一种微网能量管理系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种分布式电源发电控制的技术领域，具体的来说，是一种微网能量 管理系统。
【背景技术】
[0002] 分布式电源具有安装位置灵活、分散的特点，极好地适应了分散的资源分布与电 力需求；与传统集中式大电网供电方式相比，节省了输配电资源和运行费用，减少了输电过 程中的电能损失，因此提高了电能利用效率；分布式发电可减少电网总容量，改善电网峰谷 性能，提高供电可靠性，且在大电网出现故障的情况下，可脱离大电网而孤立运行，保证居 民的最小能源供应和最基本生活需要，成为大电网的有力补充和有效支撑；然而大量分散 的、形式多样且性能各异的分布式电源简单并网运行反而对电网和用户造成冲击，对电能 质量、稳定性、系统的保护、系统运行的可靠性、配网管理等方面都带来诸多不利影响，使其 并网规模受到限制。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术存在的不足，本发明提出一种微网能量管理系统，所述微网能量管 理系统能够基于实时监控系统采集电网信息、分布式电源信息、负荷信息等；实现主网、多 种分布式电源、储能单元和负载之间的最优功率匹配；实现多种分布式电源的灵活投切； 实现在孤岛与并网两种运行模式间的转换等。
[0004] 并网微网控制通过对微网内部分布式能源资源的合理调度，协调微网和外网之间 的关系，达到合理化利用微网内部的资源设备，同时满足上层电网对于微网的某些辅助服 务的需求的目的。此时，外网通常会视微网为一个可控的负荷模型，此时外网对于微网有一 定的负荷曲线调节的需求，例如尽量降低峰值负荷的高度以及缩减出现的时段，或者通过 合理的内部资源配置，或者需求侧负荷管理技术，平移负荷以使能源得到更加有效的利用。 同时在适当的时候，并网微网如果有多余的电力，也可以作为一个电源模型，可以通过配网 侧零售市场向外网卖出多余电力，除各供电单元可以参与竞价外，需求侧可控资源也可参 与市场竞价。
[0005] 并网运行时的微网，经济运行的优化成本函数需要综合考虑各种分布式电源的技 术性能、本地可用的能源资源、负荷需求大小、环保费用以及微电源的运行和维护费用等。 另外，还需要考虑微网与外部电网之间的电能交易，即系统购售电情况。
[0006] 为了获取微网并网经济运行的最优化，综合考虑能量的功率、成本、维护运行费用 以及售电购电的价格、电量等因素，建立能量管理目标函数，并在满足微网各项约束条件的 情况下获取最优解，即在保障微网各单元不越限的情况下获取微网运行的最优值，实现收 益最大化。
[0007] 能量管理目标函数
[0008]
[0009] 其中，P(t)代表微电源i在时段t的输出功率；F1(PU))为微电源的燃料成本函 数，OM 1S微电源i的运行和维护费用函数，a k为排放类型k的外部成本，：?为微电源i 在排放类型为k时的排放因子，Cb(t)和Cs(t)分别表示t时刻的购电价和售电价，P buy (t) 为t时刻的购买电量，Pm11⑴为t时刻的出售电量，N为微电源的总数;M为排放类型，T为 优化周期总时段数。
[0010] 能量管理约束条件
[0011] 1)有功功率平衡约束
[0013] 式中，d为可调度发电单元数目；q为不可调度发电单元数目；Plt为可调度型发电 单元t时刻的功率输出（kW) ;pfts不可调度型发电单元t时刻的功率输出（kW) ;p&ld为电 网t时刻与微网的功率交换量，从电网买电为正，向电网卖电为负（kW) ;Ebat(t)为储能单元 功率输出，放电时为正，充电时为负（kW)，PuS t时刻系统中的总有功负荷（kW)。
[0014] 2)联络线功率限制
[0015] I Perid-PsJ < YD
[0016] 其中，Pset是联络线功率参考值（kW)。YD是阈值（kW)
[0017] 3)发电单兀功率输出限值 _8] P_彡 P lt，Pft< P _
[0019] 其中，P_为微网系统中各发电单元的功率输出下限（kW)
[0020] P_为微网系统中各发电单元的功率输出上限（kW)
[0021] 4)储能装置能量状态约束
[0022] Ebat nin^ Ebat (t) ^Ebat nax
[0023] 其中，Ebat niin为微网系统中储能单元的放电下限（kW)
[0024] Ebat niax为微网系统中储能单元的充电上限（kW)
[0025] 为了使分布式发电系统能够稳定、可靠以及经济工作，必须保证发电单元和储能 单元协调工作，对系统的能量流进行管理。在独立运行时，分布式发电能量管理控制算法根 据发电单元的单位时段运行成本选择运行成本较低的发电单元，优化分布式发电系统的运 行成本。在并网运行时，由于分布式发电系统能够实现与电网的电能交换，因此，能量管理 控制算法应根据电网电价实时地买入或者卖出电能，追求分布式发电系统的利益最大化。
[0026] 光伏电池和风力发电机等发电单元则将其运行成本与电网电价进行比较，若运行 成本高于电网电价时，进入关闭状态；若运行成本低于电网电价时，开始正常启动。
[0027] 对于储能单元，当电网电价最低时，以最大功率给储能单元充电，并可结合电网电 价调整充电功率的大小，即电网电价低时，充电功率大，电网电价高时，充电功率小；当电网 电价较高时，储能单元根据能量管理系统的调度指令释放足够的电能，在卖电过程中，当储 能单元存储的电能释放到只够维持本地关键负荷不间断供电的要求时停止释放电能，进入 待机状态。
[0028] 微网能量管理系统由分布式能量管理系统、微网智能能量管理中心和本地能量控 制器三部分构成。
[0029] 分布式能量管理系统负责管理微网系统和电力系统调度中心之间的信息交换；
[0030] 微网智能能量管理中心利用分布式能量管理系统和本地能量控制器提供的信息， 综合考虑电网电价、分布式电源的报价、储能单元的剩余容量和负荷需求制定经济的发电 计划，通过合理的能量管理策略进行管理微网系统中各分布式发电单元、储能单元和能量 变换单元的运行状态，实现微网系统的能量平衡和经济运行；
[0031] 本地能量控制器负责微网智能能量管理中心和底层各个发电单元、储能单元和能 量变换单元之间的信息交换，实现稳定性控制、并离网的自动无缝转换控制、PQ控制、紧急 事件发生时提供适当保护。
[0032] 微网能量管理系统的管理周期包括短期管理和长期管理。
[0033] 短期的能量管理包括：运行时平滑微网内功率波动、有效快速地跟踪负载变化； 微网内设备投运、切除时实时功率控制；微网电压、频率控制，微网内部电能质量监控：微 网同期并网等。
[0034] 长期的能量管理包括：微网与配网系统连接馈线功率控制；微网根据配网系统电 价机制进行充放电控制；微网内分布式电源最大经济化运行，温室气体最小排放控制；根 据不同运行策略进行设备灵活控制。
[0035] 微网能量管理系统的功能模块包括电力市场电价信息采集模块、环境参数采集模 块、负荷预测模块