能量管理系統(tǒng)

1、微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)1 微電網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu) 圖1微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖圖1為微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)圖12，它通過隔離變壓器、靜態(tài)開關(guān)和大電網(wǎng)相連接。微電網(wǎng)中絕大部分的微電源都采用電力電子變換器和負(fù)載相連接，使其控制靈活。微電網(wǎng)內(nèi)部有三條饋線，其中饋線A和B上連接有敏感負(fù)荷和一般負(fù)荷，根據(jù)用電負(fù)荷的不同需求情況，微電源安裝在饋線上的不同位置，而沒有集中安裝在公共饋線處，這種接入形式可以減少線路損耗和提供饋線末端電壓支撐。饋線C上接入一般負(fù)荷，沒有安裝專門的微電源，而直接由電網(wǎng)供電。每個微電源出口處都配有斷路器，同時具備功率和電壓控制器，在能量管理系統(tǒng)的控制下，調(diào)整各自功率輸出以調(diào)節(jié)饋線潮流。當(dāng)監(jiān)測到大電網(wǎng)出現(xiàn)電壓擾動等

2、電能質(zhì)量問題或供電中斷時，隔離開關(guān)S1動作，微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行模式，以保證微電網(wǎng)內(nèi)重要敏感負(fù)荷的不間斷供電，同時各微電源在能量管理系統(tǒng)的的控制下，調(diào)整功率輸出，保證微電網(wǎng)正常運(yùn)行。對于饋線、上的一般負(fù)荷，系統(tǒng)則會根據(jù)微電網(wǎng)功率平衡的需求，將其切除。2 負(fù)荷分類、要求及接入設(shè)備功能2.1 負(fù)荷分類與要求根據(jù)負(fù)荷對電力需求的特性可將負(fù)荷分為基本兩大類3：敏感負(fù)荷：對這一級負(fù)荷斷電，將造成人身事故、設(shè)備損壞，將生產(chǎn)廢品，使生產(chǎn)秩序長期不能恢復(fù)，人民生活發(fā)生紊亂等。這是這是敏感負(fù)荷中的重要負(fù)荷。 由于供電中斷會造成大量減產(chǎn)、人民生活會受到較大影響的用戶負(fù)荷，這是敏感負(fù)荷中的比較重要的負(fù)荷。一般負(fù)荷（非

3、敏感負(fù)荷）：敏感負(fù)荷以外的屬于一般負(fù)荷。可視為一個可控的負(fù)荷參與微電網(wǎng)的能量調(diào)度，并且在適當(dāng)?shù)臅r候（孤網(wǎng)模式時）可中斷其供電，以此確保敏感負(fù)荷的正常供電。要求：敏感負(fù)荷。保證不間斷供電以及較高的供電質(zhì)量。并由獨(dú)立電源供電。非敏感負(fù)荷對供電方式無特殊要求。2.2 負(fù)荷接入設(shè)備功能(1) 負(fù)荷通斷控制在正常情況下，敏感負(fù)荷與一般負(fù)荷均應(yīng)正常供電，當(dāng)微電網(wǎng)系統(tǒng)因事故出現(xiàn)功率缺額或運(yùn)行在孤島模式，應(yīng)采取切斷一般負(fù)荷，確保敏感負(fù)荷的正常供電。(2) 負(fù)荷保護(hù)具有自動跳閘和電動合閘功能，可切斷故障電流，發(fā)揮保護(hù)作用。(3) 微電網(wǎng)功率平衡控制自動低頻減載4當(dāng)微電網(wǎng)系統(tǒng)因事故出現(xiàn)功率缺額時，其頻率將隨之急劇

4、下降，自動低頻減載裝置的任務(wù)是迅速斷開相應(yīng)數(shù)量的一般負(fù)荷，使系統(tǒng)頻率在不低于某一允許值的情況下，達(dá)到有功功率的平衡，以確保微電網(wǎng)系統(tǒng)安全運(yùn)行。(4) 負(fù)荷監(jiān)測提供微電網(wǎng)線路負(fù)荷的實(shí)時數(shù)據(jù)包括負(fù)荷功率，線路電流情況。對所有線路進(jìn)行監(jiān)控，對大負(fù)荷及超負(fù)荷提供預(yù)警和報(bào)警信號。3 微電源分類、特點(diǎn)、工作方式及接入設(shè)備功能3.1 微電源分類與特點(diǎn)5光伏電池?zé)o廢氣排放、無化石燃料消耗，采用與建筑物集成在一起的模塊可聯(lián)合生產(chǎn)低溫?zé)崮転榉块g供暖。但輸出的功率由光能決定，因此是斷續(xù)的，不能與負(fù)荷完全匹配，因此常常需要蓄電池或其他輔助系統(tǒng)。一般光伏電池發(fā)電模塊擁有最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)功能、電池板監(jiān)測和保護(hù)功

