能量管理系统
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储能EMS能量管理系统(二)引言概述:储能EMS(能量管理系统)是一种智能化的系统,用于管理和优化储能设备的能量存储和释放。
本文将会对储能EMS的功能和特点进行详细阐述,包括能源存储和监控、电池健康管理、系统调度和优化、安全性能以及未来发展趋势等方面。
正文:1. 能源存储和监控:- 实时能量监测:储能EMS通过传感器监测能量存储系统的充放电状态,以实现对能量储存情况的实时监控。
- 能量计划管理:储能EMS能够制定并管理能量计划,根据能源需求和价格波动来调整储能装置的充放电策略,以实现经济和高效的能量使用。
- 能源流量控制:通过储能EMS优化能量的流动和分配,实现能源的有效利用和可靠分配,从而最大限度地减少能源浪费。
2. 电池健康管理:- 储能设备状态监测:储能EMS能够监测和分析储能设备的实时状态,包括电池温度、电压和电容等参数,以确保设备正常运行。
- 电池寿命预测:通过对电池的循环和老化进行分析,储能EMS能够预测电池的剩余寿命,并提供合理的维护和更换建议,延长电池的使用寿命。
- 故障诊断和预警:储能EMS能够及时发现储能设备的故障,并提供警报和报警信息,以便及时采取相应的修复措施,确保设备的正常运行。
3. 系统调度和优化:- 能量需求预测:根据历史数据和算法模型,储能EMS能够对能量需求进行准确的预测,从而在负荷高峰期提供高效的能量支持。
- 能量供应调度:储能EMS能够根据能源市场价格和能量需求,自动调整储能设备的充放电策略,以实现能源的高效利用和节约成本。
- 各种能源集成:储能EMS能够与其他能源管理设备(如太阳能电池、风力发电机等)集成,形成综合能源管理系统,提高整体能源利用效率。
4. 安全性能:- 故障保护和应急措施:储能EMS具备故障保护功能,能够及时检测并解决储能设备的故障问题,确保设备的安全运行。
- 安全规范和标准遵守:储能EMS遵循相关的安全规范和标准要求,包括电池安全性能测试和设备防护要求,以确保系统的安全性和稳定性。
能量管理系统摘要能源是现代社会发展所必需的资源,而能源管理的有效性对于实现可持续发展和资源节约至关重要。
能量管理系统是一种用于监测、分析和控制能源使用的工具。
本文将介绍能量管理系统的定义、功能和重要性,并探讨其应用领域和优势。
引言随着能源供应紧张和能源消耗的不断增加,能源管理变得越来越重要。
传统的能源管理方法已经无法满足日益增长的能源需求和环境保护的要求。
为了解决这一问题,能量管理系统应运而生。
一、能量管理系统的定义能量管理系统(Energy Management System,EMS)是一种专门为组织和企业设计的系统,旨在监测、分析和控制能源的使用。
它提供了对能源消耗的实时数据,帮助用户识别并改进能源效率,减少能源浪费。
能量管理系统通过综合应用技术手段,包括传感器、数据采集设备、软件和算法等,实现能源监测和优化管理。
二、能量管理系统的功能1. 能源监测:能量管理系统可以实时监测和记录能源的使用情况,包括电力、燃气、水等能源类型。
用户可以通过系统查看能源使用量的实时数据和历史数据,以便了解能源消耗的变化趋势。
2. 能源分析:能量管理系统可以对能源消耗数据进行分析,帮助用户了解能源使用的模式和主要消耗点。
通过能源分析,用户可以识别出能源浪费的原因,并采取相应措施进行改进。
3. 能源控制:能量管理系统可以通过智能控制设备实现对能源的精细管理。
用户可以设定能源使用的各项参数和限制条件,系统会自动控制设备工作状态,以使能源使用效率最大化。
4. 能源报告:能量管理系统可以生成定期的能源报告,向用户提供关于能源使用情况的详细信息。
这些报告可以用于评估能源管理的效果,帮助用户制定更合理的能源管理策略。
三、能量管理系统的重要性能量管理系统在实现可持续发展和资源节约方面起到了至关重要的作用。
