单位文秘网 2021-10-27 08:11:06 点击: 次
信息储能系统直流电池电压、直流电流、充电电流、放电电压和电流、交流输出功率等电气参数系统电压、系统频率、有功功率、无功功率、功率因素、累计电量电能质量谐波电压、谐波电流、电压不平衡、电压波动、电压闪变、直流分量
运行模式、下垂特性运行模式,根据用户需求和电网状态调节微网在并网、离网和并离网切换的运行模式。
3.2.2微网中间控制层
微网中间控制层接收就地控制层发送的设备运行数据,通过分析制定控制策略,对各控制器进行管理和调度。当检测到大电网故障时,发命令给就地设备控制层,实现微网与电网断开,并切换到并/离网控制模式,微网进入孤岛运行模式。当检测到大电网恢复后,运行控制模块指令切换到离/并网模式,微网进入并网运行。微网中间控制层储能系统的充放电状态进行检测,根据系统需求对蓄电池进行充放电管理,并对储能装置的运行方式(PQ、VF)、输出有功、无功功率进行控制。中间控制层对微网内的负荷根据重要程度分为敏感负荷、一般负荷、可中断负荷,根据检测到的负荷大小分配微电源的处理,保持微电源与负荷之间的平衡,在微电网孤网运行时,切除可中断负荷或一般负荷,保证敏感负荷的正常供电。
3.2.3微网能量管理层
能量管理层采集中间控制层上传的微网实时数据信息、分布式电源信息、负荷信息等,实现微网的调度、管理和控制,实现冷、热、电各种能源的综合优化,跟根据用户需求和电网状态,实时调整控制策略和运行模式,实现微网的经济和安全稳定运行(图2)。具体主要有以下几个方面。图2分布式微网能量管理系统网络结构
(1)数据通信和管理。完成能量管理层与中间控制层的数据信息通讯,将中间层上传的数据进行画面显示、告警处理、曲线显示等,包含传统电网能量管理系统中SCADA功能,如报表打印、数据统计、历史数据存储、权限管理等。
(2)预测功能。主要包含供能预测和负荷预测。其中供能预测是指太阳能发电、风能发电单元的短期及长期发电能力,根据分布式电源的类型、一次能源的变化、发电费用、环境因素、检修周期等预测分布式电源出力。负荷预测包括冷、热、电负荷预测,需要根据负荷长期历史信息和气象信息,通过预测算法来预测下一时刻负荷信息。根据不同能源价格情况和电网状态不断优化运行方式,得到最优最经济的运行工况。
(3)经济调度和优化运行。主要指微网并网运行时,不仅要考虑分布式DR提供冷热电能、有效利用可再生能源、保护环境、减小燃料费用等,还需要考虑微网与大电网之间的电能交易。在满足微网安全性、可靠性和供电质量要求条件下,考虑购售电价、微网安全性、各分布式电源技术性能、环保等因素,经济调度各分布式电源和储能设备的功率以及与大电网之间的功率交换,实行微网运行的经济成本最小。
(4)控制策略管理。微网系统采用了大量电力电子元件,且存在多种运行模式,微网系统旋转储能较低,缺乏负荷跟踪能力,在并网运行和孤岛运行模式变化下,与传统电网相比缺少稳定性,微网系统的过负荷能力与传统电网相比很差。所以对微网系统采用多种控制策略和控制方法,对提高微网稳定性具有重要意义。
分布式DR控制方法主要有PQ控制、下垂控制和VF控制三种。在正常情况下,微电网并网运行,所有分布式DR采用PQ运行方式,此时为电网的电压和频率就是微网的电压和频率,微网内部的分布式电源工作在电压源或电流源状态,在不同控制策略的控制下,调整各自功率输出。微网中分布式电源提供的功率满足不了微网中负荷的需求时,微网可以从配电网吸收能量,反之,当微网中分布式电源功率过剩时,微网可以向配电网输送能量。当配网出现电压骤升、骤降、不平衡和谐波等电能质量问题或有计划检修时,微电网转入孤岛运行模式,此时一个分布式DR采用PQ作为主电源运行,而其他分布式DR采用VF运行模式,此时的电压和频率由主电源负责调节。
4微网能量管理和控制方案
微网能量管理系统在并网运行方式下,分布式能量管理系统控制微电源采用PQ运行方式,并根据用电负荷、供热负荷、供冷负荷,调节分布式DR烟气量、输出功率、调节光伏逆变器运行方式、通过BMS和PCS调节储能系统存储状态,并根据电网的电压、频率、电流和输入功率实现调节微电网中间层的控制策略(表2)。
在孤岛运行方式下,分布式能量管理系统控制一个稳定的微电源采用VF,其余分布式DR采用PQ控制运行方式(表3)。
微网能量管理系统根据分布式电源的类型、一次能源的变化、发电费用、环境因素、检修周期情况预测分布式电源出力,不同能源价格情况下的经济运行情况,优化运行方式,得到最优最经济的运行工况。
根据能源价格和供能价格,微网管理系统进行运行统计数据实时计算,根据表4可以计算出系统供能成本、收入、发电量、供热量、供冷量,并根据一次能源价格、电价、蒸汽价格和冷价格进行实时统计和调整,指导微网供能系统优化运行。
5结语和展望
随着分布式微网和多能源互补微网的快速发展,而微网的能量管理和控制技术是微网的核心,同时也是微网技术研究重点和难点,本文对分布式微网能量管理系统结构和能量管理方案进行介绍和简要分析,研究了微网管理系统分层控制结构、优化管理方案和控制策略。
未来的微网结构设计应以其结构特性为基础,考虑基本因素对微网结构影响,在满足用户对电能多样性需求以及微网灵活配置功能实现的基础上,微网结构设计还需要考虑运行的经济性、可扩展性以及易维护等,并将做进一步研究。
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