摘要：隨著可再生能源發(fā)展，微電網(wǎng)已成為重要的能源供應(yīng)形式。然而，源網(wǎng)荷儲(chǔ)的多元異構(gòu)特性及其不確定性給系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度和穩(wěn)定控制帶來(lái)挑戰(zhàn)。文章分析了含多種分布式電源和儲(chǔ)能微電網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)，探討了含多種分布式電源和儲(chǔ)能的微電網(wǎng)控制技術(shù)，并提出了微電網(wǎng)多時(shí)間尺度協(xié)調(diào)控制策略，以期實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行，為能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提供支撐。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)控制；分布式電源；儲(chǔ)能；分層協(xié)調(diào)控制；自適應(yīng)控制算法

1引言

面對(duì)全球日益嚴(yán)重的能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題，發(fā)展可再生能源已成為各國(guó)共識(shí)。微電網(wǎng)作為新型電力系統(tǒng)的一個(gè)核心組成部分，通過(guò)整合分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備及負(fù)荷，構(gòu)建了一個(gè)既靈活可靠又經(jīng)濟(jì)環(huán)保的能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。

近年來(lái)，隨著光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、燃料電池等分布式能源技術(shù)的快速發(fā)展，以及電動(dòng)汽車、智能家電等新型負(fù)荷的廣泛應(yīng)用，微電網(wǎng)在智慧城市、工業(yè)園區(qū)、海島供電等場(chǎng)景中的部署規(guī)模不斷擴(kuò)大。同時(shí)，能源互聯(lián)網(wǎng)的理念推動(dòng)了微電網(wǎng)向更智能、更靈活的方向發(fā)展。

2基于隨機(jī)森林的協(xié)調(diào)控制方法設(shè)計(jì)

微電網(wǎng)作為集成分布式電源、儲(chǔ)能裝置和負(fù)荷的小型發(fā)配電系統(tǒng)，近年來(lái)呈現(xiàn)出多元異構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)。這種多元異構(gòu)性不僅體現(xiàn)在電源側(cè)，還表現(xiàn)在儲(chǔ)能側(cè)和負(fù)荷側(cè)，給微電網(wǎng)的優(yōu)化控制帶來(lái)了的挑戰(zhàn)。在電源側(cè)，微電網(wǎng)包括光伏、風(fēng)電等間歇性可再生能源，以及燃料電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)等可控分布式電源。不同類型電源的出力特性和控制要求差異顯著，如何優(yōu)化協(xié)調(diào)各電源出力，在保證電能質(zhì)量和供電可靠性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是一個(gè)亟待解決的難題。在儲(chǔ)能側(cè)，微電網(wǎng)融合了電池、飛輪、電容等多種儲(chǔ)能形式。不同儲(chǔ)能裝置的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性、適用場(chǎng)景和優(yōu)化配置方法各不相同。如何根據(jù)微電網(wǎng)實(shí)際需求，優(yōu)化配置不同儲(chǔ)能類型的容量比例，協(xié)調(diào)控制儲(chǔ)能設(shè)備的充放電過(guò)程，以適應(yīng)電源和負(fù)荷的隨機(jī)波動(dòng)，提升微電網(wǎng)靈活性和可靠性，是一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的課題。在負(fù)荷側(cè)，電動(dòng)汽車、智能家電等新型負(fù)荷的大量接入，加劇了微電網(wǎng)負(fù)荷的多樣性和不確定性。

3含多種分布式電源和儲(chǔ)能的微電網(wǎng)控制技術(shù)

3.1分層協(xié)調(diào)控制技術(shù)

分層協(xié)調(diào)控制技術(shù)將控制系統(tǒng)分為全局優(yōu)化層、本地控制層和設(shè)備控制層3個(gè)層級(jí)，實(shí)現(xiàn)了不同時(shí)間和空間尺度下的協(xié)調(diào)控制。

（1）全局優(yōu)化層負(fù)責(zé)整個(gè)微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度，根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)、電價(jià)信息和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)制定*優(yōu)運(yùn)行策略。

（2）本地控制層在全局優(yōu)化的基礎(chǔ)上對(duì)分布式電源和儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，確保它們按照優(yōu)化調(diào)度指令運(yùn)行。本地控制層利用模型預(yù)測(cè)控制、滑模控制等技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤控制。

