海岛微电网：
解决海岛限时供电的窘境， 降低供电成本。
范例：广东珠海东澳岛智能 微网；三沙市 永兴岛微电网
二、发展及应用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ况
○ 美国研究的侧重点是如何利用微电网提高电能 质量和供电可靠性量。
二、发展及应用情况
欧洲： ➢ 欧洲重视可再生清洁能源的发展，是开展微电网研究和示范工程较早的
地区，1998年就开始对微电网开展系统的研发活动。欧盟的众多高校 和企业，针对分布式能源集成、微电网接入配电网的协调控制策略、经 济调度措施、能量管理方案、继电保护技术，以及微电网对电网的影响 等内容开展重点研究，目前已形成包含分布式发电和微电网控制、运行、 保护、安全及通信等基本理论体系，相继建设了一批微电网示范工程。
电力行业智能电网技术实施方案
电力行业智能电网技术实施方案第1章引言 (3)1.1 背景与意义 (3)1.2 目标与范围 (3)1.3 技术路线与实施方案 (4)第2章智能电网技术概述 (4)2.1 智能电网定义与特征 (4)2.2 智能电网关键技术 (5)2.3 国际智能电网发展现状与趋势 (5)第3章电力系统信息化 (6)3.1 信息采集与传输技术 (6)3.1.1 传感器技术 (6)3.1.2 数据采集与处理技术 (6)3.1.3 通信网络技术 (6)3.2 信息处理与分析技术 (6)3.2.1 数据挖掘技术 (6)3.2.2 人工智能技术 (6)3.2.3 云计算技术 (6)3.3 信息安全技术 (7)3.3.1 网络安全技术 (7)3.3.2 数据安全保护技术 (7)3.3.3 安全管理技术 (7)第4章分布式能源与微电网 (7)4.1 分布式能源概述 (7)4.1.1 分布式能源发展背景 (7)4.1.2 分布式能源分类 (7)4.1.3 分布式能源优势 (8)4.2 微电网技术 (8)4.2.1 微电网结构 (8)4.2.2 微电网运行模式 (8)4.2.3 微电网关键技术 (8)4.3 分布式能源与微电网应用案例 (9)4.3.1 案例一：某城市商业综合体分布式能源项目 (9)4.3.2 案例二：某工业园区微电网项目 (9)4.3.3 案例三：某海岛微电网项目 (9)第5章电力系统自动化 (9)5.1 电力系统自动化技术概述 (9)5.2 远动与遥控技术 (9)5.3 故障检测与隔离技术 (10)5.4 配电网自动化技术 (10)第6章电力市场与需求侧管理 (10)6.1 电力市场概述 (10)6.1.1 电力市场结构 (10)6.1.2 电力市场运行机制 (10)6.1.3 电力市场发展趋势 (11)6.2 需求侧管理技术 (11)6.2.1 负荷控制 (11)6.2.2 能效管理 (11)6.2.3 储能技术 (11)6.2.4 分布式能源 (11)6.3 电力市场与需求侧管理应用案例 (11)6.3.1 需求响应项目 (11)6.3.2 储能系统应用 (11)6.3.3 分布式能源接入 (12)6.3.4 合同能源管理项目 (12)第7章电力系统稳定性与优化 (12)7.1 电力系统稳定性分析 (12)7.1.1 小干扰稳定性分析 (12)7.1.2 大干扰稳定性分析 (12)7.1.3 电压稳定性分析 (12)7.2 电力系统优化技术 (12)7.2.1 混合优化算法 (12)7.2.2 随机优化算法 (12)7.2.3 分布式优化算法 (13)7.3 电力系统稳定性与优化应用案例 (13)7.3.1 案例一：智能电网频率稳定性优化 (13)7.3.2 案例二：电力系统电压稳定性优化 (13)7.3.3 案例三：含分布式能源的电力系统稳定性优化 (13)7.3.4 案例四：电力系统暂态稳定性优化 (13)第8章智能电网设备与技术 (13)8.1 智能电网设备概述 (13)8.2 智能开关设备 (13)8.3 智能变压器 (14)8.4 智能电网监测与控制设备 (14)第9章智能电网建设与运维 (14)9.1 智能电网建设策略与规划 (14)9.1.1 建设策略 (14)9.1.2 建设规划 (15)9.2 智能电网施工与验收 (15)9.2.1 施工过程管理 (15)9.2.2 验收标准与方法 (15)9.3 智能电网运维与管理 (15)9.3.1 运维管理体系 (15)9.3.2 运维关键环节 (16)9.3.3 管理信息化 (16)第10章智能电网技术发展趋势与展望 (16)10.1 智能电网技术发展趋势 (16)10.1.1 分布式能源的广泛应用 (16)10.1.2 大数据与人工智能技术的融合 (16)10.1.3 电力电子技术的不断创新 (17)10.1.4 通信技术的进步 (17)10.2 智能电网技术挑战与解决方案 (17)10.2.1 安全挑战 (17)10.2.2 技术整合挑战 (17)10.2.3 成本挑战 (17)10.3 智能电网未来展望与应用前景 (17)10.3.1 提高能源利用效率 (17)10.3.2 促进新能源发展 (17)10.3.3 拓展电力市场 (18)10.3.4 提升电力系统安全稳定性 (18)第1章引言1.1 背景与意义我国经济的快速发展和能源需求的持续增长，电力行业正面临着前所未有的压力与挑战。
微电网群远程运维系统设计及实现
微电网群远程运维系统设计及实现摘要：微电网因其良好的间歇性能源消纳能力得到了快速发展，然而微电网多数地处偏远或海岛地区，如何运维成为一个困扰运行单位的难题。
本文以贵港市三里一中微电网群实施远程运维为例开展研究，设计了远程运维系统部署架构，开发微电网群远程运维系统软件，建立故障特征库与故障代码，并可在智能终端获取故障信息。
该系统通过采集机房、配电房的环境参数及微电网群的运行数据，归纳并分析微电网群运行控制系统故障记录及处理情况，实现微电网群运维关键状态数据监测，为运维人员提供检修准备及处理依据。
关键词：微电网群；远程运维系统；工程调试0 引言微电网解决了多类型分布式电源的并网问题，有效的利用分布式电源，并且可以独立运行。
随着微电网的发展，由局部范围内的多个微电网互相联结形成微网群，有利于微电网间的协调控制，提高整体运行稳定性和经济性。
微电网群具有控制实时性高、通信可靠性高等特点，并且通常要求无人值班，使得远程运维系统开发尤为重要[1]。
近年来，远程运维系统在电力行业中的应用已逐步成熟，如今，在国内外的电气市场上，已出现了针对各场所或设备的远程运维技术的应用，例如，在变电站、配电室、机房等场所中，或电机、继电保护装置等设备上，都有远程运维技术的出现[2~14]。
三里一中微电网群位于广西贵港市三里镇第一中学，该系统既是线路末端又属于偏远郊区，为了更好开展微电网运行与维护，提高当地供电服务水平、减少运维人员工作量，广西电网公司贵港供电局开展了远程运维系统建设研究工作，并开发了基于云平台的微电网群远程运维系统，具备实时数据展示、告警推送和定时运维的功能。
值班人员可实时监测机房内环境及各电气设备的数据：当某参数超出安全限值时，系统可发出警告；系统通过分析所监测的数据，可通知运维人员进行控制维护，亦可通过自动控制启动自动调节和处理的功能实现自动运维。
本文首先介绍了三里一中微电网群远程运维系统架构设计，包括功能需求、软硬件设计等，确定系统总体技术框架，接着介绍技术方案研究，确定相关设备选型要求，最后以实际工程调试案例作为说明，以下分别详述。
能量管理系统(EMS)
能量管理系统1 微电网结构制器开关断路器敏感负荷一般负荷电力传输线信息流线图1 微电网结构图图1微电网的结构图[1][2]，它通过隔离变压器、静态开关和大电网相连接。
微电网中绝大部分的微电源都采用电力电子变换器和负载相连接，使其控制灵活。
微电网内部有三条馈线，其中馈线A 和B 上连接有敏感负荷和一般负荷，根据用电负荷的不同需求情况，微电源安装在馈线上的不同位置，而没有集中安装在公共馈线处，这种接入形式可以减少线路损耗和提供馈线末端电压支撑。
