1、微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)概述、微電網(wǎng)能量組成微電網(wǎng)是近年來出現(xiàn)的一種新型能源網(wǎng)絡(luò)化供應(yīng)與管理技術(shù)的簡(jiǎn)稱，它能夠 利地將可再生能源和清潔能源系統(tǒng)的接入，實(shí)現(xiàn)需求側(cè)管理以及現(xiàn)有能源的最大 化利用。微電網(wǎng)將發(fā)電子系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)及負(fù)荷相結(jié)合，通過相關(guān)控制裝置間的 配合，可以同時(shí)向用戶提供電能和熱能，并能夠適時(shí)有效地支撐大電網(wǎng)，起到消峰 填谷的作用。所以微電網(wǎng)概念一經(jīng)提出，就引起世界能源專家和電力工業(yè)界的廣 泛重視世界很多國(guó)家都加強(qiáng)了相關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)研究的力度，對(duì)微電網(wǎng)的認(rèn)識(shí)隨著研 究的進(jìn)行在不斷地具體化、深入化和系統(tǒng)化。而微電網(wǎng)對(duì)于解決我國(guó)現(xiàn)有大電網(wǎng) 運(yùn)行中凸顯的問題，以及能源危機(jī)等相關(guān)問題，無疑是提供了一個(gè)好

2、的解決途徑。l.i風(fēng)能風(fēng)能是因空氣流做功而提供給人類的一種可利用的能量。空氣流具有的動(dòng)能 稱風(fēng)能。空氣流速越高，動(dòng)能越大。人們可以用風(fēng)車把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)的動(dòng) 作去推動(dòng)發(fā)電機(jī)，以產(chǎn)生電力，方法是透過傳動(dòng)軸，將轉(zhuǎn)子（山以空氣動(dòng)力推動(dòng) 的扇葉組成）的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳送至發(fā)電機(jī)。到2008年為止，全世界以風(fēng)力產(chǎn)生的 電力約有94.1百萬(wàn)千瓦，供應(yīng)的電力已超過全世界用量的1%。風(fēng)能雖然對(duì)大 多數(shù)國(guó)家而言還不是主要的能源，但在1999年到2005年之間已經(jīng)成長(zhǎng)了四倍以 上。風(fēng)能優(yōu)點(diǎn)：1. 風(fēng)能為潔凈的能量來源。2. 風(fēng)力發(fā)電是可再生能源，很環(huán)保。3. 風(fēng)能設(shè)施多為不立體化設(shè)施，可保護(hù)陸地和生態(tài)。4. 風(fēng)能設(shè)

3、施日趨進(jìn)步，大量生產(chǎn)降低成本，在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電成本已低于發(fā)電機(jī)。風(fēng)能缺點(diǎn)：1. 風(fēng)力發(fā)電需要大量土地興建風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，才可以生產(chǎn)比較多的能源。2. 進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)會(huì)發(fā)出龐大的噪音，所以要找一些空曠的 地方來興建。3. 在一些地區(qū)、風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性不足：許多地區(qū)的風(fēng)力有間歇性，更糟 糕的情況是如臺(tái)灣等地在電力需求較高的夏季及口日、是風(fēng)力較少的時(shí) 間；必須等待壓縮空氣等儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展。1.2光伏光伏是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。是一種利用太陽(yáng)電池半導(dǎo)體材料的光伏 效應(yīng)，將太陽(yáng)光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)，有獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng) 運(yùn)行兩種方式。光伏能量的來源山光伏板組件，它是一種暴露