5、能、逆變并網(wǎng)等功能，以保證光伏電池能夠可靠、安全地運(yùn)行。微型燃?xì)廨啓C(jī)，具有體積小、質(zhì)量輕、發(fā)電效率高、污染小、運(yùn)行維護(hù)簡單可以統(tǒng)一調(diào)度。微型燃?xì)廨啓C(jī)模塊具有氣體溫度、壓力、流量測量、燃料供給、燃料注入控制、熱量處理、轉(zhuǎn)速監(jiān)控，氣體污染物監(jiān)測、功率調(diào)節(jié)及并網(wǎng)等功能。具有電力電子轉(zhuǎn)換和控制接口的微型燃?xì)廨啓C(jī)可跟隨電網(wǎng)的電壓和頻率變化，主要起負(fù)荷跟蹤和削峰填谷的作用。它的另一個作用是完成基本的有功功率控制的同時，可調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出的無功功率，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)和功率因數(shù)的調(diào)整。因此是目前最成熟、最具有商業(yè)競爭力的分布式電源之一。3.2 微電源典型工作方式(1) 光伏電池具有MPPT和定電壓兩種工作方式。當(dāng)工作

6、在MPPT工作方式且無功功率可調(diào)時遵循Q-V下垂特性。當(dāng)工作在定電壓工作方式時遵循P-f下垂特性。(2) 微型燃?xì)廨啓C(jī)可工作在功率可調(diào)的運(yùn)行方式或定功率的運(yùn)行方式。當(dāng)工作在功率可調(diào)的方式時遵循P-f下垂特性和Q-V下垂特性。在此工作方式下，微型燃?xì)廨啓C(jī)可作為具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能的調(diào)節(jié)電源，快速跟蹤負(fù)荷有功功率和無功功率的變化。當(dāng)工作在定功率的方式時按照設(shè)定值輸出有功功率和無功功率。3.3 微電源接入設(shè)備功能由于光伏電池電壓等級低，需采用DC-DC中的Boost電路升壓至合適的電壓等級，然后通過逆變把直流電變換為標(biāo)準(zhǔn)的交流電，供給負(fù)荷或并入電網(wǎng)。即經(jīng)過DC-DC-AC變換接入微電網(wǎng)。并可根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)

7、定運(yùn)行要求自動切換工作方式的功能。微型燃?xì)廨啓C(jī)為不穩(wěn)定的交流電源，需要先變?yōu)橹绷麟姡缓笸ㄟ^逆變技術(shù)變成標(biāo)準(zhǔn)的交流電，供給負(fù)荷或并入電網(wǎng)，即經(jīng)過AC-DC-AC變換接入微電網(wǎng)。并可根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行要求自動切換工作方式的功能。3.4 微電源控制功能微電源的基本控制由微電源控制器完成，主要功能包括微電源自身的調(diào)節(jié)功能即微電源機(jī)組工作方式的切換。能量調(diào)節(jié)功能包括有功/無功控制、電壓/頻率調(diào)節(jié)、孤島模式下負(fù)荷分配/電壓、頻率調(diào)節(jié)等。3.4.1 微電源工作方式的切換根據(jù)微電網(wǎng)負(fù)荷用電需求并結(jié)合微電源控制策略切換微電源的工作方式。(1) 對于光伏電池在MPPT和定電壓模式之間切換。(2) 微型燃?xì)廨啓C(jī)可工

8、作在定功率與功率可調(diào)的模式兩種方式下。在功率可調(diào)時可工作低位運(yùn)行和高位運(yùn)行兩種方式下。(3) 儲能裝置根據(jù)蓄電池的荷電狀況以及此時的負(fù)荷是需求，蓄電池可工作在充電模式與放電模式。3.4.2 能量調(diào)節(jié)功能(1) 有功功率調(diào)節(jié)在并網(wǎng)運(yùn)行模式時，系統(tǒng)的頻率是固定，微電源發(fā)送分配好的有功功率，在孤網(wǎng)運(yùn)行模式下，通過快速的電力電子裝置，根據(jù)P-f下垂特性，調(diào)節(jié)微電源的輸出有功功率使功率輸出與負(fù)荷需求保持平衡。(2) 無功功率調(diào)節(jié)在并網(wǎng)運(yùn)行模式下，能量控制器監(jiān)測負(fù)荷和無功的變化，通過儲能裝置進(jìn)行無功調(diào)節(jié)，并補(bǔ)償無功，維持系統(tǒng)功率平衡。在孤網(wǎng)運(yùn)行模式下，應(yīng)具備三個功能根據(jù)預(yù)先設(shè)定的Q-V特性阻止末端電壓偏壓

