【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