4、在陽(yáng)光下便會(huì)產(chǎn)生直流電的發(fā) 電裝置，山兒乎全部以半導(dǎo)體物料（例如硅）制成的薄身固體光伏電池組成。山于 沒有活動(dòng)的部分，故可以長(zhǎng)時(shí)間操作而不會(huì)導(dǎo)致任何損耗。簡(jiǎn)單的光伏電池可為 手表及計(jì)算機(jī)提供能源，較復(fù)雜的光伏系統(tǒng)可為房屋提供照明，并為電網(wǎng)供電。 光伏板組件可以制成不同形狀，而組件乂可連接，以產(chǎn)生更多電力。近年，天臺(tái) 及建筑物表面均會(huì)使用光伏板組件，其至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分, 這些光伏設(shè)施通常被稱為附設(shè)于建筑物的光伏系統(tǒng)。光伏優(yōu)點(diǎn)：1. 普遍：太陽(yáng)光普照大地，沒有地域的限制無論陸地或海洋，無論高山或 島嶼，都處處皆有，可直接開發(fā)和利用，且無須開采和運(yùn)輸。2. 無害：開發(fā)利用太陽(yáng)能不

5、會(huì)污染環(huán)境，它是最清潔能源之一，在環(huán)境污 染越來越嚴(yán)重的今天，這一點(diǎn)是極其寶貴的。3. 巨大：每年到達(dá)地球表面上的太陽(yáng)輻射能約相當(dāng)于130萬(wàn)億噸煤，其總 量屬現(xiàn)今世界上可以開發(fā)的最大能源。4. 長(zhǎng)久：根據(jù)口前太陽(yáng)產(chǎn)生的核能速率佔(zhàn)算，氫的貯量足夠維持上白億年, 而地球的壽命也約為兒十億年，從這個(gè)意義上講，可以說太陽(yáng)的能量是 用之不竭的。光伏缺點(diǎn)：1. 分散性：到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低。 平均說來，北回歸線附近，夏季在天氣較為晴朗的情況下，正午時(shí)太陽(yáng) 輻射的輻照度最大，在垂直于太陽(yáng)光方向1平方米面積上接收到的太陽(yáng) 能平均有1000W左右；若按全年日夜平均，則只有200

6、W左右。而在冬 季大致只有一半，陰天一般只有 諺 左右，這樣的能流密度是很低的。 因此，在利用太陽(yáng)能時(shí)，想要得到一定的轉(zhuǎn)換功率，往往需要面積相當(dāng) 大的一套收集和轉(zhuǎn)換設(shè)備，造價(jià)較高。2. 不穩(wěn)定性：由于受到晝夜、季節(jié)、地理緯度和海拔高度等自然條件的限 制以及晴、陰、云、雨等隨機(jī)因素的影響，所以，到達(dá)某一地面的太陽(yáng) 輻照度既是間斷的，乂是極不穩(wěn)定的，這給太陽(yáng)能的大規(guī)模應(yīng)用增加了 難度。為了使太陽(yáng)能成為連續(xù)、穩(wěn)定的能源，從而最終成為能夠與常規(guī) 能源相競(jìng)爭(zhēng)的替代能源，就必須很好地解決蓄能問題，即把晴期口天的 太陽(yáng)輻射能盡量貯存起來，以供夜間或陰雨天使用，但LI前蓄能也是太 陽(yáng)能利用中較為薄弱的環(huán)節(jié)之一

7、。3. 效率低和成本高：U前太陽(yáng)能利用的發(fā)展水平，有些方面在理論上是可 行的，技術(shù)上也是成熟的。但有的太陽(yáng)能利用裝置，因?yàn)樾势停?本較高，總的來說，經(jīng)濟(jì)性還不能與常規(guī)能源相競(jìng)爭(zhēng)。在今后相當(dāng)一段 時(shí)期內(nèi)，太陽(yáng)能利用的進(jìn)一步發(fā)展，主要受到經(jīng)濟(jì)性的制約。1.3柴油發(fā)電機(jī)柴油發(fā)電機(jī)是一種小型發(fā)電設(shè)備，系指以柴油等為燃料，以柴油機(jī)為原動(dòng)機(jī) 帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的動(dòng)力機(jī)械。整套機(jī)組一般III柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、控制箱、燃油箱、 起動(dòng)和控制用蓄電瓶、保護(hù)裝置、應(yīng)急柜等部件組成。整體可以固定在基礎(chǔ)上， 定位使用，亦可裝在拖車上，供移動(dòng)使用。柴油發(fā)電機(jī)組屬非連續(xù)運(yùn)行發(fā)電設(shè)備, 若連續(xù)運(yùn)行超過12h,其輸出功率將低于

