01 概述

??能量管理系統(tǒng)用于保障微電網的穩(wěn)定和經濟優(yōu)化運行。其是一種計算機系統(tǒng)，包括提供基本支持服務的軟件平臺，以及提供使微電網內發(fā)電、配電、用電設備有效運行所需功能的一套應用軟件，是微電網監(jiān)控系統(tǒng)核心，擔負著系統(tǒng)電源管理、負荷管理以及統(tǒng)計分析、評估等功能。微電網能量管理系統(tǒng)基本功能包括數據信息采集和處理、數據庫管理、人機界面、設備控制等。系統(tǒng)控制功能包括微網運行基礎控制、計劃無縫切換控制、外部故障下的無縫切換控制、離網功率平衡優(yōu)化控制、功率波動平滑控制等。系統(tǒng)應用功能包括分布式電源的運行分析與展示、微網運行效益分析、有功功率整體優(yōu)化控制、無功電壓整體優(yōu)化控制、電能質量優(yōu)化控制等。

02 應用場所

1）光伏發(fā)電、風力發(fā)電等新能源

2）發(fā)電廠、新能源電站

3）園區(qū)、發(fā)電站等

4）自發(fā)自用分布式發(fā)電

03 結構

（1）系統(tǒng)結構

??能量管理系統(tǒng)的典型實施方案如下圖所示，由就地設備層、協調控制層和能量管理層組成。就地設備層為光伏發(fā)電儲能電池、可中斷負荷、可控負荷等設備；協調控制層由通信控制器、串口服務器、光纖交換機、協調控制器等設備構成；能量管理層由前置服務器、工作站、GPS、防火墻、打印機、顯示大屏等構成。協調控制負責微網運行基礎控制、計劃無縫切換控制、外部故障下的無縫切換控制、離網功率平衡優(yōu)化控制、功率波動平滑控制等功能；能量管理負責全局能量管理目標制定、全局優(yōu)化策略運行和具體執(zhí)行目標下發(fā)。

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能量管理系統(tǒng)結構

（2）系統(tǒng)軟件結構

??能量管理系統(tǒng)軟件體系結構由操作系統(tǒng)、支撐平臺、應用功能共三個層次組成，應用功能又分為基本應用功能和高級管理功能兩個部分，如下圖所示。操作系統(tǒng)支持跨平臺，支撐平臺包含數據采集管理、數據庫管理、網絡通信管理、圖形管理、報表管理、權限管理、報警管理、計算統(tǒng)計等模塊。TEL:183+21*90/07.06基本應用功能包括SCADA處理、監(jiān)控功能、統(tǒng)計分析功能、安全WEB數據發(fā)布等。高級管理功能包括全局能量管理目標制定等。

能量管理系統(tǒng)軟件層次結構圖

??協調控制器采用B/S結構，包括硬件控制器、功能控制軟件和瀏覽器用戶工作界面。協調控制器的軟件體系結構如下圖所示。協調控制器的服務器端包括支撐軟件和功能軟件兩部分。功能軟件包括微電網協調控制和設備協調控制。微電網協調控制功能包括微網運行基礎控制、無縫切換控制、功率平衡優(yōu)化控制、功率波動平滑控制、有功功率整體優(yōu)化控制、無功電壓整體優(yōu)化控制、電能質量優(yōu)化控制等。設備協調控制功能包括光伏發(fā)電出力控制、可控負荷調節(jié)、可中斷負荷調節(jié)、有功無功優(yōu)化控制。協調控制器的瀏覽器端是用戶工作界面，可觀察協調控制功能軟件工作狀態(tài)、配置參數、控制工作模式等。

協調控制軟件層次結構圖

04 功能

（1）設備監(jiān)控

??實時監(jiān)測微電網系統(tǒng)內各設備運行狀態(tài)，并能對設備進行控制與運行情況分析。系統(tǒng)采集和處理各類實時數據，并將實時數據處理后送至實時數據庫與歷史數據庫。例如：對儲能電池的實時運行信息、報警信息進行全面的監(jiān)視，并進行多方面的統(tǒng)計和分析，實現對儲能的全面掌控；

（2）運行控制

??1）基本控制功能：實現微電網離網啟動與停止

??2）計劃無縫切換功能：按照計劃要求實現微電網從并網狀態(tài)無縫轉化成離網狀態(tài)以及從離網狀態(tài)無縫轉化成并網狀態(tài)。無縫切換過程中微電網內的負荷不會失電。

??3）非計劃無縫切換功能：在微電網內的儲能功率足夠支撐負荷功率的前提下，可以實現外部失電情況下微電網自動從并網狀態(tài)無縫轉換成離網狀態(tài)，但是該轉換過程中會有短暫的電壓下跌（幾十毫秒）。

??4）非計劃有縫切換功能：在微電網內的儲能功率不足夠支撐負荷功率的時，若發(fā)生外部失電情況，則微電網自動從并網狀態(tài)有縫轉換成離網狀態(tài)，有縫轉換過程中微網內的負荷會失電。有縫轉換在外部電網失電時先將微網轉入停機狀態(tài)，同時切除非重要負荷，保障重要負荷，使得儲能功率足以支撐微網內的負荷，然后執(zhí)行微網離網啟動過程。

??5）離網功率平衡控制功能：微網離網運行時，首要目標是保證重要負荷的供電，在此基礎上，可有選擇地保證非重要負荷的供電。離網功率平衡控制策略的核心是根據微電網內儲能單元的剩余儲能容量決定微電網內發(fā)電單元和負荷單元的調節(jié)方法。

??6）設備計劃控制：對特定需要計劃運行的設備，可以編制計劃值或計劃運行曲線，使得該設備按照計劃值或計劃曲線運行。

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05 設備選型