电力论文：微电网能量管理系统的技术研究探讨

　　电力论文：微电网能量管理系统的技术研究探讨

　　引言

　　微电网能量管理系统（Microgrid Energy Manangement System，MEMS）是是微电网调度自动化的总称，为微电网调度提供各种实时信息，对微电

　　网进行调度决策管理与控制，保证微电网安全稳定运行，提高微电网质量和改善微电网运行的经济性。微电网能量管理系统包括提供基本支持服务的软硬件平台，以及保障微电网内发电、配电、用电设备的安全稳定和经济优化运行的高级应用软件，是一套具有负荷管理、储能装置管理、各微电源管理、并网与断网控制、功率预测、经济优化运行调度与控制功能等功能的能源管理系统。

　　1 系统结构

　　微电网能量管理系统是一种计算机监控系统，包括提供基本支持服务的软、硬件平台、通信网络、隔离装置等自动化设备，以及提供使微电网内发电、配电、用电设备有效运行所需功能的一套应用软件，是微电网监控系统核心，担负着系统电源管理、负荷管理以及统计分析、评估等功能。其包括交换机、前置服务器、历史数据服务器、用户工作站、对时装置、不间断电源、数据库软件、MEMS 系统软件等。微电网能量管理系统结构

　　如图 1 所示。

　　微电网能量管理系统与微电网监控系统数据交互，并下发微电网运行指令值给微电网监控系统执行。并网型微电网的能量管理系统应具备与电力调度机构进行数据交换的功能，将微电网运行数据上传给电力调度系统，并接受调度下发的控制指令职称论文。

　　图 1 微电网能量管理系统结构

　　2 微电网能量管理

　　2.1 功能及要求

　　微电网能量管理系统应具有数据综合处理、方案制定、命令发布及与微电网并网/离网功能，主要包括对微电源控制管理、储能装置管理、负荷管理、并网/离网及孤岛运行模式切换与控制、数据信息采集和处理、数据库管理、功率预测、经济优化运行调度与控制功能等。微电网能量管理系

　　统的功能如图 2 所示。

　　图 2 微电网能量管理系统的功能示意图

　　（1）微电源控制管理：微电源通过专门的控制器迅速的跟踪有功功率与无功功率的变化，并调节自身的功率输出，从而保持系统功率的供需平衡。

　　（2）储能装置管理：储能装置的管理主要是控制蓄电池的充放电，并控制输出电压和有功、无功功率，参与有功功率、无功功率调节。

　　（3）负荷管理：进行负荷预测，根据检测到的负荷大小分配各个微电源的出力，保证微电源输出与负荷需求之间功率平衡。当微电网孤岛运行时，切除不重要的负荷，保证敏感负荷的正常、可靠供电。

　　（4）模式切换与通断控制：当检测到微电网外部出现故障时，微电网自动与大电网断开进入孤岛运行模式：当大电网恢复正常，微电网自动

　　并入大电网进入微电网的并网运行模式。

　　（5）数据信息采集和处理：各个控制器经通信方式上传微电网模拟量、状态量，包括微电源的输出特性参数、负荷的电气参数、公共连接点（PCC）

　　的电气量参数以及断路器的分合状态等，通过能量管理系统控制微电源工作方式的切换、微电源与负荷的通断、蓄电池的充放电等控制策略。然后将制命令下发给微电网下级控制器来控制微电网稳定、高效的运行。

　　（6）数据库管理：对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性，其包括数据库建立、数据操作、数据组织/存储与管理、数据库运行管理、数据库保护、数据库维护等。

　　（7）功率预测：考虑微电网电源出力的间隙性和波动性，建立可再生电源的功率预测模型，进行高精度功率预测，预测输出功率预测值及预测误差，用于微电网功率平衡和经济调度、日发电计划制定、电力市场交易、暂态稳定评估等。

　　（8）经济优化运行调度与控制：微电网能量管理系统的运行目标为安全稳定、经济优化，提高微电网规范化、标准化、精细化管理水平，规范运行管理，有效促进节能减排，提高运营效率，降低生产成本，增加经济效益。

　　2.2 运行目标及控制策略

　　（1）微电网能量管理系统应在保证微电网安全稳定运行的基础上以经济优化运行为目标，对微电网系统的发电、配电以及用电进行管理和运行结果分析。微电网能量管理系统方案基于微电网系统的三层系统架构模式，可应用有多种分布式能源组成的微电网系统，可以解决微电网孤岛、并网、孤岛/并网模式切换下的控制和保护，以及微电网系统的高级能量管理，适用于并网型或离网型微电网系统。通过建立微电网模型，包括微电网的电压等级、接线方式、运行方式、负荷模型、微电源类型、容量以及位置的确定并建立合适的微电源仿真模型，根据微电网的系统结构制定相应的控制策略。

　　（2）在并网运行模式下，微电网电压和频率由大电网支撑。微电网系统的电压和频率较稳定，在微电网能量管理系统的控制下，微电源调整各自的功率输出向负载提供电能，系统多余电能提供给电网，系统电能不足则由电网补足。在并网模式下，蓄电池不向负载提供电能，蓄电池可进行充电，仅通过储能装置进行无功调节，并补偿无功，维持功率平衡，维持系统稳定。柴油发电机和卸荷负载均参与供电。微电网能量管理器仅协调各微电源之间的工作。此时，微电网可视为大电网的一个可控负载，运行控制简单。

　　（3）在孤岛运行模式下，微电网失去大电网支撑，维持系统电压和频率稳定需要依靠微电网中各个模块的协调配合，运行状态较多，较并网时控制难度加大。负荷和微电源的投切常用来维持功率平衡以确保微电网的电压和相角的恒定，因此微电网的控制策略必须保证敏感负荷的正常可靠供电，切除可中断负荷。微电网能量管理系统根据能量管理控制算法确定设定值，分配给各微电源、储能转置及无功补偿装置参与系统调节，保证系统稳定运行。微电网能量管理系统根据负荷大小来确定微电源的功率输出值，合理分配设定值与各微电源。根据储能装置的运行状况，管理微电源的投切和发电容量，当储能装置吸收部分能量时，切除部分微电源，当储能装置释放能量时，投入部分微电源供电。根据负荷和无功的变化，通过预先设定的 V/Q 特性使微电源或储能装置进行 P、Q 调节，进行无功补偿、调节微电源，维持功率平衡，维持微电网系统电压稳定，保证供电质量。

　　3 结语

　　通过对微电网能量管理系统功能及要求、运行目标及控制策略进行分析研究，微电网能量管理系统的最终目的是通过管理微电源及负荷运行状态，结合电价、燃料费用等信息，经济优化运行，并根据系统内潮流需求对微电源、可控负荷、储能设备进行有功、无功功率控制，实现风能、太阳能等可再生能源的有效利用，使微电网安全、稳定、经济、可靠运行。