8、額定功率約90%。盡管柴油發(fā)電機(jī)組的 功率較低，但由于其體積小、靈活、輕便、配套齊全，便于操作和維護(hù)，所以廣 泛應(yīng)用于礦山、鐵路、野外工地、道路交通維護(hù)、以及工廠、企業(yè)、醫(yī)院等部門， 作為備用電源或臨時(shí)電源。柴油發(fā)電優(yōu)點(diǎn)：1. 燃油經(jīng)濟(jì)、熱效高、工況變化時(shí)，燃油消耗率曲線變化比較平坦，低負(fù) 荷下也經(jīng)濟(jì)。2. 工作可靠、耐久。3. 因?yàn)闆]有點(diǎn)火系統(tǒng)，故障低。4. 使用范圍廣。有害排放物較低。5. 防火安全性好。1.4生物質(zhì)生物質(zhì)發(fā)電是利用生物質(zhì)所具有的生物質(zhì)能進(jìn)行的發(fā)電，是可再生能源發(fā)電 的一種，包括農(nóng)林廢棄物直接燃燒發(fā)電、農(nóng)林廢棄物氣化發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、 垃圾填埋氣發(fā)電、沼氣發(fā)電。15電網(wǎng)聯(lián)

9、系發(fā)電和用電的設(shè)施和設(shè)備的統(tǒng)稱。屬于輸送和分配電能的中間環(huán)節(jié)，它 主要山聯(lián)結(jié)成網(wǎng)的送電線路、變電所、配電所和配電線路組成。通常把山輸電、 變電、配電設(shè)備及相應(yīng)的輔助系統(tǒng)組成的聯(lián)系發(fā)電與用電的統(tǒng)一整體稱為電力 網(wǎng)。簡(jiǎn)稱電網(wǎng)。微電網(wǎng)負(fù)載組成2.1負(fù)載概述負(fù)載是指連接在電路中的電源兩端的電子元件。電路中不應(yīng)沒有負(fù)載而直接 把電源兩極相連，此連接稱為短路。常用的負(fù)載有電阻、引擎和燈泡等可消耗功 率的元件。不消耗功率的元件，如電容，也可接上去，但此情況為斷路。把電能 轉(zhuǎn)換成其他形式的能的裝置叫做負(fù)載。電動(dòng)機(jī)能把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，電阻能把 電能轉(zhuǎn)換成熱能，電燈泡能把電能轉(zhuǎn)換成熱能和光能，揚(yáng)聲器能把電能轉(zhuǎn)換

10、成聲 能。電動(dòng)機(jī)、電阻、電燈泡、揚(yáng)聲器等都叫做負(fù)載。晶體三極管對(duì)于前面的信號(hào)源來說，也可以看作是負(fù)載。對(duì)負(fù)載最基本的要求是阻抗匹配和所能承受的功率。2.2負(fù)載組成與分部根據(jù)負(fù)荷對(duì)電力需求的特性可將負(fù)荷分為基本兩大類：敏感負(fù)荷：對(duì)這一級(jí)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(zhǎng)期不能恢復(fù)，人民生活發(fā)生紊亂等。這是這是敬感負(fù)荷中的重要負(fù) 荷。由于供電中斷會(huì)造成大量減產(chǎn)、人民生活會(huì)受到較大影響的用戶負(fù)荷，這 是敬感負(fù)荷中的比較重要的負(fù)荷。一般負(fù)荷（非敏感負(fù)荷）：敬感負(fù)荷以外的屬于一般負(fù)荷。可視為一個(gè)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(shí)候（孤網(wǎng)模式時(shí)）可中斷其供電, 以