9、；參與特定負(fù)荷線路的電壓調(diào)整；根據(jù)負(fù)荷設(shè)定的功率因數(shù)補(bǔ)償無功。電壓調(diào)節(jié)：通過調(diào)節(jié)微電源電壓的幅值，相角，與系統(tǒng)要求相匹配，而且負(fù)荷和微電網(wǎng)的功率因數(shù)可得到控制。功率因數(shù)調(diào)節(jié)：當(dāng)電動機(jī)啟停時負(fù)載的功率因數(shù)是變化的，可以影響到微電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定。通過調(diào)節(jié)微電源無功輸出使負(fù)載的功率因數(shù)保持在預(yù)先設(shè)定的工作點(diǎn)。對分布式電源的控制除了滿足以上要求外，微電源自身還應(yīng)具有以下功能：(1) 通信功能接受能量管理系統(tǒng)的調(diào)度，同時上傳自身的各種狀態(tài)信息。(2) 輔助的電能質(zhì)量改善功能 微電源在自身不對電網(wǎng)造成污染的前提下，能在一定程度上對電網(wǎng)進(jìn)行諧波抑制和不平衡補(bǔ)償?shù)取?3) 保護(hù)功能 微電網(wǎng)內(nèi)部有數(shù)量眾多的分布式

10、電源，且它們之間的距離短，這就造成了短路電流的急劇增大，而傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置因時效性難以起到應(yīng)有的保護(hù)作用，嚴(yán)重威脅了電力電子設(shè)備的安全，所以分布式電源自身必須具備各種可靠的保護(hù)功能(如過壓、過流及故障等)。4 儲能裝置分類、特點(diǎn)、工作方式及接入設(shè)備功能4.1 儲能裝置的分類與特點(diǎn)5鉛酸蓄電池盡管能量密度小，但功率密度高、放電時間長、由于技術(shù)成熟性價比高，因此成為當(dāng)今使用最為廣泛的蓄電池。當(dāng)蓄電池作為調(diào)節(jié)電源時，每次調(diào)度之前應(yīng)先檢查蓄電池的剩余容量，若負(fù)荷低谷時蓄電池容量已經(jīng)達(dá)到90%以上，則不給蓄電池充電;若剩余容量低于20%則暫時不用蓄電池，將它作為負(fù)載進(jìn)行充電(負(fù)荷高峰時不充電)一直到容

11、量達(dá)到80%以上為止，否則作為電源參加經(jīng)濟(jì)調(diào)度。4.2 典型工作方式蓄電池可工作在功率可調(diào)的運(yùn)行方式或定功率的運(yùn)行方式。當(dāng)工作在功率可調(diào)的方式時遵循P-f下垂特性和Q-V下垂特性。在此工作方式下，蓄電池組可作為具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能的調(diào)節(jié)電源，快速跟蹤負(fù)荷有功功率和無功功率的變化。當(dāng)工作在定功率的方式時按照設(shè)定值輸出有功功率和無功功率。4.3 裝置接入設(shè)備功能蓄電池為直流電源，由于他們的電壓等級低，需采用DC-DC中的Boost電路升壓至合適的電壓等級，然后通過逆變把直流電變換為標(biāo)準(zhǔn)的交流電，供給負(fù)荷或并入電網(wǎng)。即經(jīng)過DC-DC-AC變換接入微電網(wǎng)。蓄電池控制器具有對蓄電池電壓、電流、儲能的監(jiān)控功

12、能，還有充放電功能和啟停限定功能。蓄電池充電時，能量管理系統(tǒng)主要監(jiān)視蓄電池的充電狀態(tài)、綜合健康度和安全中斷標(biāo)準(zhǔn)。主要監(jiān)測的參數(shù)有：電壓、電流和溫度。當(dāng)對蓄電池的所有狀態(tài)檢查完成后。蓄電池的充電定時器開始啟動。如果檢測到蓄電池超過臨界安全值，則充電暫停，如果故障持續(xù)時間超過一定的值，則停止對蓄電池充電。并可根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行要求自動切換工作方式的功能。5 系統(tǒng)運(yùn)行目標(biāo)與策略5.1 聯(lián)網(wǎng)模式下的運(yùn)行目標(biāo)與策略在正常情況下，微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，由大電網(wǎng)提供剛性的電壓和頻率支撐，內(nèi)部微電源工作在電壓源或電流源狀態(tài)，在能量管理系統(tǒng)控制下，調(diào)整各自的功率輸出。微電網(wǎng)和大電網(wǎng)共同承擔(dān)內(nèi)部負(fù)荷。并網(wǎng)運(yùn)行時，微電網(wǎng)能