以下是能量管理系统的重要性体现:1. 节约能源:能量管理系统通过监测和控制能源使用,能够发现并纠正能源浪费的问题,从而减少能源的浪费,实现能源的高效利用。
能量管理系统(EMS)2021110620一、系统概述能量管理系统(EMS)是一种集监测、分析、控制、优化于一体的智能化能源管理平台。
它旨在帮助企业和个人实现能源消耗的实时监控、数据分析、节能优化,从而降低能源成本,提高能源利用效率,助力绿色可持续发展。
二、系统功能1. 实时监测:EMS系统能够实时采集各类能源数据,包括电力、水、气、热等,为用户提供详细的用能信息。
2. 数据分析:通过对能源数据的深度挖掘,系统可各类统计报表,帮助用户了解用能状况,为节能决策提供依据。
3. 能耗预警:当能耗异常时,系统会自动发出预警,提醒用户及时采取措施,防止能源浪费。
4. 节能控制:EMS系统可根据用户需求,自动调整用能设备运行状态,实现节能目标。
5. 报表输出:系统可定期能耗报表,便于用户了解能源使用情况,为企业节能考核提供数据支持。
6. 系统兼容性:EMS系统支持多种通信协议,可轻松接入各类用能设备,实现能源管理的全面覆盖。
三、应用场景1. 工业企业:通过EMS系统,企业可实时掌握生产线能耗情况,优化生产流程,降低能源成本。
2. 商业综合体:EMS系统助力商业综合体实现能源精细化管理,提高能源利用率,降低运营成本。
3. 公共建筑:公共建筑通过部署EMS系统,可实现能耗监测与控制,为节能减排提供有力支持。
4. 住宅小区:EMS系统帮助小区居民了解家庭用能情况,培养节能意识,共创绿色家园。
四、实施效益1. 经济效益:通过节能降耗,降低企业运营成本,提高经济效益。
2. 社会效益:促进绿色低碳发展,提升企业形象,履行社会责任。
3. 环保效益:减少能源消耗,降低污染物排放,保护生态环境。
4. 管理效益:提升能源管理水平,优化资源配置,提高企业竞争力。
五、系统特点2. 灵活性:系统可根据用户需求进行定制,满足不同场景下的能源管理需求。
3. 易用性:界面设计简洁直观,操作便捷,无需专业培训即可上手。
4. 安全性:系统采用多重安全防护措施,确保数据安全和系统稳定运行。
基于群智能优化算法的能量管理系统设计能量管理系统是指通过智能化技术实现对能源的监控、控制和优化利用的系统。
随着能源资源的稀缺和环境问题的日益严重,能源管理系统的研究和应用成为了当今科技发展的热点之一。
基于群智能优化算法的能量管理系统设计是一种智能化的能源管理方法,其通过群体智能的方式对能源系统进行优化调度,以降低能源消耗、提高能源利用效率,实现可持续发展。
群智能优化算法是一种基于群体行为的算法,它模拟了社会群体中的协同行为,通过群体内信息共享和相互作用,寻找到最优解。
在能量管理系统设计中,群智能优化算法可以应用于电力系统优化调度、能源供需匹配、能源网络规划等方面。
下面将从这几个方面来介绍基于群智能优化算法的能量管理系统设计。
首先,基于群智能优化算法的能量管理系统设计可以应用于电力系统优化调度。
电力系统的优化调度主要包括负荷调度、发电机组出力控制、输电线路转电容调整等。
传统的电力系统优化调度往往依赖于人工经验和简化模型,无法全面考虑各种因素的综合影响。
而基于群智能优化算法的能量管理系统设计能够通过建立多个个体的优化模型,并通过协同合作,快速找到全局最优解。
例如,可以利用粒子群优化算法对电力系统进行调度,使得系统负荷、发电和输电等方面的效益最大化,从而实现电力系统的稳定运行和节能减排。
其次,基于群智能优化算法的能量管理系统设计可以应用于能源供需匹配。
能源供需匹配是指根据用户需求和能源供给情况,在保证供能可靠性的前提下,对能源的供需进行有效调配。
传统的能源供需匹配主要基于预测和规划,存在着预测不准确和能源浪费的问题。
而基于群智能优化算法的能量管理系统设计可以通过实时监测和响应,对能源供需进行实时优化调整,从而降低能源浪费,提高能源利用效率。