11、此確保敬感負(fù)荷的正常供電。負(fù)荷接入設(shè)備功能：1. 負(fù)荷通斷控制：在正常悄況下，敬感負(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，確保敬感負(fù)荷的正常供電。2. 負(fù)荷保護(hù)：具有自動(dòng)跳閘和電動(dòng)合閘功能，可切斷故障電流，發(fā)揮保護(hù) 作用。3. 微電網(wǎng)功率平衡控制一自動(dòng)低頻減載：當(dāng)微電網(wǎng)系統(tǒng)因事故岀現(xiàn)功率缺 額時(shí)，其頻率將隨之急劇下降，自動(dòng)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(cè)：提供微電網(wǎng)線路負(fù)荷的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括負(fù)荷功率，線路電流情 況。對(duì)所有

12、線路進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)大負(fù)荷及超負(fù)荷提供預(yù)警和報(bào)警信號(hào)。三、微電源分類、工作方式及接入設(shè)備功能3.1微電源典型工作方式光伏電池具有MPPT和定電壓兩種工作方式。當(dāng)工作在MPPT工作方式且無 功功率可調(diào)時(shí)遵循Q-V下垂特性。當(dāng)工作在定電壓工作方式時(shí)遵循P-f下垂特性。1. 當(dāng)工作在功率可調(diào)的方式時(shí)遵循P-f下垂特性和Q-V下垂特性。在此工 作方式下，風(fēng)力發(fā)電機(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。2. 當(dāng)工作在定功率的方式時(shí)按照設(shè)定值輸出有功功率和無功功率。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用PQ控制策略.為保證最大限度地利用可再生能源。3.2微電源接入設(shè)備功能由于光伏電池電壓等級(jí)

13、低，需采用DC-DC中的Boost電路升壓至合適的電壓 等級(jí)，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)定運(yùn)行要求自動(dòng)切換工作方式的 功能。3.3微電源控制功能微電源的基本控制山微電源控制器完成，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(duì)于光伏電池在MPPT和定電壓模式之間切換。2. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)可工作在定功率與功率可調(diào)的

14、模式兩種方式下。在功率可調(diào)時(shí)可 工作低位運(yùn)行和高位運(yùn)行兩種方式下。3. 儲(chǔ)能裝置根據(jù)蓄電池的荷電狀況以及此時(shí)的負(fù)荷是需求，蓄電池可工作在充 電模式與放電模式。3.5能調(diào)節(jié)功能1、有功功率調(diào)節(jié)：在并網(wǎng)運(yùn)行模式時(shí)，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)微電源的輸岀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(cè)負(fù)荷和無功的變化, 通過儲(chǔ)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。3、在孤網(wǎng)運(yùn)行模式下，應(yīng)具備三個(gè)功能：(1) 據(jù)預(yù)先設(shè)定的QV特性阻止末端電壓偏壓；參與特定負(fù)荷線

15、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。4、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。5、功率因數(shù)調(diào)節(jié)：當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟停時(shí)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(duì)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(shí)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(duì)電網(wǎng)造成污染的前提下， 能在一定程度上對(duì)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

16、式電源，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(shí)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)。U!儲(chǔ)能裝置分類、工作方式及接入設(shè)備功能4.1儲(chǔ)能裝置的分類與特點(diǎn)鉛酸蓄電池盡管能量密度小，但功率密度高、放電時(shí)間長(zhǎng)、由于技術(shù)成熟性 價(jià)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(shí)，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(shí)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(shí)不用蓄電池，將它作為負(fù) 載進(jìn)行充電（負(fù)荷高峰時(shí)不充電）一

17、直到容量達(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。1. 當(dāng)工作在功率可調(diào)的方式時(shí)遵循P-f下垂特性和QV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。2. 當(dāng)工作在定功率的方式時(shí)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(jí)低，需采用DC-DC中的Boost電路 升壓至合適的電壓等級(jí)，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(duì)蓄電池電