13、量管理的協(xié)調(diào)方案為：(1) 光伏發(fā)電一直保持 MPPT模式；(2) 檢測儲能裝置的荷電狀況以確定是否充電。當(dāng)檢測到蓄電池未充滿時應(yīng)充電，若充滿就停止充電。能量控制器檢測負(fù)荷和無功的變化。在聯(lián)網(wǎng)模式時，蓄電池不參與供電。僅通過儲能裝置進(jìn)行無功調(diào)節(jié)，并補(bǔ)償無功，維持功率平衡，維持系統(tǒng)穩(wěn)定的作用。(3) 微型燃?xì)廨啓C(jī)在聯(lián)網(wǎng)模式時不參與供電。(4) 微電網(wǎng)能量管理器將增加與各級微電源之間的通信協(xié)調(diào)工作。并網(wǎng)運(yùn)行發(fā)生故障時，由于微電源的分布式特性，可由微電源能量管理系統(tǒng)迅速定位故障點(diǎn)位置。當(dāng)故障點(diǎn)在微電網(wǎng)內(nèi)部時，由微電網(wǎng)能量管理控制器通過綜合各微電源的信息給出相應(yīng)調(diào)整；當(dāng)故障點(diǎn)在微電網(wǎng)外部時，通過主網(wǎng)調(diào)

14、度中心與各高級調(diào)度中心相互通信以確定故障嚴(yán)重程度。如超出自身調(diào)節(jié)能力，相應(yīng)微電網(wǎng)可選擇與主網(wǎng)斷開，進(jìn)入孤島運(yùn)行，這樣可同時保證主網(wǎng)與微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。5.2 孤島模式下的運(yùn)行目標(biāo)與策略6 7 8當(dāng)大電網(wǎng)出現(xiàn)電壓驟升、驟降、不平衡和諧波等電能質(zhì)量問題或有計(jì)劃檢修時，微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行模式，此時的電壓和頻率由內(nèi)部各微電源負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)。負(fù)荷和微電源地投切常用來維持功率平衡以此確保微電網(wǎng)的電壓和相角的恒定。因此控制策略必須確保敏感負(fù)荷的正常供電。微電網(wǎng)能量管理的協(xié)調(diào)方案為：應(yīng)切除可中斷負(fù)荷確保微電網(wǎng)對敏感負(fù)荷的可靠供電，保證敏感負(fù)荷的正常工作；光伏發(fā)電盡量一直保持MPPT模式（若需要可工作在電壓限制模

15、式）；根據(jù)儲能裝置的運(yùn)行狀況，管理微型燃?xì)廨啓C(jī)的投切和發(fā)電容量。當(dāng)儲能裝置吸收部分能量時，切除部分微型燃?xì)廨啓C(jī)，當(dāng)儲能裝置釋放能量時，投入部分微型燃?xì)廨啓C(jī)來供電；能量控制器檢測負(fù)荷和無功的變化，通過微型燃?xì)廨啓C(jī)或儲能裝置進(jìn)行P、Q調(diào)節(jié)，并無功補(bǔ)償，維持功率平衡，保證供電質(zhì)量。在孤網(wǎng)模式下各微電源協(xié)調(diào)控制策略：(1) 光伏電池應(yīng)保持 MPPT模式，當(dāng)光伏電池輸出大于負(fù)荷消耗且蓄電池充滿時，應(yīng)工作在定電壓模式。(2) 蓄電池儲能為0，光伏輸出持續(xù)增加但小于負(fù)荷消耗時，蓄電池停止運(yùn)行。光伏輸出超過微電網(wǎng)負(fù)荷消耗，蓄電池未充滿。蓄電池充電。光伏輸出小于負(fù)荷消耗時或光伏輸出為零，蓄電池有儲能，應(yīng)工作在放