（3）設(shè)備控制層直接與各個(gè)設(shè)備通信，執(zhí)行控制指令并反饋運(yùn)行狀態(tài)。設(shè)備控制層采用基于智能體的分布式控制架構(gòu)，通過(guò)智能電力電子設(shè)備直接控制逆變器和儲(chǔ)能變流器等設(shè)備。

采用分層協(xié)調(diào)控制方法能夠在保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度，提高能源利用效率。以浙江景寧的綠色100%泛微網(wǎng)工程為例，這是國(guó)內(nèi)應(yīng)用主配微網(wǎng)協(xié)同的分層分級(jí)縣域電網(wǎng)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)清潔能源的統(tǒng)一管控，*大化利用清潔能源。據(jù)介紹，該項(xiàng)目建成后，預(yù)計(jì)景寧縣域100%綠電供應(yīng)時(shí)長(zhǎng)將增加30%，電網(wǎng)損耗減少0.5%，新增新能源消納能力11×105kW·h，可為電網(wǎng)節(jié)省投資約1億元。景寧的案例充分展示了分層協(xié)調(diào)控制技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的可行性和效果，為其他地區(qū)的清潔能源利用和微電網(wǎng)管理提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

3.2多代理協(xié)同控制技術(shù)

多代理協(xié)同控制技術(shù)是微電網(wǎng)管理的一種先進(jìn)方法，將分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備和負(fù)荷視為獨(dú)立的智能代理。每個(gè)代理根據(jù)自身運(yùn)行狀態(tài)和優(yōu)化目標(biāo)，與其他代理進(jìn)行信息交互和策略協(xié)商，在滿足全局優(yōu)化目標(biāo)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)自身利益*大化。這種技術(shù)通過(guò)引入市場(chǎng)機(jī)制，可實(shí)現(xiàn)分布式能源的交易和共享，促進(jìn)微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。各代理通過(guò)一致性算法、交替方向乘子法等分布式優(yōu)化算法，協(xié)同求解經(jīng)濟(jì)調(diào)度和功率平衡問(wèn)題。同時(shí)，多代理系統(tǒng)可引入增強(qiáng)學(xué)習(xí)技術(shù)，使代理能自主學(xué)習(xí)和適應(yīng)環(huán)境變化，提高系統(tǒng)的自適應(yīng)能力。以北京亦莊碳中和智慧園區(qū)的綠色微電網(wǎng)項(xiàng)目為例，該園區(qū)作為風(fēng)電設(shè)備研發(fā)、制造基地，2022年總產(chǎn)值約1.06億元，總用電量約1.55×107kW·h。園區(qū)通過(guò)自主研發(fā)的智慧園區(qū)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了園區(qū)用能的智慧調(diào)配和自我調(diào)節(jié)。風(fēng)電和光伏總發(fā)電量約7.8×106kW·h，其中7.25×106kW·h實(shí)現(xiàn)就地消納，可再生能源就地消納比例高達(dá)93%。該案例展示了多代理協(xié)同控制技術(shù)在實(shí)際工業(yè)園區(qū)中的成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了多能互補(bǔ)和智能耦合，為類似的產(chǎn)城融合度高、土地資源集約利用的工業(yè)園區(qū)提供了可借鑒的智慧能源解決方案。

3.3基于模型預(yù)測(cè)的優(yōu)化控制技術(shù)

微電網(wǎng)的運(yùn)行受負(fù)荷需求、天氣條件和電價(jià)等多種因素影響,具有較強(qiáng)的不確定性和隨機(jī)性。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn),可以采用基于模型預(yù)測(cè)的優(yōu)化控制技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)建立微電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模型,包括分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備、負(fù)荷和電網(wǎng)等元素，預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的系統(tǒng)狀態(tài)和外部環(huán)境變化。在此基礎(chǔ)上，利用混合整數(shù)規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃和啟發(fā)式優(yōu)化等優(yōu)化算法求解*優(yōu)控制策略，包括分布式電源的儲(chǔ)力、儲(chǔ)能設(shè)備的充放電和負(fù)荷的調(diào)度等。模型預(yù)測(cè)控制技術(shù)可充分考慮系統(tǒng)的約束條件和優(yōu)化目標(biāo)，如電壓、頻率、功率平衡和經(jīng)濟(jì)效益等，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定和運(yùn)行。