例如,可以利用遗传算法对小区或工业园区的能源供需进行调配,根据历史用电数据和实时需求情况,自动调整能源的分配,提高供能的可靠性和能源利用效率。
最后,基于群智能优化算法的能量管理系统设计可以应用于能源网络规划。
智能电网中的能量管理系统设计在当今社会,随着能源需求的不断增长和对电力供应可靠性的要求日益提高,智能电网已成为电力领域发展的重要方向。
而在智能电网中,能量管理系统(Energy Management System,简称 EMS)扮演着至关重要的角色。
它就像是电网的“大脑”,负责优化能源的分配、监控电网的运行状态,并确保电力系统的稳定和高效运行。
能量管理系统的主要功能包括电力负荷预测、发电计划制定、输电和配电的优化调度、以及故障诊断和应急处理等。
通过实时收集和分析来自电网各个节点的数据,EMS 能够做出明智的决策,以实现能源的高效利用和成本的降低。
在设计智能电网中的能量管理系统时,首先要考虑的是数据采集和通信架构。
大量的传感器和智能电表被部署在电网中,用于采集电压、电流、功率等关键参数。
这些数据需要通过高速、可靠的通信网络传输到中央控制中心,以便进行处理和分析。
常见的通信技术包括光纤通信、无线通信和电力线载波通信等。
为了确保数据的准确性和完整性,还需要采用先进的数据校验和纠错机制。
电力负荷预测是能量管理系统的一项重要任务。
准确的负荷预测对于合理安排发电计划、优化电网运行至关重要。
负荷预测通常基于历史数据、天气信息、经济活动指标等多种因素。
通过运用统计分析、机器学习和人工智能等方法,可以建立精确的负荷预测模型。
例如,基于时间序列分析的方法可以捕捉负荷的周期性变化规律;而基于神经网络的方法则能够处理复杂的非线性关系,提高预测的精度。
发电计划的制定也是 EMS 的核心功能之一。
根据负荷预测结果和各类电源的特性,系统需要合理安排不同类型发电机组的出力。
这包括传统的火力发电机组、水力发电机组,以及新兴的风力发电、太阳能发电等可再生能源机组。
在制定发电计划时,需要考虑到发电成本、环保要求、机组的运行限制等多个因素,以实现经济效益和环境效益的平衡。
输电和配电的优化调度是为了降低电网的损耗,提高输电效率。
通过对电网拓扑结构的分析和潮流计算,可以确定最佳的输电线路和变压器的运行方式。
能量管理系统简介能量管理系统(EMS)包括:数据采集和监控系统(SCADA系统),自动发电控制(AGC)和经济调度控制(EDC),电力系统状态估计(State Estimator),安全分析(Security Analysis),调度员模拟培训系统(DTS)。
EMS的总体结构主要组成部分有:计算机、操作系统、支持系统、数据收集、能量管理(发电控制和发电计划)、网络分析及调度员培训模拟系统。
计算机、操作系统、支持系统构建了EMS的支撑平台。
数据收集、能量管理、网络分析组成了EMS的应用软件。
数据收集是能量管理和网络分析的基础和基本功能;能量管理是EMS的主要功能;网络分析是EMS的高级应用软件功能。
培训模拟系统则可以分为两种类型:一是离线运行的独立系统,一是作为在线运行的EMS组成部分。
一、EMS的计算机结构如今常见的EMS计算机体系结构为开放式计算机体系结构。
它们的主要思想是强调多厂家的系统集成和用户界面及各方面软件接口的标准化。
开放式计算机结构应满足:①工作站为基本单元,系统可灵活组成。
②各子系统冗余配置。
③严格遵守工业标准,它包括操作系统的POSIX标准。
④采用外壳技术,将专用软件与操作系统相隔离,这个外壳软件层是一个符合POSIX标准的插头,可插到符合该标准化的各种操作系统上。
⑤采用商用数据库。
⑥硬件可采用多家产品。
⑦实现系统内部采用局域网互联,并可与其他信息系统相连。
二、EMS的数据库EMS的数据库是实现EMS所有功能的所需的数据源。
EMS数据库设计是将物理模型化为数学模型的定义过程。
不同公司设计的EMS数据库有不同的定义及不同的数据库形式。