18、壓、電流、儲(chǔ)能的監(jiān)控功能，還有充放電功能 和啟停限定功能。蓄電池充電時(shí)，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(cè)的參數(shù)有：電圧、電流和溫度。當(dāng)對(duì)蓄電池 的所有狀態(tài)檢查完成后。蓄電池的充電定時(shí)器開始啟動(dòng)。如果檢測(cè)到蓄電池超過 臨界安全值，則充電暫停，如果故障持續(xù)時(shí)間超過一定的值，則停止對(duì)蓄電池充 電。并可根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行要求自動(dòng)切換工作方式的功能。五、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)與策略在正常悄況下，微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，山大電網(wǎng)提供剛性的電壓和頻率支撐，內(nèi) 部微電源匸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

19、承擔(dān)內(nèi)部負(fù)荷。1. 并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，微電網(wǎng)能量管理的協(xié)調(diào)方案為：2. 光伏發(fā)電一直保持MPPT模式；3. 檢測(cè)儲(chǔ)能裝置的荷電狀況以確定是否充電。當(dāng)檢測(cè)到蓄電池未充滿時(shí)應(yīng) 充電，若充滿就停止充電。能量控制器檢測(cè)負(fù)荷和無功的變化。在聯(lián)網(wǎng) 模式時(shí)，蓄電池不參與供電。僅通過儲(chǔ)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。4. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)在聯(lián)網(wǎng)模式時(shí)不參與供電。5. 微電網(wǎng)能量管理器將增加與各級(jí)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(shí)，山于微電源的分布式特性，可山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(shí)，山微電網(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)

20、整；當(dāng)故障點(diǎn)在微電網(wǎng)外部時(shí)，通過主網(wǎng)調(diào)度中 心與各高級(jí)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(shí)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?rùn)z修 時(shí)，微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行模式，此時(shí)的電圧和頻率山內(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敬感負(fù)荷的正常供電。微電網(wǎng)能量管理的協(xié)調(diào)方案為：1. 應(yīng)切除可中斷負(fù)荷確保微電網(wǎng)對(duì)敬感負(fù)荷的可靠供電，保證敏感負(fù)荷的 正常工作；2. 光伏發(fā)

21、電盡量一直保持MPPT模式（若需要可工作在電壓限制模式）；3. 根據(jù)儲(chǔ)能裝置的運(yùn)行狀況，管理風(fēng)力發(fā)電機(jī)的投切和發(fā)電容量。當(dāng)儲(chǔ)能 裝置吸收部分能量時(shí)，切除部分風(fēng)力發(fā)電機(jī)，當(dāng)儲(chǔ)能裝置釋放能量時(shí)， 投入部分風(fēng)力發(fā)電機(jī)來供電；4. 能量控制器檢測(cè)負(fù)荷和無功的變化，通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)或儲(chǔ)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(shí)，應(yīng)工作在定電壓模式。2. 蓄電池儲(chǔ)能為0,光伏輸出持續(xù)增加但小于負(fù)荷消耗時(shí)，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。3

22、. 光伏輸出小于負(fù)荷消耗時(shí)或光伏輸出為零，蓄電池有儲(chǔ)能，應(yīng)工作在放 電模式。4. 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，風(fēng)力發(fā)電機(jī) 則增加輸出功率。光伏發(fā)電結(jié)束且儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)能為零，則完全山大電網(wǎng) 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(gè)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。5.4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

23、 網(wǎng)功能，主要包括對(duì)微電源的控制、儲(chǔ)能裝置管理、負(fù)荷管理、來電自動(dòng)并網(wǎng)、 斷電或故障自動(dòng)進(jìn)入孤島運(yùn)行的控制功能等。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(duì)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(cè)調(diào)節(jié)電源的輸出特性。當(dāng)負(fù)荷需求增大時(shí)，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(shí)，則

24、通知微電源減少輸出功率或關(guān)閉某 些微電源。3. 儲(chǔ)能裝置的管理：蓄電池充放電與電壓、功率管理可檢測(cè)蓄電的充放 電狀態(tài)，并且根據(jù)系統(tǒng)需求對(duì)其進(jìn)行充放電管理，并能控制儲(chǔ)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(cè)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(shí)，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(cè)大電網(wǎng)來電時(shí)，能自動(dòng)的將微電網(wǎng)山孤網(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(shí)，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