16、電模式。(3) 當(dāng)光伏輸出超過微電網(wǎng)負(fù)荷消耗，應(yīng)工作在低輸出運(yùn)行模式。當(dāng)負(fù)荷需求持續(xù)增加，光伏電池和蓄電池已不能滿足負(fù)荷用電需求，微型燃?xì)廨啓C(jī)則增加輸出功率。光伏發(fā)電結(jié)束且儲能裝置儲能為零，則完全由微型燃機(jī)輪機(jī)供電。5.3 PCC接入監(jiān)控設(shè)備的功能與要求微電網(wǎng)PCC的各種狀態(tài)信息包括系統(tǒng)電壓、電流、有功、無功、頻率、功率因數(shù)等參數(shù)以及各個微電源的狀態(tài)信息能上傳給能量管理系統(tǒng)，能量管理系統(tǒng)根據(jù)這些參數(shù)制定控制方案，發(fā)布命令。6 微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的功能與實(shí)現(xiàn)方法微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)綜合處理、方案制定、命令發(fā)布及與微電網(wǎng)并網(wǎng)功能，主要包括對微電源的控制、儲能裝置管理、負(fù)荷管理、來電自動并網(wǎng)、

17、斷電或故障自動進(jìn)入孤島運(yùn)行的控制功能等9。(1) 方案制定、命令發(fā)布經(jīng)過通信上傳的PCC點(diǎn)，各微電源控制器，斷路器，負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的各種參數(shù)，經(jīng)過綜合數(shù)據(jù)處理，制定微電源的投切、工作方式切換、功率輸出等調(diào)節(jié)，斷路器的通斷等控制策略。然后把這些設(shè)定值與控制命令發(fā)送各調(diào)節(jié)裝置。維持微電網(wǎng)的正常運(yùn)行。(2) 對微電源的控制功能根據(jù)能量管理系統(tǒng)的控制命令改變微電源的工作方式，并且按照發(fā)送的設(shè)定值調(diào)節(jié)微電源的功率輸出。能量管理系統(tǒng)檢測調(diào)節(jié)電源的輸出特性。當(dāng)負(fù)荷需求增大時，通知微電源增加輸出功率。當(dāng)負(fù)荷需求減少且蓄電池充滿時，則通知微電源減少輸出功率或關(guān)閉某些微電源。(3) 儲能裝置的管理蓄電池充放電與電壓、功

18、率管理可檢測蓄電的充放電狀態(tài)，并且根據(jù)系統(tǒng)需求對其進(jìn)行充放電管理，并能控制儲能裝置的工作方式。以及輸出有功、無功功率，參與有/無功率調(diào)節(jié)。(4) 負(fù)荷管理根據(jù)檢測到的負(fù)荷大小分配微電源的出力，保持微電源與負(fù)荷之間的平衡，在微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時，切除一般負(fù)荷，確保敏感負(fù)荷的正常供電。(5) 模式切換與通斷控制當(dāng)檢測大電網(wǎng)來電時，能自動的將微電網(wǎng)由孤網(wǎng)運(yùn)行模式過渡到并網(wǎng)運(yùn)行模式下。當(dāng)并網(wǎng)后發(fā)生故障且故障點(diǎn)在微電網(wǎng)外部時，通過主網(wǎng)與各微電網(wǎng)相互通信以確定故障嚴(yán)重程度。如超出自身調(diào)節(jié)能力，相應(yīng)微電網(wǎng)可選擇與主網(wǎng)斷開，進(jìn)入孤島運(yùn)行。并可實(shí)現(xiàn)兩種運(yùn)行模式的無縫轉(zhuǎn)換。并根據(jù)微電網(wǎng)的工作狀態(tài)發(fā)布微電源與斷路器邏輯

19、控制控制命令。當(dāng)滿足投切條件時，能量管理系統(tǒng)通知微電源控制器和各斷路器動作，完成預(yù)定的投切操作，以減少或增加輸電線路的功率，確保微電網(wǎng)系統(tǒng)的功率平衡。7 微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)方案7.1 建立模型建立了典型的微電網(wǎng)模型，包括微電網(wǎng)的電壓等級、接線方式、運(yùn)行方式、負(fù)荷模型、微電源類型、容量以及位置的確定并建立合適的微電源仿真模型。1. 電壓等級：380V/220V2. 接線方式：微電網(wǎng)接線采用放射式接線。運(yùn)行方式： 并網(wǎng)運(yùn)行、孤島運(yùn)行3. 負(fù)荷模型：采用恒功率靜態(tài)模型來表示饋線上各節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷，同時假設(shè)負(fù)荷三相對稱。(1) 負(fù)荷類型：敏感負(fù)荷 非敏感負(fù)荷（可中斷負(fù)荷）(2) 負(fù)荷大小最

