光储充多站合一能量管理系统设计_张翀.pdf
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1、 光储充多站合一能量管理系统设计张翀张嘉楠杨伟涛张迪(先进输电技术国家重点实验室(国网智能电网研究院有限公司)摘要:本文设计了光伏、储能、充电站多站合一的分层控制器架构,提出了一种实现智慧能源集移动储能站、电动汽车充电站、数据中心站、光伏发电站、通信基站等多站合一的直流微电网能量管理系统。通过该能量管理系统实现以直流微电网的运行经济性、分布式电源合理出力、减少储能系统运行损耗为目标的电网运行策略,并可实现不同运行策略之间的相互切换。最后,依托国内首个“六站合一”的直流微电网示范工程 巷尾多站合一直流微电网示范工程对本文所设计能量管理系统的实际工程效果进行测试,实测波形表明该能量管理系统可以实现
2、能量的统一管理、统一调控、统一运维。关键词:微电网;电动汽车;储能;能量管理系统 引言随着我国可再生能源的大力开发,分布式能源以智能微电网的形式接入现有大电网成为未来实现低碳目标的重要手段 -。微电网可以定义为由少量分布式能源组成的系统。这些能源的组合使得微电网可以处于并网运行模式或独立运行模式 -。微电网能量管理系统是集发电机的优化调度、负荷的管理和实时监测并自动实现微电网同步等功能为一体的综合能量管理系统 -。它主要用于为包含风电、光伏发电、微型燃气轮机等各种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。随着微电网的发展,能量管理系统的重要性越来越突出 。因此本文研究智慧能源多站合一
3、能量管理系统的设计。基于直流微电网的稳定与经济机理,设计了光伏、储能、充电站多站合一的分层控制器架构,提出了一种实现智慧能源集移动储能站、电动汽车充电站、数据中心站、光伏发电站、通信基站等多站合一的直流微电网能量管理系统。结合实际投运示范工程,对其实际效果进行测试分析。光储充多站合一的分层控制器架构设计光储充多站合一的分层控制器架构如图 所示。控制器三层结构中最上层为能量管理系统,保证系统经济运行,同时完成直流微电网自动化的故障自愈。中间层主要职责是根据能量管理系统的指令,确定两个直流微电网的工作模式,是交流微电网与直流微电网连接单元的参考值,所承担的功能模块主要有各个工作模式之间的切换以及电
4、压频率二次控制。最底层为设备级控制,按控制对象来划分主要有:电力电子变压器、直流变流器、光伏逆变器、充电桩以及应急电源接入交直流电源等变流器。图 光储充多站合一的分层控制器架构电气技术与经济 产品与解决方案 图 所示的能量管理系统,可以实现以多站合一微电网的运行经济性、分布式电源合理出力、减少储能系统运行损耗为目标的电网运行策略,并可实现不同运行策略之间的相互切换。具体主要实现以下功能:()能量优化调度。在满足负荷需求与分布式电源出力限制的前提下,考虑到微电网中不同类型、容量的分布式发电所消耗的燃料、发电效率、运行维护费用、温室气体排放量存在差异,以燃料成本、运行维护成本以及温室气体排放成本最
5、小为优化目标,实现微电网环保经济调度。()分布式电源实时运行控制。根据系统控制层的命令改变微电源的工作方式,并且按照发送的设定值调节微电源的功率输出,当负荷需求增大时,控制微电源增加输出功率;当负荷需求减少且蓄电池充满时,则控制微电源减少输出功率或关闭某些微电源。()负荷管理。区分微电网系统中的重要负荷和次要负荷,根据微电网系统稳定运行的需要控制负荷的投切。能量管理系统设计.功能架构设计图 所示为本文提出的能量管理系统架构,主要包括运行监控和能量管理控制两大部分。运行监控通过人机交互实现数据监测、实时操作等功能,通过对风、光等发电历史数据的分析,进行预测。能量管理控制通过对风、光发电数据的预测
6、和负荷预测,基于经济优化等原则,综合考虑离网等运行方式,从而得出优化决策。图 能量管理系统功能架构.功能分析能量管理系统用于高密度分布式能源接入的柔性互联配电网的运行监控与优化调度,实现微网的综合优化运行、多时间尺度的可再生能源发电预测和负荷预测等功能。其主要功能包含两个部分:()直流微网运行监控监控系统的主要功能包括:数据采集与处理、报警处理、控制和操作记录(包括人工操作、控制器自动控制等)、事件顺序记录和事故追忆、管理功能、控制和操作、在线统计计算、画面显示功能、制表打印功能、人机接口功能、时钟同步、通信接口、系统的自诊断和自恢复、维护功能、权限管理等。()交流配电网能量管理控制高密度分布
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