25、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 器邏輯控制控制命令。當(dāng)滿足投切條件時(shí)，能量管理系統(tǒng)通知微電源控 制器和各斷路器動(dòng)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。六、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6.1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(jí)、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(jí)：380V20V。2. 接線方式：微電網(wǎng)接線采用放射式接線。3. 運(yùn)行方式：并網(wǎng)運(yùn)行、孤島運(yùn)行。4. 負(fù)荷模型：采用恒功率靜態(tài)模型來表示

26、饋線上各節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷，同時(shí)假設(shè) 負(fù)荷三相對(duì)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)荷大小最大負(fù)荷：敬感負(fù)荷與一般負(fù)荷功率需求之和為最大負(fù) 荷。3）最小負(fù)荷：取最大負(fù)荷的30%為最小負(fù)荷。5. 微電源類型：風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏電池、儲(chǔ)能裝置（鉛酸蓄電池）。6. 微電源發(fā)電容量確定：微電源的額定功率應(yīng)該與敬感負(fù)荷峰值功率需求 相匹配。6.2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。1）在并網(wǎng)模式時(shí)，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(gè)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(shí)，并確定無功補(bǔ)償量，分配這個(gè)值于儲(chǔ)能裝置，使

27、儲(chǔ)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)行模式下微電源協(xié)調(diào)控制策略投切微 電源。2）在孤網(wǎng)模式運(yùn)行時(shí)，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V Q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(gè)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(chǔ)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

28、隨功能，實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)荷大小，在并網(wǎng)模式下，負(fù)荷的供電主要 山大電網(wǎng)提供。在孤網(wǎng)模式運(yùn)行時(shí)，一般負(fù)荷被切除，根據(jù)檢測(cè)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。6.3能管理系統(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(duì)微電源的管理、儲(chǔ)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

29、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。1. 上傳信息：1）PCC點(diǎn)：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(chǔ) 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(chǔ)能裝置（蓄電池）功率電壓控制器：上傳儲(chǔ)能當(dāng)前的工作方式、充放 電的電壓、電流，輸出時(shí)有功功率、無功功率等參數(shù)值，荷電狀態(tài)等。4）風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率電壓控制器：上

30、傳風(fēng)力發(fā)電機(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。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)訃算無功功率補(bǔ)償量，并把 這個(gè)值傳送給儲(chǔ)能裝置。命令儲(chǔ)能裝置發(fā)送無功，維持系統(tǒng)平衡。當(dāng)監(jiān)測(cè)到大電網(wǎng)出現(xiàn)電圧擾動(dòng)等電能質(zhì)量問題或供電中斷時(shí)，通知隔離開關(guān) S1動(dòng)作，微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行模式。當(dāng)大電網(wǎng)來電時(shí)，檢測(cè)當(dāng)前大電網(wǎng)與微電 網(wǎng)的電壓、頻率、相位

31、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，汁算出補(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。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(shí)并且儲(chǔ)能 裝置充滿時(shí)，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(shí)，通知光伏電池控制器停止 運(yùn)行。3）儲(chǔ)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：聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式時(shí)：能量管理系統(tǒng)發(fā)送命令與儲(chǔ)能裝置，僅工作在充電的工作 方式下，當(dāng)檢測(cè)到儲(chǔ)能裝置未充滿時(shí)。蓄電池充電。若充滿，則停止充電。孤網(wǎng)運(yùn)行模式時(shí)：蓄電池儲(chǔ)能為0,光伏輸出持續(xù)增加但小于負(fù)荷消耗時(shí)， 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(shí)或光伏輸出為零，并檢測(cè)到儲(chǔ)能 裝置有儲(chǔ)能，通知儲(chǔ)能裝置放電。當(dāng)儲(chǔ)能裝置輸出為0時(shí)，通知儲(chǔ)