但就EMS的数据来源而言无非有这样一些类型:实时量测数据、预测与计划数据、基本数据、历史数据和临时数据。
1)实时量测数据由遥信、遥测而来,主要反映当前电力系统运行状态。
它包括设备的状态量和设备运行的模拟量和累加量。
2)预测和计划数据向EMS提供当时或未来的电力系统运行状态数据。
能量管理系统能量管理系统(EMS)包括:数据采集和监控系统(SCADA系统),自动发电控制(AGC)和经济调度控制(EDC),电力系统状态估计(State Estimator),安全分析(Security Analysis),调度员模拟培训系统(DTS)。
科技名词定义中文名称: 能量管理系统英文名称:energy management system,EMS;energy management system定义1:一种计算机系统,包括提供基本支持服务的软件平台,以及提供使发电和输电设备有效运行所需功能的一套应用,以便用最小成本保证适当的供电安全性.所属学科: 电力(一级学科);调度与通信、电力市场(二级学科)定义2:用能量状态近似法作为飞行轨迹优化算法的性能管理系统。
所属学科:航空科技(一级学科);飞行控制、导航、显示、控制和记录系统(二级学科)能量管理系统(EMS)包括:数据采集和监控系统(SCADA系统),自动发电控制(AGC)和经济调度控制(EDC),电力系统状态估计(State Estimator),安全分析(Security Analysis),调度员模拟培训系统(DTS).配电网管理系统(DMS)包括:配电自动化系统(DAS),地理信息系统(GIS),配电网重构,管理信息系统(MIS),需求侧管理(DSM)。
1、SCADA系统SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统,即数据采集与监视控制系统。
SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统;它应用领域很广,可以应用于电力、冶金、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
简介在电力系统中,SCADA系统应用最为广泛,技术发展也最为成熟。
它在远动系统中占重要地位,可以对现场的运行设备进行监视和控制,以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能,即我们所知的"四遥"功能。
能量管理系统的名词解释能量管理系统(Energy Management System,简称EMS)是一种用于监控、测量和控制能源消耗的系统。
它是一种集成化的解决方案,通过整合各种技术和策略,帮助组织实现能源效率和可持续发展的目标。
能量管理系统在各个行业和领域都得到了广泛的应用,包括商业建筑、制造业、交通运输等。
能量管理系统的核心概念是实时监测和分析能源数据。
它通过安装传感器和监测设备,实时采集能源消耗的数据,包括电力、水、燃气等。
这些数据被传输到能量管理系统的中央控制台,通过软件分析和可视化展示,帮助管理人员了解能源消耗的情况,并做出相应的决策和调整。
能量管理系统的基本功能包括能源监测、能源分析和能源控制。
能源监测是指对能源消耗进行实时监测和记录,以便获取准确的数据。
能源分析是指对能源消耗数据进行统计和分析,找出能源浪费和瓶颈点,并提出改进建议。
能源控制是指通过自动化控制和智能调节,优化能源利用效率,降低能源消耗。
能量管理系统的关键特点是可定制化和可持续性。
它可以根据不同组织的需求进行定制和配置,以适应不同问题和环境。
例如,商业建筑可以通过能量管理系统监测和控制照明和空调系统的能耗,制造业可以通过能量管理系统优化生产线的能源利用。
此外,能量管理系统也注重可持续发展,帮助组织减少碳排放,提高环境可持续性。
在实际应用中,能量管理系统还可以结合其他技术和措施,进一步提高能源效率。
