01  概述

??能量管理系統(tǒng)用于保障微電網(wǎng)的穩(wěn)定和經(jīng)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(wǎng)內(nèi)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(wǎng)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(wǎng)能量管理系統(tǒng)基本功能包括數(shù)據(jù)信息采集和處理、數(shù)據(jù)庫管理、人機界面、設備控制等。系統(tǒng)控制功能包括微網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(zhì)量優(yōu)化控制等。

 

02  應用場所

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(jié)構(gòu)

（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

??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(xié)調(diào)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(xié)調(diào)控制層由通信控制器、串口服務器、光纖交換機、協(xié)調(diào)控制器等設備構(gòu)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(gòu)成。協(xié)調(diào)控制負責微網(wǎng)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(wǎng)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)。

能量管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（2）系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

??能量管理系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)采集管理、數(shù)據(jù)庫管理、網(wǎng)絡通信管理、圖形管理、報表管理、權(quán)限管理、報警管理、計算統(tǒng)計等模塊。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(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)圖

??協(xié)調(diào)控制器采用B/S結(jié)構(gòu)，包括硬件控制器、功能控制軟件和瀏覽器用戶工作界面。協(xié)調(diào)控制器的軟件體系結(jié)構(gòu)如下圖所示。協(xié)調(diào)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(wǎng)協(xié)調(diào)控制和設備協(xié)調(diào)控制。微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制功能包括微網(wǎng)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(zhì)量優(yōu)化控制等。設備協(xié)調(diào)控制功能包括光伏發(fā)電出力控制、可控負荷調(diào)節(jié)、可中斷負荷調(diào)節(jié)、有功無功優(yōu)化控制。協(xié)調(diào)控制器的瀏覽器端是用戶工作界面，可觀察協(xié)調(diào)控制功能軟件工作狀態(tài)、配置參數(shù)、控制工作模式等。

協(xié)調(diào)控制軟件層次結(jié)構(gòu)圖

 

04  功能

（1）設備監(jiān)控

??實時監(jiān)測微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)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(shù)據(jù)，并將實時數(shù)據(jù)處理后送至實時數(shù)據(jù)庫與歷史數(shù)據(jù)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(xiàn)對儲能的全面掌控；

（2）運行控制

??1）基本控制功能：實現(xiàn)微電網(wǎng)離網(wǎng)啟動與停止

??2）計劃無縫切換功能：按照計劃要求實現(xiàn)微電網(wǎng)從并網(wǎng)狀態(tài)無縫轉(zhuǎn)化成離網(wǎng)狀態(tài)以及從離網(wǎng)狀態(tài)無縫轉(zhuǎn)化成并網(wǎng)狀態(tài)。無縫切換過程中微電網(wǎng)內(nèi)的負荷不會失電。

??3）非計劃無縫切換功能：在微電網(wǎng)內(nèi)的儲能功率足夠支撐負荷功率的前提下，可以實現(xiàn)外部失電情況下微電網(wǎng)自動從并網(wǎng)狀態(tài)無縫轉(zhuǎn)換成離網(wǎng)狀態(tài)，但是該轉(zhuǎn)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(wǎng)內(nèi)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(wǎng)自動從并網(wǎng)狀態(tài)有縫轉(zhuǎn)換成離網(wǎng)狀態(tài)，有縫轉(zhuǎn)換過程中微網(wǎng)內(nèi)的負荷會失電。有縫轉(zhuǎn)換在外部電網(wǎng)失電時先將微網(wǎng)轉(zhuǎn)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(wǎng)內(nèi)的負荷，然后執(zhí)行微網(wǎng)離網(wǎng)啟動過程。

??5）離網(wǎng)功率平衡控制功能：微網(wǎng)離網(wǎng)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(wǎng)功率平衡控制策略的核心是根據(jù)微電網(wǎng)內(nèi)儲能單元的剩余儲能容量決定微電網(wǎng)內(nèi)發(fā)電單元和負荷單元的調(diào)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。

 

05  設備選型