20、大負(fù)荷：敏感負(fù)荷與一般負(fù)荷功率需求之和為最大負(fù)荷。 最小負(fù)荷：取最大負(fù)荷的30%為最小負(fù)荷。4. 微電源類型: 微型燃?xì)廨啓C(jī)、光伏電池、儲能裝置（鉛酸蓄電池）。5. 微電源發(fā)電容量確定：微電源的額定功率應(yīng)該與敏感負(fù)荷峰值功率需求相匹配。6. 微電源位置確定10：可選擇在線路中間偏末端的位置。7.2 微電網(wǎng)能量管理(1) 微電源管理根據(jù)微電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)制定相應(yīng)的控制策略 在并網(wǎng)模式時，應(yīng)預(yù)先確定微電源的功率輸出值，能量管理系統(tǒng)合理分配設(shè)定值給各個微電源。并監(jiān)控PCC點(diǎn)的電量參數(shù)，當(dāng)出現(xiàn)無功不平衡時，并確定無功補(bǔ)償量，分配這個值于儲能裝置，使儲能裝置發(fā)無功，維持系統(tǒng)功率平衡。并根據(jù)并網(wǎng)運(yùn)行模式下微

21、電源協(xié)調(diào)控制策略投切微電源。在孤網(wǎng)模式運(yùn)行時，根據(jù)負(fù)荷需求確定微電源的功率輸出值，能量管理系統(tǒng)合理分配設(shè)定值與各微電源。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的特性阻止末端電壓偏壓；參與特定負(fù)荷線路的電壓調(diào)整；根據(jù)負(fù)荷設(shè)定的功率因數(shù)補(bǔ)償無功。通過能量管理系統(tǒng)把這個這分配給調(diào)節(jié)微電源。維持電壓穩(wěn)定。能量管理系統(tǒng)根據(jù)能量管理控制算法確定設(shè)定值，分配給各微電源參與系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。(2) 儲能裝置的充放電管理能量管理系統(tǒng)主要監(jiān)視蓄電池的充電狀態(tài)、綜合健康度和安全中斷標(biāo)準(zhǔn)。按照能量管理系統(tǒng)的控制指令充放電。(3) 負(fù)荷管理提供負(fù)荷跟跟隨功能，實(shí)時檢測負(fù)荷大小，在并網(wǎng)模式下，負(fù)荷的供電主要由大電網(wǎng)提供。在孤網(wǎng)模式

22、運(yùn)行時，一般負(fù)荷被切除，根據(jù)檢測到的負(fù)荷大小，分配微電源的出力，保持微電源與負(fù)荷之間的平衡。7.3 能量管理系統(tǒng)通訊與控制功能微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)綜合處理、方案制定、命令發(fā)布及與微電網(wǎng)并網(wǎng)功能，主要包括對微電源的管理、儲能裝置管理、負(fù)荷管理、斷網(wǎng)與并網(wǎng)的控制功能等。各控制器經(jīng)過通訊線路上傳各自的狀態(tài)信息，包括的PCC點(diǎn)電網(wǎng)參數(shù)，各微電源輸出特性參數(shù)，斷路器通斷狀態(tài)，負(fù)荷的各種電量參數(shù)，經(jīng)過能量管理系統(tǒng)的綜合數(shù)據(jù)處理，制定微電源的投切、工作方式切換、功率輸出等調(diào)節(jié)，斷路器的通斷等控制策略。然后把這些設(shè)定值與控制命令發(fā)送各調(diào)節(jié)裝置，維持微電網(wǎng)的正常運(yùn)行。7.3.1 上傳信息：(1) PCC點(diǎn)

23、：通過大電網(wǎng)監(jiān)控裝置上傳大電網(wǎng)的各種參數(shù)包括大電網(wǎng)的電壓、頻率、相位角等。在聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式下，將大電網(wǎng)電壓、頻率與微電網(wǎng)當(dāng)前電壓和頻率做比較，分析是否同步，如果偏差超過允許范圍將調(diào)節(jié)儲能裝置和光伏電池的功率輸出，以盡快與大電網(wǎng)同步。(2) 光伏電池功率電壓控制器：上傳光伏電池的工作方式（MPPT/定電壓），輸出電壓、電流、頻率，有功功率、無功功率等參數(shù)值。(3) 儲能裝置（蓄電池）功率電壓控制器：上傳儲能當(dāng)前的工作方式、充放電的電壓、電流，輸出時有功功率、無功功率等參數(shù)值，荷電狀態(tài)等。(4) 微型燃?xì)廨啓C(jī)功率電壓控制器：上傳微型燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行狀況（是否投入運(yùn)行、低位運(yùn)行、高位運(yùn)行、）工作方式、輸

