微电网能量管理运行优化研究

微电网能量管理运行优化研究

摘要：主要研究微电网能量管理优化问题，提出了电网分级分布式衰减能量管

理系统的建设方案，设计了电力预测，经济调度，需求响应和联络线功率控制等

功能电网能源管理系统软件。在此基础上，本文提出了一种基于改进遗传算法的

最小化总运营成本目标的微电网，通过仿真验证了一种用于优化能量管理和算法

有效性的新方法。

关键词：微电网；能源管理；分层优化；多代理系统

为了充分发挥低碳微电网的优势，经济，需要优化微电网功率调度，以最大

限度地利用微型电源。根据微网系统的特点，提出了一套相对完整的微网能量管

理系统，每个功能模块和主要任务的特点完善细节，系统可以实现综合监测，预测，时间和历史信息的微网系统的状态同步监测，预报警和预防控制以及微网电

力多目标优化运行综合协调控制功能。微电网能量管理系统进一步完善微电网控

制功能，提高微电网的控制精度和有效性，为开发和工程应用原型系统提供重要

支撑。

微电网具有分布式发电（微）电源小型化和数量少的特点，微发电特性不同，发电和环境条件，如温度，风速，日照辐射密切相关，输出具有很大的随机性和

挥发性。微电网中的负载将随时间，天气和经济因素而变化。这使得分布式发电

设备的故障率也随环境条件和时间而变化，电源和负载程序之间的能量交换也变

得更加复杂。

对于更多能源的微电网，能源管理系统需要从微电网系统的安全性，电源质量，经济和环境等方面全面控制。目前，微网系统网络结构框架，调度控制策略

和控制单元级功率/能量存储的微网系统级能量管理系统研究的主要研究仍然在婴儿理论中。主要对微电网能量管理系统的人机界面设计进行了优化。提出了基于

中央控制器的微电网能量管理策略的层次控制，微电网运行分析的两种市场政策。微电网经济运行调度政策的能量研究和人机界面的设计。通过对基于PQ控制仿

真模型的逆变器的研究和基于下垂控制逆变器数学建模，微网控制策略的分析。

微网格系统的微网格研究领域目前很少有研究文献层面的能源管理系统。综上所述，根据传统能源管理系统的电网本身的特点，本文提出了一种相对完善的微电

网能源管理系统，

实现同步监测，预报预警和预防控制以及多目标优化运行综合协调控制功能

的综合监测，预报，实时和历史信息系统。下面从系统功能和系统结构两个方面

介绍，并重点介绍信息采集和数据预处理，网络分析，能量优化功能模块的主要

任务及其完善的特点。

微电网能量管理系统功能系统结构如图所示

分为信息采集和数据预处理，网络分析和能量优化三个方面。

1 信息采集和数据预处理主要任务是收集微网单元的模拟量和开关量数据，天气信息，

相量数据，并连接到电网能源管理系统数据；结合CIM模型，微电网管理历史部分信息，数

据预处理，为下一步应用提供集成模型，图形和参数。通过使用SCADA测量实现，与 - PMU-

2混合，用于微网系统状态的同步监测，克服了SCADA监测过程，对不同监测点之间的统一

监测结果缺乏精确的定时和总体动态分析进行了在整个系统上，仿真模型只能通过离线校准

问题。利用SCADA和-PMU-2与微电网和模块之间的能量管理系统进行数据传输，传输控制

模块之间，一套基于CIM模型的PI（工厂信息）实时数据库系统进行数据交换存储基地，通

过CIM模型，可以在微网能量管理系统内部和不同能源管理系统之间进行数据共享和交换，

实时监测微电网等电气参数的并网节点信息，保证微电网电网和连接到电网之间的能量交换

的安全稳定性。使用历史段管理模块，关联，合并，数据修改模型，如数据挖掘预处理，数

据BuZhao功能实现收集信息的集成并形成历史段，下一步系统使用先进应用功能模块分析。

2 网络分析结合综合模型，图形和参数在一个单元中，用于微电网状态估计，基于微电

网状态变量的混合测量；根据微网状态变量和控制变量，结合微电网，设备的健康状况，评

估风险分析和敏感性分析，并预测潜在故障，定量消除趋势故障的调整因素限制；通过预警

和报警模块，可以通过声光报警，故障情况，快速采取相应的预防措施或应急控制。基于混

合测量的状态估计，在网络拓扑分析的基础上，基于模拟数据采集，SCADA模块和相量数据

- PMU-2模块采集，计算电网的状态变量。系统进入风险分析和敏感性分析。使用风险分析

模块，在微网系统中定量随机故障因素，建立定量指标计算的风险表征系统，进行分析。经

过灵敏度计算与控制变量的微小变化和状态变量之间的关系的变化，计算分支微电源的限制

趋势，负载灵敏度，计算在此分析的基础上迅速消除限制量的微功率有功功率的调整，可以

调整为更小，更快，更好的结果用于提供快速指导预防和控制危险情况。综合分析和灵敏度

分析结果进行风险评估，安全分析，通过声光报警，预防措施和应急控制模块预测可能的风

险状况和故障状况，同时处理微网系统是自动或手动干预或危险情况的故障，其优先级高于

微电网优化调度模块。

3 能量优化的主要任务是确保系统安全的微网系统网络分析，在基于微电网信息的状态

估计的基础上，结合微型发电机，负荷预测，储能单元能量状态预报和分析系统运行，实现

微电网多目标优化运行和综合协调控制。根据微网控制目标的不同操作模式和系统，在预测

信息和基于系统分析的运行中，分析微电网互联/隔离网运行模式的系统状态，微功率控制策略和储能系统，运行系统分析指标，具体单位微电网调度指令之间的关系，进行联合优化协

调控制，实现微电网的闭环运行。同时，根据系统的状态，根据在线调整控制策略的控制目

标建立预测信息。系统操作分析主要包括可靠性分析，电能质量分析和环境经济分析。可靠

性分析是基于风险分析和敏感性分析的输出系统安全情况，在孤岛电网运行模式的基础上，

微电网系统分析不能满足负荷需求和评价分析期间的比率的总负载需求。电能质量分析是基

于当前电能质量检测数据，对电能质量分析进行评估，主要包括：对电网电压的影响，对电

网谐波的影响，三相不平衡电网电压的影响，影响的无功功率平衡，以及光伏（pv）电网注

入的直流分量对电网的影响；电能质量在线补偿控制策略。经济环境分析的前提是满足负荷

需求，分析微电网的经济效益，环境效益和综合效益。综合效益是指经济效益和环境效益的

总和。经济效益指标包括电力及其各种微型电源的运行成本，储能装置的功率及其运行成本，网络损耗，电网损耗和单位成本。环保效益与环保指数，表示微功率与储能装置之间的功能

关系与传统发电电源相同，是环保成本的比例。

4 结束语：智能微电网是根据地区电网特点及经济发展状况提出的有效网络结构，其具

有独立性、安全性、稳定性及可靠性的特点，能够实现分布式能源的高效利用，推动新能源

的发展。但随着研究的深入及一些示范工程的建设，还需要对分布式电源和微网的相关关键

技术的进一步研究，以推动智能微电网的技术发展。

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