【微电网】_智能微电网能量管理系统的设计与实现

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
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。
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
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
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
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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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
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。
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
➢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。
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。
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；
（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
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