同時(shí)，它還能通過(guò)滾動(dòng)優(yōu)化與反饋校正機(jī)制，不斷更新優(yōu)化模型和控制策略，以靈活適應(yīng)微電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的變化情況?；谀Ｐ皖A(yù)測(cè)的優(yōu)化控制技術(shù)通過(guò)建立微電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)模型，預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的系統(tǒng)狀態(tài)和擾動(dòng)，并利用滾動(dòng)優(yōu)化和反饋校正機(jī)制生成*優(yōu)控制策略。該技術(shù)采用混合邏輯動(dòng)態(tài)系統(tǒng)理論，將微電網(wǎng)建模為連續(xù)狀態(tài)變量和離散事件驅(qū)動(dòng)的混合系統(tǒng)[4]。在此基礎(chǔ)上，利用混合整數(shù)規(guī)劃、模型預(yù)測(cè)控制等方法，求解包含實(shí)時(shí)電價(jià)、風(fēng)光功率預(yù)測(cè)等隨機(jī)因素在內(nèi)的多階段優(yōu)化問(wèn)題。

4 Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

4.1平臺(tái)概述

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，是我司根據(jù)新型電力系統(tǒng)下微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的要求，總結(jié)國(guó)內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，專門研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及充電站的接入，*進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電站運(yùn)行狀態(tài)及健康狀況，是一個(gè)集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)，促進(jìn)可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)；有效實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，提高電力設(shè)備運(yùn)行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個(gè)能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個(gè)層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

4.2平臺(tái)適用場(chǎng)合

系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無(wú)電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

4.3系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

圖1典型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組網(wǎng)方式

5充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案

5.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機(jī)界面友好，應(yīng)能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電站等各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。其中，各子系統(tǒng)回路電參量主要有：相電壓、線電壓、三相電流、有功/無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無(wú)功電度、頻率和正向有功電能累計(jì)值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)時(shí)掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲(chǔ)能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲(chǔ)能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)告警，并支持定期的電池維護(hù)。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面，包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電站及總體負(fù)荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求，也可將充電，儲(chǔ)能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。

圖1系統(tǒng)主界面

子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖、光伏信息、風(fēng)電信息、儲(chǔ)能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。

5.1.1光伏界面

圖2光伏系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測(cè)及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

5.1.2儲(chǔ)能界面

圖3儲(chǔ)能系統(tǒng)界面

本界面主要用來(lái)展示本系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝機(jī)容量、儲(chǔ)能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖4儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

本界面主要用來(lái)展示對(duì)PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開關(guān)機(jī)、運(yùn)行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。

圖5儲(chǔ)能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來(lái)展示對(duì)BMS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要包括電芯電壓、溫度保護(hù)限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖6儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。

圖7儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、溫度值等。同時(shí)針對(duì)交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖8儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時(shí)針對(duì)直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖9儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS狀態(tài)信息，主要包括通訊狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、STS運(yùn)行狀態(tài)及STS故障告警等。

圖10儲(chǔ)能電池狀態(tài)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)BMS狀態(tài)信息，主要包括儲(chǔ)能電池的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等，同時(shí)展示當(dāng)前儲(chǔ)能電池的SOC信息。

圖11儲(chǔ)能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)電池簇信息，主要包括儲(chǔ)能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當(dāng)前電芯的電壓、溫度值及所對(duì)應(yīng)的位置。

5.1.3風(fēng)電界面

圖12風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機(jī)直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

5.1.4充電站界面

圖13充電站界面

本界面用來(lái)展示對(duì)充電站系統(tǒng)信息，主要包括充電站用電總功率、交直流充電站的功率、電量、電量費(fèi)用，變化曲線、各個(gè)充電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

5.1.5視頻監(jiān)控界面

圖14微電網(wǎng)視頻監(jiān)控界面

本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫面，且通過(guò)不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

5.1.6發(fā)電預(yù)測(cè)

系統(tǒng)應(yīng)可以通過(guò)歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、未來(lái)天氣預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測(cè)，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測(cè)可進(jìn)行人工輸入或者自動(dòng)生成發(fā)電計(jì)劃，便于用戶對(duì)該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖15光伏預(yù)測(cè)界面

5.1.7策略配置

系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時(shí)電價(jià)信息，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計(jì)劃、需量控制、防逆流、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。

具體策略根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況（如儲(chǔ)能柜數(shù)量、負(fù)載功率、光伏系統(tǒng)能力等）進(jìn)行接口適配和策略調(diào)整，同時(shí)支持定制化需求。

圖16策略配置界面

5.1.8運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備*時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)，報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無(wú)功功率、正向有功電能、尖峰平谷時(shí)段電量等。