馈线C 上接入一般负荷，没有安装专门的微电源，而直接由电网供电。
每个微电源出口处都配有断路器，同时具备功率和电压控制器，在能量管理系统的控制下，调整各自功率输出以调节馈线潮流。
当监测到大电网出现电压扰动等电能质量问题或供电中断时，隔离开关S 1动作，微电网转入孤岛运行模式，以保证微电网内重要敏感负荷的不间断供电，同时各微电源在能量管理系统的的控制下，调整功率输出，保证微电网正常运行。
对于馈线Ａ、Ｂ、Ｃ上的一般负荷，系统则会根据微电网功率平衡的需求，将其切除。
2负荷分类、要求及接入设备功能2.1负荷分类与要求根据负荷对电力需求的特性可将负荷分为基本两大类[3]：敏感负荷：对这一级负荷断电，将造成人身事故、设备损坏，将生产废品，使生产秩序长期不能恢复，人民生活发生紊乱等，这是敏感负荷中的重要负荷。
由于供电中断会造成大量减产、人民生活会受到较大影响的用户负荷，这是敏感负荷中的比较重要的负荷。
一般负荷（非敏感负荷）：敏感负荷以外的属于一般负荷。
可视为一个可控的负荷参与微电网的能量调度，并且在适当的时候（孤网模式时）可中断其供电，以此确保敏感负荷的正常供电。
要求：敏感负荷，保证不间断供电以及较高的供电质量，并由独立电源供电。
非敏感负荷，对供电方式无特殊要求。
2.2负荷接入设备功能(1)负荷通断控制在正常情况下，敏感负荷与一般负荷均应正常供电，当微电网系统因事故出现功率缺额或运行在孤岛模式，应采取切断一般负荷，确保敏感负荷的正常供电。
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微网的能量管理系统概述
✓ 微网能量管理的场景
微网并网运行经济性管理； 微网孤网运行的稳定性与经济性管理； 微网并网与解列的过渡过程管理； 微网的黑启动管理。
✓ 微网能量管理的目标
运行费 用少
系统网 损小
环境污 染小
能源利 用率高
切负荷 量少
目录
1 国内外微电网的发展现状 2 微网能量管理系统概述 3 微电网能量管理系统的主要功能模块 4 微网优化调度的数学模型及求解算法 5 技术难点及挑战的总结
研究侧重点
美国对微电网的研究着重于利用微电 网提高电能质量和供电可靠性
日本在微电网方面的研究更强调对微 电源的控制与储能。
欧洲希望通过优化从电源到用户的价 值链来推动和发展分布式电源，而且， 欧洲互联电网中的电源大体上靠近负 荷，比较容易形成多个微电网，
欧洲微电网的研究更多关注于多个微 电网的互联问题。
微网的能量管理系统的主要功能模块
微网能量管理系统的总体结构
公共信息如电 价、气价、天
气预报
配网调度
DER维护 DER接入
微网系统
远动装置
MEMS
Scada系统
数据库
数据预测
报表统计
优化决策 信息发布
RTU1
RTU2
RTU3
RTU4
DER控制器
➢数据采集子系统 ➢数据预测子系统 ➢历史存储子系统 ➢报表统计子系统 ➢优化决策子系统 ➢管理信息发布子系统
智能微电网能量管理系统 设计与实现
目录
1 国内外微电网的研究现状 2 微网能量管理系统概述 3 微电网能量管理系统的主要功能模块 4 微网优化调度的数学模型及求解算法 5 技术难点及挑战的总结
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 前言
微网与分布式发电
微网发展的核心
❖ 电网连接和信息处理
❖ 技术难点：控制问题
❖ 需要有比较核心的调节设备 ❖ 发展关键：经济性（政策
微网的能量管理系统概述
✓ 微网能量管理的对象
➢ 可再生能源发电、用电负荷的功率预测与管理； ➢ 储能设备的充、放电管理； ➢ 柴油机、燃气轮机等可调度机组的一次能源利用效率与启停机管理； ➢ 可调度负荷的切负荷管理。
✓ 微网能量管理的特点
➢ 管理范围小； ➢ 电源种类多：风电、光伏、燃料电池、储能设备等； ➢ 管理场景多：并网运行、孤网运行以及过渡过程； ➢ 稳定性要求高：电压稳定、频率稳定。
