微网能量管理系统的制作方法

本发明涉及一种能量管理系统，尤其是涉及一种面向风电、光电以及储能电站等微电网的能量管理系统，属于电力管理调度技术领域。

背景技术：

目前，电力系统中常规的能量管理系统是面向电网的集成化系统，其具有监视、控制、分析、运行、决策和管理等多种功能；而如今随着新能源开发利用的日益成熟、各种储能用电环境的增加，分布式结构的微电网形式成为了电网的主流应用趋势之一。

为此，专门针对微电网的能量管理系统必须要能够集成调度自动化、配网自动化、变电站集中监控应用和分析功能等，使得其能够为含有风力发电、光伏发电等分布式电源和储能单元等形式的微电网系统提供监视与控制调度的功能。

因此，如中国专利cn201220143641.9研发并公开了“一种微网能量管理系统”，其结构为“在微网内设置有智能加热可调负荷或智能制冷可调负荷，所述微网能量管理系统还包括一与所述智能加热可调负荷或智能制冷可调负荷连接且在微网发电量过剩并且储能装置无法满足储能要求时，按微网实时的情况根据智能加热或制冷设备的用户实际设定控制所述智能加热可调负荷加热或控制所述智能制冷可调负荷制冷的微网控制中心”可见其重点在于如何实现温度控制与负载的匹配，并未对管理系统本身进行相应的设计与公开使得其能够更加适用于微电网系统。为此，亟需一种高集成度、多功能性的微网能量管理系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种高集成度和多功能性微网能量管理系统。

本发明的目的是这样实现的：

一种微网能量管理系统，包含有微电网能量管理系统、微电网协调控制器、以及位于现场控制微电网设备的就地控制器；

就地控制器获取微电网设备的电量参数，微电网协调控制器与就地控制器之间的通信相连；微电网能量管理系统通过与微电网协调控制器进行通信，就地控制器获取的电量参数直接发送至微电网能量管理系统、或者经微电网协调控制器作为中继发送至微电网能量管理系统，微电网能量管理系统获取电量参数数据后，对数据进行处理、分析和存储，通过优化计算形成对微电网协调控制器的综合运行控制指令，通过网络传输下发给微电网协调控制器执行。

本发明一种微网能量管理系统，所述微电网能量管理系统与电网后台服务器通信相连，从而接收电网后台服务器的电网调度/控制指令，通过优化计算形成综合运行控制指令后，经经微电网协调控制器下发给微电网各就地控制器；并将根据就地控制器上送的电量参数分析的结果上传至电网后台服务器中的电网调度/监控系统。

本发明一种微网能量管理系统，所述就地控制器包含有风机控制器及变流器、光伏汇流箱及逆变器、电池管理系统bms、储能变流器pcs测控单元、谐波治理和无功补偿控制装置、智能电动开关、电能测控计量表计、电能质量监测仪、并网点保护同期装置和环境监测仪等；所述光伏逆变器、储能系统控制器pcs、谐波治理和无功补偿控制装置、电能测控计量表计、电能质量监测、智能电动开关配置有串口，；电池管理系统bms、并网点保护同期装置配置网口接口。

本发明一种微网能量管理系统，就地控制器控制的分布式电源、储能装置、负荷装置和并网设备内的存储器上均内置有所在设备的唯一id信息，就地控制器上传电量参数时将所在设备的id信息一同打包形成数据包上传。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明微网能量管理系统结构分为三层，结构实行简单，且多种不同形式的就地控制器极大的丰富了其对不同类型的微电网的管理和控制，并且通过能量管理系统调度指令，与分布式发电单元出力预测和负荷预测结果一样，考虑当前微电网实际运行状态，按照一定的优化目标，制定微电网子系统控制策略。

附图说明

图1为本发明一种微网能量管理系统的电气框图。

图2为本发明一种微网能量管理系统的一种具体实施方式。

图3为本发明光伏发电短期功率预测流程图。

具体实施方式

参见图1~3，本发明涉及的一种微网能量管理系统，包含有微电网能量管理系统、微电网协调控制器、以及位于现场控制微电网设备的就地控制器；

就地控制器获取微电网设备的电量参数（如电流、电压、功率、相位、温湿度等常规电网需要采集的数据），微电网协调控制器与就地控制器之间的通信相连，其通信方式包括rs485、光纤、以太网等，并可以采用modubus、iec103多种通信规约；微电网能量管理系统通过104协议与微电网协调控制器进行通信，就地控制器获取的电量参数直接发送至微电网能量管理系统、或者经微电网协调控制器作为中继发送至微电网能量管理系统，微电网能量管理系统获取电量参数数据后，对数据进行处理、分析和存储，通过优化计算形成对微电网协调控制器的综合运行控制指令，通过网络传输下发给微电网协调控制器执行；从而实现系统运行的就地监控、能量优化和运行管理。

进一步的，所述微电网能量管理系统与电网后台服务器通信相连，从而接收电网后台服务器的电网调度/控制指令，通过优化计算形成综合运行控制指令后，经经微电网协调控制器下发给微电网各就地控制器；并将根据就地控制器上送的电量参数分析的结果上传至电网后台服务器中的电网调度/监控系统。

