微電網(wǎng)管控系統(tǒng)的實現(xiàn)及展望

●云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司 漆振飛

1 微電網(wǎng)管控系統(tǒng)原理

微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度是智能電網(wǎng)的核心任務(wù)之一，微電網(wǎng)的管理和控制是非線性、多目標(biāo)、多模型的復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化問題，涉及到多方面模型和數(shù)據(jù)的演算。電力系統(tǒng)的能量供需平衡是優(yōu)化調(diào)度首先要解決的問題，對于微電網(wǎng)也是如此。

在過去的電力行業(yè)，人們的注意力主要放在提高現(xiàn)有區(qū)域系統(tǒng)的安全裕量上。而現(xiàn)在，人們的著眼點在于開發(fā)新的微電網(wǎng)管控系統(tǒng)使微電網(wǎng)能夠并入到整個電網(wǎng)體系中來。微電網(wǎng)管控系統(tǒng)就是在一定的控制策略下，使微電網(wǎng)中的各分布式電源及儲能裝置的輸出功率滿足電網(wǎng)的負(fù)荷要求，以保證微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，保持微電網(wǎng)的能量平衡，實現(xiàn)微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運行。

2 微電網(wǎng)管控系統(tǒng)工作狀態(tài)

微電網(wǎng)管控系統(tǒng)主要可分為3個功能模塊，即：

（1）監(jiān)督：配有HMI的實時監(jiān)控系統(tǒng)做實時監(jiān)督，并對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行離線分析。

（2）報警管理：收集從發(fā)電到輸變電的全部報警信息（多個）。

（3）備份管理：提升微電網(wǎng)系統(tǒng)的可用率，應(yīng)對故障及異常工作狀態(tài)。

通過這些功能模塊，微電網(wǎng)管控系統(tǒng)能夠提供對各類工作模式的監(jiān)督和控制。一旦遇到問題，微電網(wǎng)可以從并網(wǎng)模式切換到緊急模式 （與一個或者更多具有操作限制的設(shè)備并網(wǎng)運行）或者孤島（離網(wǎng)）模式，甚至操作人員將電網(wǎng)故意設(shè)置為孤島模式，主電網(wǎng)能夠自動將孤島模式的微電網(wǎng)切換到并網(wǎng)模式，如圖1所示。

圖1 微電網(wǎng)管控系統(tǒng)工作狀態(tài)切換圖

為了確保操作結(jié)果正確，微電網(wǎng)管控系統(tǒng)首先必須確定微電網(wǎng)當(dāng)前的操作模式，并且明確每種模式的具體控制邏輯，以適當(dāng)?shù)倪壿嫾せ钜垣@得所要求的目標(biāo)。根據(jù)運作模式不同，在并行模式下系統(tǒng)目標(biāo)是電能量的外部管制，無功功率平衡，最大化輸出可再生能源；在孤島（離網(wǎng)）模式下系統(tǒng)目標(biāo)是調(diào)節(jié)微電網(wǎng)的頻率和電壓。

3 微電網(wǎng)管控系統(tǒng)的功能

3.1 微電網(wǎng)管控系統(tǒng)的主控功能

（1）控制檢測：識別當(dāng)前微電網(wǎng)的配置信息，并激活正確的控制邏輯（只涉及構(gòu)成微電網(wǎng)中的元素）。

（2）防護(hù)管理：評估當(dāng)前微電網(wǎng)配置下的短路電流，并優(yōu)化繼電器的斷路閥值。

（3）可再生能源容量計算：計算當(dāng)前氣象等外界條件下，最大可再生能源可以提供的最大能源量。其主要利用歷史天氣及地理數(shù)據(jù)模型來對每個發(fā)電節(jié)點進(jìn)行計算評估。

3.2 數(shù)據(jù)管理及安全性檢查

（1）數(shù)據(jù)檢驗：通過關(guān)聯(lián)不同的措施和狀態(tài)（發(fā)電機(jī)/負(fù)載總和、驗證輸入的電流大小、模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)等）之間的連貫性來進(jìn)行數(shù)據(jù)檢驗。

（2）數(shù)據(jù)恢復(fù)和備份：當(dāng)輸入數(shù)據(jù)檢測出錯誤時，系統(tǒng)會決定是否在測量值中取一個合理范圍內(nèi)的值進(jìn)行備份，并參照歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對比恢復(fù)，一旦數(shù)據(jù)恢復(fù)不可用，某些功能模塊就會被迫停止。

4 微電網(wǎng)管控系統(tǒng)的發(fā)展前景

微電網(wǎng)管控系統(tǒng)以保證用電連續(xù)性、可靠性為前提，對分布式電源、混合儲能單元、負(fù)荷、大電網(wǎng)及微電網(wǎng)的當(dāng)前數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，繼而對運行狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)的評估和預(yù)測，根據(jù)微電網(wǎng)的不同運行模式選擇不同的管理策略，制定出微電網(wǎng)的最優(yōu)運行計劃。

傳統(tǒng)的微電網(wǎng)，使用以網(wǎng)管體系設(shè)備為主體的管理模式，網(wǎng)管服務(wù)器定時從設(shè)備抽取設(shè)備信息，并進(jìn)行遠(yuǎn)程配置和采集。這樣的模式實際上形成了一個信息孤島，在大規(guī)模電網(wǎng)應(yīng)用中就形成多級網(wǎng)管系統(tǒng)，集群的添加與變更不夠靈活，信息采集后只作為實時監(jiān)控的一部分，數(shù)據(jù)的二次利用率低，無法對潛在的問題進(jìn)行預(yù)判。應(yīng)用微電網(wǎng)管控系統(tǒng)后，信息孤島問題將得以消除，數(shù)據(jù)管理和運行狀態(tài)控制將更加方便。