一种微电网能量管理系统技术方案

本实用新型专利技术专利提出一种适用微电网能量管理，能够为含有风力发电、光伏发电、微型燃气轮机等分布式电源和储能单元的微电网系统提供监视与控制功能。该能量管理系统可以对整个微电网内设备运行状态进行监视，还可以根据当前微电网系统运行情况与外界应用请求制定相应的优化控制策略，针对分布式电源出力的特点，采用合理的能量管理优化技术使分布式电源得到最大利用，充分发挥微电网低碳、经济的优势。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术专利涉及一种适用于微电网的能量管理系统，属于微电网综合自动化

技术介绍
新世纪来，发展可再生能源已经成为国际社会应对能源危机、环境保护和自然灾害等问题的重要举措。分布式发电作为可再生能源利用的一种重要形式，在世界范围了得到了快速的发展。分布式发电的大规模接入对传统电力系统的运行和管理带来了新的问题，而微电网能够对分布式发电实现有效的整合及灵活、智能的控制，是解决分布式发电并网问题的一种重要的技术手段，近年来得到了普遍的关注。微电网作为促进可再生能源的友好接入的一种技术手段，是智能电网重要的组成 部分。近年来，我国能源行业对微电网的关注程度日趋增高，目前已有多个企业单位开展了微电网试点工程的建设，在商业街区、智能小区、工厂厂房以及偏远农牧区均有规划试点，部分项目已经建成并投入运行。风光资源、分布式电源、储能单元及用电负荷的多样化，给微电网综合自动化监控技术提出了更高的要求。
技术实现思路
微电网能量管理系统将对整个微电网内设备运行状态进行监视，根据当前系统运行情况与外界应用请求制定相应的运行控制策略，针对分布式电源出力的特点，采用合理的能量管理优化技术使分布式电源得到最大利用，充分发挥微电网低碳、经济的优势。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种微电网能量管理系统，其特征在于含有风力发电、光伏发电、微型燃气轮机等分布式电源和储能单兀的微电网系统提供监视与控制功能。微电网能量管理系统通过网络方式与微电网各就地控制器进行通信，接收微电网就地控制器上送的各种运行数据，进行数据的处理和存贮，以及图形化展示功能；同时向微电网各相关就地控制器下发调度控制命令，或下发功率交换计划曲线，或下发运行控制策略，对微电网各就地控制器的运行进行协调和管理。一个微电网能量管理系统可以管理和协调多个微电网系统，实现多个微电网之间的协调运行控制功能。微电网能量管系统与电网调度/监控系统进行通信，向电网调度/监控系统转发微电网的相关运行信息，同时接收电网调度/监控系统的各种调度和控制命令，以及功率交换计划曲线，并通过微电网能量管系统执行控制命令或下发功率交换曲线。该微电网能量管理系统可以对整个微电网内设备运行状态进行监视，还可以根据当前微电网系统运行情况与外界应用请求制定相应的优化控制策略，针对分布式电源出力的特点，采用合理的能量管理优化技术使分布式电源得到最大利用，充分发挥微电网低碳、经济的优势。附图说明以下结合附图对本专利技术专利作进一步的说明。图I为典型400V低压母线微电网结构图。图2为三层微电网监控系统典型结构图。图3为两层微电网监控系统典型结构图。具体实施方式名词解释分布式发电通常是指发电功率在几千瓦至数百兆瓦的小型模块化、分散式布置在用户附近的高效、可靠的发电单元。主要包括以液体或气体为燃料的内燃机、微型燃气轮 机、太阳能发电(光伏发电、光热发电)、风力发电、生物质能发电等，在我国主要以光伏发电和风力发电为主。微电网是一种由分布式发电、储能和负荷共同组成的低压系统。微电网内部的电源主要由电力电子设备实现电能的变换，并提供必需的控制。微电网相对于外部电网表现为单一的自治受控单元，可同时满足用户对电能质量和供电安全方面的需求。储能技术主要有物理储能(如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等)、化学储能(如各类蓄电池、锂电池、燃料电池、液流电池、超级电容器等)和电磁储能(如超导电磁储能等)等。储能系统一般由两大部分组成由储能元件组成的储能装置和由电力电子器件组成的电网接入装置。储能装置主要实现能量的储存、释放或快速功率交换。电网接入装置实现储能装置与电网之间的能量双向传递与转换，实现电力调峰、能源优化、提高供电可靠性和电力系统稳定性等功能。微电网就地控制器由所有针对负荷和线路的测控保护设备和分布式电源控制器组成，具体包括负荷控制器、分布式发电单元控制器、储能控制器，在微电网离网运行时，微电网就地控制器还将包括主电源控制器。