进一步的，所述就地控制器包含有风机控制器及变流器、光伏汇流箱及逆变器、电池管理系统bms、储能变流器pcs测控单元、谐波治理和无功补偿控制装置、智能电动开关、电能测控计量表计、电能质量监测仪、并网点保护同期装置和环境监测仪等；所述光伏逆变器、储能系统控制器pcs、谐波治理和无功补偿控制装置、电能测控计量表计、电能质量监测、智能电动开关一般配置串口，支持rs485通信方式，通信规约为modbus等，支持自定义规约，通过屏蔽双绞线连接到串口服务器，与微网协调控制器通信；电池管理系统bms、并网点保护同期装置配置网口接口，支持以太网通信，通过网络交换机与微网协调控制器通信。

进一步的，就地控制器控制的分布式电源、储能装置、负荷装置和并网设备内的存储器上均内置有所在设备的唯一id信息，就地控制器上传电量参数时将所在设备的id信息一同打包形成数据包上传。

具体的讲：

(a)微电网能量管理系统

微电网能量管理系统接受电网调度/控制指令，通过优化计算形成各个微电网协调控制器的综合运行控制指令，下发给微电网协调控制器；同时收集分析微电网协调控制器上送的各微电网子系统运行信息，评估当前微电网运行状态，并可上送结果至外电网监控系统。

微电网能量管理系统主要用于微电网优化调度和能量管理，其主要功能是协调微电网运行，使其对于主电网表现为电气外特性单一，可灵活调度的可控单元。根据调度指令，参考分布式发电单元出力预测和负荷预测结果，考虑当前微电网实际运行状态，按照一定的优化目标，制定微电网子系统控制策略。

无论微电网处于何种稳定的运行状态，微电网能量管理系统都将在保证系统安全稳定运行的情况下，尽可能的利用分布式电源，协调安排分布式发电单元并网运行，充分利用储能装置的充放电特性，平衡分布式发电单元出力波动，制定微电网无功调整方案，满足电能质量要求。

(b)微电网协调控制器

微电网协调控制器是微电网运行监控系统的重要组成部分，对下与就地设备控制层进行通信，对上与微电网能量管理系统进行数据交换，可独立控制微电网的并网和离网运行状态，并在并网、离网状态之间实现切换控制。微电网协调控制器基于嵌入式硬件数据处理平台，通过扩展终端服务器和网络交换机，接入设备数据终端，并通过与微电网并网保护同期装置的配合，实现微电网内各种设备数据的采集、处理、存贮、显示、告警、控制、数据转发以及协调控制、故障处理、顺序控制功能，使得微电网对大电网而言表现为单一的独立可控的发电单元或负荷单元。

(c)微电网就地控制器

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。其中：负荷控制器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。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等，分布式发电单元控制器接受协调控制器下发的指令，调整其并网接口的控制信号，转换分布式发电单元运行方式和出力大小，满足微电网实时运行需要。同时分布式发电单元控制器将分布式发电单元运行数据按时上送至微电网协调控制器，为其制定运行控制策略提供参考。储能控制器是指储能变流器控制系统，储能控制器严格执行微电网协调控制器下达指令曲线，进行充放电操作，起到稳定分布式发电输出，参与系统削峰填谷的作用。同时储能控制器上送储能设备实时运行信息至协调控制系统，为其制定运行控制策略提供参考。

下面结合图3对其应用作为实施说明（光伏发电短期功率预测策略）：

常规的光伏发电短期功率方式为：根据精细化数值天气预报模式得到当地光伏电站地面短波辐射预测结果，同时根据光伏电站运行实际情况，综合考虑各种影响因素，建立出力预测物理模型，进行光伏发电出力预测。以资料同化系统adas（arpsdataanalysissystem）为基础，通过internet实时获取gfs（全球预报系统）背景场，结合气象系统内部本地大量实时观测资料（包括探空观测（rawinsondeobservations）和地面气象站观测），重建中尺度区域模式所需的精细化初始场。在获得精细化初始客观分析场的基础上，调试中尺度区域模式wrf（weatherresearchandforecasting），构建精细化数值天气预报生产系统，计算出应用于光伏电站功率预测的精细化数值天气预报数据。

参见图3，本发明系统为提高短期太阳辐射的预测准确率，需在现有精细化气象数值天气预报模式系统的基础上，就地控制器将实时检测光伏电站气象监测站实时数据、光伏电站基础地理信息资料等，从而将数据经微电网协调控制器作为中继发送至微电网能量管理系统，进而在微电网能量管理系统中建立短期太阳辐射预测系统，对光伏电站微观区域进行时空加密计算，得出满足光伏电站功率预测需求用的各类太阳辐射预测结果；随后将控制信号发送至就地控制器对设备进行控制。在整个过程中：短期太阳辐射预测系统能够实现对接入系统的所有光伏电站未来0-24小时地面接收到的太阳辐射进行预测，预测时间分辨率为15分钟。然后根据光电转换关系预测出光伏功率值。

另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。