圖17運(yùn)行報(bào)表

5.1.9實(shí)時(shí)報(bào)警

應(yīng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能，系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動(dòng)和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動(dòng)作或事故跳閘時(shí)應(yīng)能發(fā)出告警，應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示告警事件或跳閘事件，包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動(dòng)作時(shí)刻；并應(yīng)能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。

圖18實(shí)時(shí)告警

5.1.10歷史事件查詢

應(yīng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風(fēng)速、氣壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

圖19歷史事件查詢

5.1.11電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

應(yīng)可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。

1）在供電系統(tǒng)主界面上應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率；應(yīng)能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電流含有率；

3）電壓波動(dòng)與閃變：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動(dòng)值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長(zhǎng)閃變值；應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動(dòng)曲線、短閃變曲線和長(zhǎng)閃變曲線；應(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計(jì)量：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無(wú)功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無(wú)功功率、總視在功率和總功率因素；應(yīng)能提供有功負(fù)荷曲線，包括日有功負(fù)荷曲線（折線型）和年有功負(fù)荷曲線（折線型）；

5）電壓暫態(tài)監(jiān)測(cè)：在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時(shí)中斷發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能產(chǎn)生告警，事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關(guān)人員；系統(tǒng)應(yīng)能查看相應(yīng)暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

6）電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計(jì)整2h存儲(chǔ)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括均值、*值、*值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應(yīng)包含事件名稱、狀態(tài)（動(dòng)作或返回）、波形號(hào)、越限值、故障持續(xù)時(shí)間、事件發(fā)生的時(shí)間。

圖20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

5.1.12遙控功能

應(yīng)可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預(yù)置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時(shí)執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

圖21遙控功能

5.1.13曲線查詢

應(yīng)可在曲線查詢界面，可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

圖22曲線查詢

5.1.14統(tǒng)計(jì)報(bào)表

具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的發(fā)電、用電、充放電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。對(duì)微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析；具備對(duì)微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時(shí)間、年停電次數(shù)等分析；具備對(duì)并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析。

圖23統(tǒng)計(jì)報(bào)表

5.1.15網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

圖24微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?/p>

本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)洌ㄏ到y(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計(jì)等信息。

5.1.16通信管理

可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開通信管理程序，然后選擇通信控制啟動(dòng)所有端口或某個(gè)端口，快速查看某設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應(yīng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

圖25通信管理

5.1.17用戶權(quán)限管理

應(yīng)具備設(shè)置用戶權(quán)限管理功能。通過(guò)用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控操作，運(yùn)行參數(shù)修改等）?？梢远x不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

圖26用戶權(quán)限

5.1.18故障錄波

應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過(guò)程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過(guò)對(duì)這些電氣量的分析、比較，對(duì)分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平有著重要作用。其中故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發(fā)6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個(gè)周波、故障后4個(gè)周波波形，總錄波時(shí)間共計(jì)46s。每個(gè)采樣點(diǎn)錄波至少包含12個(gè)模擬量、10個(gè)開關(guān)量波形。

圖27故障錄波

5.1.19事故追憶

可以自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)，包括開關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測(cè)量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

用戶可自定義事故追憶的啟動(dòng)事件，當(dāng)每個(gè)事件發(fā)生時(shí)，存儲(chǔ)事故掃描周期及事故后10個(gè)掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動(dòng)事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶隨意修改。

6.硬件及其配套產(chǎn)品

7結(jié)束語(yǔ)

隨著能源電力系統(tǒng)向清潔化、分布式、智能化方向發(fā)展，含多種分布式電源和儲(chǔ)能的微電網(wǎng)已成為能源變革的重要載體。文章圍繞微電網(wǎng)面臨的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，提出了多時(shí)間尺度協(xié)調(diào)控制和靈活自主運(yùn)行的系統(tǒng)解決方案。研究成果可為微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、優(yōu)化運(yùn)行、需求響應(yīng)等提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，具有廣闊的應(yīng)用前景。未來(lái)，還需進(jìn)一步探索微電網(wǎng)群的協(xié)同互濟(jì)機(jī)制、源網(wǎng)荷儲(chǔ)的多能互補(bǔ)與優(yōu)化、安全可靠的信息物理融合架構(gòu)等，助力能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

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【4】吳青峰.微電網(wǎng)多電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的SOC協(xié)同控制研究[D].北京:燕山大學(xué),2019.

【5】安科瑞高校綜合能效解決方案2022.5版.

【6】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.