无功功率补偿，简称无功补偿，在供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。气象环境监测功能一般由微型气象站完成，对现场实时气温、湿度、风速、风向、气压、太阳能辐射量、日照时数、是否降雨等与微电网发电强相关的气象环境进行监测。光伏组件温度等微电网运行环境参数由相应的测量装置完成。有源滤波器(APF)是利用可关断电力电子器件，产生与负荷电流中谐波分量大小相等、相位相反的电流来抵消微电网系统内由电力电子变流装置弓I起的谐波电流的滤波装置。SCADA (Supervisor Control And Data Acquisition),即数据米集与监测系统，是微电网自动化控制的基础。典型400V低压母线微电网结构 图I是一个典型400V低压母线微电网结构图，包含分布式发电单元，储能系统，负荷，并网开关，电能质量监测装置、环境监测，监控系统等部分组成。在典型的400V低压微电网结构中，所有的分布式电源、储能、无功补偿器、用户负荷都连接到低压400V母线，并通过并网开关与外部配电网联接，可实现离网与并网运行模式之间的平滑切换。在结构上，微电网可以视作由若干“支路”组成。支路是指包含一个400V低压接入开关、一个主设备(光伏逆变器、通用变流器，储能变流器、负荷、APF、无功补偿器、电能质量监测装置、公共联接点)及附属设备(电能表)的一个物理设备集合。支路是相关设备的逻辑组合，支路的提出主要是为了将设备在逻辑上进行分组，便于微电网的监控分析和应用功能实现。微电网中的分布式发电单元多为小型电源，它们接在用户侧，具有成本低、电压低、低排放等特点。其主要可以分为两类，一类是经电力电子接口接入的分布式电源(<100kW)的机组，如光伏发电，风力发电，储能装置等，另一类为旋转设备，以传统方式直接并网，如分轴式微型燃气轮机，柴油机等。为了最大利用清洁能源，光伏发电，风力发电一般均按最大输出功率方式工作，因此其出力大小只与资源状况有关，一般不限制出力。此外，微电网内电能质量应满足国家相关标准，在微电网内设置有源滤波装置和无功补偿装置，分别对微电网内电能质量和无功功率进行合理的调节。微电网中的储能装置以能量型电池储能装置为主，在某些场合，为了满足特殊用 户电能质量需求，辅助以超级电容、飞轮等功率型储能装置。在微电网并网运行时，储能装置在微电网能量管理系统的控制下，平抑光伏、风力发电出力波动，调节微电网并网点功率交换。在微电网离网运行时，储能装置作为离网系统的功率平衡单元，弥补分布式发电单元出力与用电负荷之间的功率差额，维持微电网稳定运行。储能装置还作为微电网离网运行时的主电源，提供系统离网运行时的电压和频率，在离网运行中发挥电压和频率控制作用。微电网中的用电负荷根据其重要程度，可以将其分为可切负荷，可控负荷与敏感负荷。敏感负荷对电能质量要求较高，要求微电网提供连续不中断供电；可控负荷接受控制，在必要的情况下可以中断供电，停止运行；可切负荷是指一些对供电可靠性要求不高的负载，可以随时切除。就图I而言，一般情况下，敏感负荷和可控负荷供电要求较高，外部配电网故障时，并网点处的并网开关会快速动作使重要负荷与故障隔离且不间断正常供电，而可切负荷，系统则会根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电网能量管理系统，包括：微电网能量管理系统、微电网协调控制器、微电网就地控制器；所述微电网就地控制器由所有针对负荷和线路的测控保护设备和分布式电源控制器组成，具体包括负荷控制器、分布式发电单元控制器、储能控制器，在微电网离网运行时，微电网就地控制器还将包括主电源控制器；负荷控制器用于接受并执行微电网协调控制器下达的指令，投入切除负荷，负荷控制器将负荷运行信息实时上送至协调控制器，供其参考；分布式发电单元控制器主要指光伏逆变器控制系统、风电变流器控制系统、柴油机控制系统，微型燃气轮机变流器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴福宝，赫卫国，华光辉，刘海璇，姚虹春，张新龙，汪春，董大兴，梁硕，杭晗，张祥文，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院，
类型：实用新型
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