24、出電壓、電流、頻率，有功功率、無功功率等參數(shù)值。(5) 負(fù)荷參數(shù)：包括負(fù)荷的大小，電壓、電流，頻率，功率因數(shù)等。(6) 各斷路器的通斷狀況。7.3.2 發(fā)送命令:(1) PCC點(diǎn)的信息在聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式下，將大電網(wǎng)電壓、頻率與微電網(wǎng)當(dāng)前電壓和頻率做比較，分析是否同步，如果偏差超過允許范圍能量管理系統(tǒng)計(jì)算無功功率補(bǔ)償量，并把這個值傳送給儲能裝置。命令儲能裝置發(fā)送無功，維持系統(tǒng)平衡。當(dāng)監(jiān)測到大電網(wǎng)出現(xiàn)電壓擾動等電能質(zhì)量問題或供電中斷時，通知隔離開關(guān)S1動作，微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行模式。當(dāng)大電網(wǎng)來電時，檢測當(dāng)前大電網(wǎng)與微電網(wǎng)的電壓、頻率、相位角，若微電網(wǎng)與電網(wǎng)不同步，能量管理系統(tǒng)計(jì)大電網(wǎng)與微電網(wǎng)的參數(shù)差額，

25、計(jì)算出補(bǔ)償量，把這設(shè)定值通知給運(yùn)行中的微電微電網(wǎng)。調(diào)節(jié)功率輸出，盡快與大電網(wǎng)的同步。(2) 光伏電池1) 在聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式下：能量管理系統(tǒng)通知其一直工作在MPPT方式下。2) 在孤網(wǎng)運(yùn)行模式下：當(dāng)光伏電池輸出大于負(fù)荷消耗且蓄電池充滿時并且儲能裝置充滿時，通知光伏電池控制器改變運(yùn)行方式，工作在定電壓方式下，否則應(yīng)一直保持工作在MPPT方式。當(dāng)光伏電池輸出為0時，通知光伏電池控制器停止運(yùn)行。(3) 儲能裝置根據(jù)負(fù)荷需求與荷電狀況確定其充放電與工作方式1) 聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式時：能量管理系統(tǒng)發(fā)送命令與儲能裝置，僅工作在充電的工作方式下，當(dāng)檢測到儲能裝置未充滿時。蓄電池充電。若充滿，則停止充電。2) 孤網(wǎng)運(yùn)行

26、模式時：蓄電池儲能為0，光伏輸出持續(xù)增加但小于負(fù)荷消耗時，蓄電池停止運(yùn)行。光伏輸出超過微電網(wǎng)負(fù)荷消耗，蓄電池未充滿。通知蓄電池控制器工作在充電方式。光伏輸出小于負(fù)荷消耗時或光伏輸出為零，并檢測到儲能裝置有儲能，通知儲能裝置放電。當(dāng)儲能裝置輸出為0時，通知儲能裝置控制器停止運(yùn)行。(4) 微型燃?xì)廨啓C(jī)1) 在聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式時，能量管理系統(tǒng)通知微型燃?xì)廨啓C(jī)不投入運(yùn)行。2) 在孤網(wǎng)運(yùn)行模式時，當(dāng)光伏輸出超過微電網(wǎng)負(fù)荷消耗，通知微型燃?xì)廨啓C(jī)工作在低輸出運(yùn)行模式。當(dāng)負(fù)荷需求持續(xù)增加，光伏電池和蓄電池已不能滿足負(fù)荷用電需求，微型燃?xì)廨啓C(jī)則增加輸出功率。當(dāng)儲能裝置與光伏電池輸出為零時，通知兩個微型燃?xì)廨啓C(jī)完全供

27、電。(5) 各斷路器的通斷控制1) 在聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式時，應(yīng)密切監(jiān)視個斷路器的通斷，當(dāng)某條支路或節(jié)點(diǎn)電壓、電流過高時，應(yīng)迅速切斷該支路或節(jié)點(diǎn)的斷路器，并發(fā)送維修指令，通知維修人員快捷解除故障，保障負(fù)荷的正常供電。2) 在孤網(wǎng)運(yùn)行模式時，通知隔離開關(guān)S1快速動作斷開與大電網(wǎng)的連接，微電網(wǎng)進(jìn)入孤網(wǎng)運(yùn)行模式。斷路器S3、S11動作切斷一般負(fù)荷的供電，確保敏感負(fù)荷的正常供電。當(dāng)微電網(wǎng)供電仍不滿足敏感負(fù)荷需求時，應(yīng)將敏感負(fù)荷中供電等級較低的較重要敏感負(fù)荷切除，通知斷路器S6或S10動作，確保重要敏感負(fù)荷的正常供電。(6) 負(fù)荷的控制在聯(lián)網(wǎng)模式是，確保所有負(fù)荷的正常供電。在孤網(wǎng)模式時，首先將一般負(fù)荷切除，確保