国外发达国家研究起步较早，在关键技术方面已取得一些突破，并在小 规模微网中得到验证；目前正推动微网向更高电压等级、更大容量发展。
目录
1 国内外微电网的发展现状 2 微网能量管理系统概述 3 微电网能量管理系统的主要功能模块 4 微网优化调度的数学模型及求解算法 5 技术难点及挑战的总结
微网的能量管理系统概述
国内外能量管理的研究
➢美国北方电力（Northern Power Systems）在 Vermont 州的 Waitsfield 建立了 乡村微网，开发了 Smart View TM能量管理软件，对微网进行调度管理。
➢日本Kyoto 微网安装了 4 台 100kW 的内燃机、250kW 的燃料电池以 及 100kW 的铅酸蓄电池。通过 ISDN 和ADSL 通讯线路，对系统进行远 程监控，实现对微网的能量管理，控制微网的供需平衡，监测微网的电 能质量。
➢日本Hachinohe 微网采用以沼气为燃料的内燃机，通 过 5.4km 的 6.6kV 架空线路，给 6 个终端用户供电， 并采用光纤通讯，通过上层中央控制器对微网进行能量 调度管理。
➢美国GE公司投资 400 万美元，建设集控 制、保护及能量管理于一体的微网示范工 程，开发适应于微网能量管理系统的本地 监控策略和算法，研究微网的商业运转模 式，并且在新泽西州的Wayne城进行实物 演示。
其它
照明
电气量 HVAC
DER1
DER2
DER3
DER4
微网的能量管理系统的主要功能模块
数 据
MEMS
分
析
层
信息采集 数据管理
状态估计 功率预测
网络拓 扑分析
决
切负荷
策
策略
管
理 层
储能管
理策略
系统管理
潮流计算 无功优化
经济优 化调度
调
度 控
常规机组
制
发电调度
层
储能设备充 放电管理
负荷管理 与调度
微网的能量管理系统的主要功能模块
微网能量管理系统实现的主要功能
➢ 对可再生能源发电与负荷进行功率预测； ➢ 为储能设备建立合理的充、放电管理策略 ➢ 为微网系统内部每个分布式能源控制器提供功率和电压设定点； ➢ 确保满足微网系统中的热负荷和电负荷需求； ➢ 尽可能的使排放量和系统损耗最小； ➢ 最大限度地提高微电源的运行效率； ➢ 对无功功率进行管理，维持微电网较好的电压水平； ➢ 提供微网系统故障情况下孤岛运行与重合闸的逻辑与控制方法。
（比如储能设备）
性）问题
❖ 有系统级的协调调度与控制
❖ MEMS：使控制得更好、 使运行得更经济、使供电 质量提高
国内外微电网的研究现状
各国微网研究的侧重点
发展背景
美国近年来发生了几次较大的停电事 故，使美国电力工业十分关注电能质 量和供电可靠性。
日本本土资源匮乏，其对可再生能源 的重视程度高于其他国家，但新能源 随机性，限制了其大规模应用
光伏
照条件受地理因素影响较大；负荷则以居民用 电和商用电为主，用电量随机性较大。因此，
微网中的风光出力及负荷预测将变得更加复杂。
微网的能量管理系统的主要功能模块
功率预测模块
❖ 负荷预测
▪ 由数据外推的方法可能带来较大误差； ▪ 设想根据主要用户的用电特性进行精细化建模； ▪ 主要用户用电信息与MEMS系统的交互； ▪ 注意重要负荷的独立预测；
微网的能量管理系统的主要功能模块
功率预测模块
在微电网中，负荷预测以及风
➢
包括负荷预测，可再生能源发电量预测。
电、光伏出力的预测对微电网 的运行重要指导意义，包括：
➢ 预测时间尺度包括小时级和分钟级。
安排微电源的启停、制定经济 的运行策略、指导储能设备的
充放电管理等。
预测
风电
预测
预测
电负荷和热负荷
微电网一般建立在居民区附近，使得风速和光
微网能量管理系统的基本概念
微 网 能 量 管 理 系 统 (Microgrid Energy Manangement System, MEMS)是微网调度自动化的总称。为微网调度提供各种实时信息， 对微网进行调度决策管理与控制，保证微网安全运行，提高微网质 量和改善微网运行的经济性。
微网的能量管理系统概述