28、敏感負(fù)荷的供電。當(dāng)儲能裝置與光伏電池輸出均為0，且兩微型燃?xì)廨喥鹜耆╇姡圆荒軡M足負(fù)荷需求時，應(yīng)考慮將敏感負(fù)荷中供電優(yōu)先級較低的負(fù)荷切除，命令所在支路的斷路器斷開。保證重要敏感負(fù)荷的供電。若系統(tǒng)存在兩個或兩個以上供電等級相同的較重要敏感負(fù)荷時，能量管理系統(tǒng)應(yīng)采集當(dāng)前較敏感負(fù)荷的大小，并結(jié)合微電源的運(yùn)行情況做出判斷，若將較小負(fù)荷切除時，不會造成系統(tǒng)的電壓頻率降低，可將較小負(fù)荷切除，若會出現(xiàn)電壓、頻率不穩(wěn)定，須將較大負(fù)荷切除。當(dāng)某負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓超過允許范圍時，根據(jù)無功補(bǔ)償算法，制定無功補(bǔ)償量，并把這個設(shè)定值傳送送給調(diào)節(jié)電源，使其參與電壓調(diào)節(jié)。7.4 微電網(wǎng)的突發(fā)事故的處理聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行發(fā)生故障時，由于

29、微電源的分布式特性，可由微電源能量管理系統(tǒng)迅速定位故障點(diǎn)位置。當(dāng)故障點(diǎn)在微電網(wǎng)內(nèi)部時，由微電網(wǎng)能量管理控制器通過綜合各微電源的信息給出相應(yīng)調(diào)整；當(dāng)故障點(diǎn)在微電網(wǎng)外部時，通過主網(wǎng)調(diào)度中心與各高級調(diào)度中心相互通信以確定故障嚴(yán)重程度。如超出自身調(diào)節(jié)能力，相應(yīng)微電網(wǎng)可選擇與主網(wǎng)斷開，進(jìn)入孤島運(yùn)行，這樣可同時保證主網(wǎng)與微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。孤網(wǎng)運(yùn)行發(fā)生故障時，由于微電源的分布式特性，可由微電源能量管理系統(tǒng)迅速定位故障點(diǎn)位置。當(dāng)故障點(diǎn)在微電網(wǎng)內(nèi)部時，由微電網(wǎng)能量管理控制器通過綜合各微電源的信息給出相應(yīng)調(diào)整；如超出自身調(diào)節(jié)能力，相應(yīng)微電源斷路器可選擇與微電網(wǎng)斷開，微電網(wǎng)相應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化如下圖2。圖1

30、微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖1) 通知斷路器S2、S7開、S5、S9閉:微電網(wǎng)分割成兩個孤島區(qū)域，分別是饋線A中微型汽輪機(jī)和光伏電池并聯(lián)運(yùn)行，饋線B中蓄電池組和微型燃?xì)廨啓C(jī)并聯(lián)運(yùn)行。2) 通知斷路器S2、S7閉、S5、S9開:微電網(wǎng)分割成三個孤島區(qū)域，分別是饋線A中微型汽輪機(jī)和饋線B中蓄電池組并聯(lián)運(yùn)行，饋線A中光伏電池和饋線B中微型燃?xì)廨啓C(jī)各自獨(dú)立運(yùn)行，單獨(dú)為敏感負(fù)荷一對一供電。3) 通知斷路器S2、S7、S9閉、S5開:微電網(wǎng)分割成兩個孤島區(qū)域，分別是饋線A中微型汽輪機(jī)和饋線B中蓄電池組和微型燃?xì)廨啓C(jī)并聯(lián)運(yùn)行，饋線A中光伏電池獨(dú)立運(yùn)行，單獨(dú)為敏感負(fù)荷一對一供電。4) 通知斷路器S2、S5、S7閉、S9開:微電網(wǎng)分割成兩個孤島區(qū)域，分別是饋線A中微型汽輪機(jī)和光伏電池與饋線B中蓄電池組并聯(lián)運(yùn)行，饋線B中微型燃?xì)廨啓C(jī)獨(dú)立運(yùn)行，單獨(dú)為敏感負(fù)荷一對一供電。5) 通知斷路器S2、S5、S7、S9全開:微電網(wǎng)全部解列，4個微源分別獨(dú)立運(yùn)行，單獨(dú)為各自的敏感負(fù)荷一對一供電。幾種不同的孤島拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)直接決定了微電網(wǎng)對微電源所采取的控制方法。能量管理系統(tǒng)根據(jù)其特定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)制定控制策略，并發(fā)出警報(bào)信號，告知維修人員，盡快解決故障。保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。幾種不同的孤島拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)直接決定了微電網(wǎng)對微電源所采取的