例如,与建筑自动化系统结合,能够实现对建筑设备的智能控制和调整。
与可再生能源技术结合,可以利用太阳能、风能等替代传统能源。
与能源存储技术结合,可以实现能源的储存和平衡。
这些技术的结合可以最大程度地降低能源消耗,提高资源利用效率。
随着能源安全和环境保护的重要性日益突出,能量管理系统作为一种有效的工具受到了越来越多组织的关注和应用。
它不仅可以帮助组织降低能源成本,提高竞争力,还可以减少环境影响,推动可持续发展。
因此,能量管理系统的发展具有广阔的前景,将在未来得到更加广泛的应用和推广。
智能电网中的集中式和分布式能量管理系统的比较研究随着新能源的快速发展和可再生能源的不断增加,智能电网变得越来越重要。
在智能电网中,能量管理系统是一个关键的组成部分,它可以实现电力负荷的平衡和协调,提高能源利用效率,同时降低能源浪费和环境污染。
在智能电网中,能量管理系统可以分为集中式和分布式两类,它们具有不同的工作原理和应用场景。
下面将分别对这两种能量管理系统进行比较研究。
一、集中式能量管理系统集中式能量管理系统是指通过中央控制器或计算机,对整个电力系统进行集中控制和管理,从而实现电力负荷的均衡分配和调度。
集中式能量管理系统具有以下优点:1.中央化管理:集中式能量管理系统采用中央化管理模式,能够实现对整个电力系统的集中控制和管理,从而保证电力系统的高效运行和稳定性。
2.大规模管理:集中式能量管理系统可以同时管理多个电力系统,从而可以实现对大规模能源的调度和管理,提高能源的利用效率。
3.高智能化:集中式能量管理系统具有高智能化的特点,可以通过数据分析和预测模型,实现对电力负荷的实时监测和预测,从而提高电力的精度和准确性。
但是,集中式能量管理系统也存在以下缺点:1.高成本:集中式能量管理系统需要大规模的投资和技术支持,从而使得其成本相对较高,对于一些规模较小的电力系统来说,采用集中式能量管理系统成本不划算。
2. 易发生单点故障:集中式能量管理系统采用中央控制器进行管理,一旦中央控制器发生故障,则整个系统都将失去控制器,从而极易导致紧急情况的发生。
3. 适用范围有限:集中式能量管理系统主要适用于大型的电力系统和工业用电场合,而对于小型的电力系统和居民用电场合来说,采用集中式能量管理系统存在一定的局限性。
二、分布式能量管理系统分布式能量管理系统是指将能量管理系统分散到各个电力设备中,通过设备之间的通信协议和控制算法,实现对电力设备的协同管理和协调控制。
分布式能量管理系统具有以下优点:1. 去中心化管理:分布式能量管理系统采用去中心化管理模式,可以使得电力设备自主协作,在保证能量负载均衡的同时,减少中央控制器的依赖,从而提高电力系统的可靠性。
微电网能量管理系统1微电网的典型结构 能量管理系统图i 微电网结构图[1] [2],它通过隔离变压器、静态开关和大电网相连接。
微电网中绝大部分的微电源都采用电力电子变换器和负载相连接,使其控制灵活。
微电网内部有三条 馈线,其中馈线 A 和B 上连接有敏感负荷和一般负荷,根据用电负荷的不同需求情况,微电源安装在馈线上的不同位置, 而没有集中安装在公共馈线处,这种接入形式可以减少线路 损耗和提供馈线末端电压支撑。
馈线 C 上接入一般负荷,没有安装专门的微电源,而直接由电网供电。
每个微电源出口处都配有断路器, 同时具备功率和电压控制器, 在能量管理系统的控制下,调整各自功率输出以调节馈线潮流。
当监测到大电网出现电压扰动等电能质量 问题或供电中断时,隔离开关 S i 动作,微电网转入孤岛运行模式,以保证微电网内重要敏感负荷的不间断供电, 同时各微电源在能量管理系统的的控制下,调整功率输出,保证微电 网正常运行。
对于馈线A 、E 、C 上的一般负荷,系统则会根据微电网功率平衡的需求,将 其切除。
2负荷分类、要求及接入设备功能2.1负荷分类与要求根据负荷对电力需求的特性可将负荷分为基本两大类 [3]: 馈线A 7 r~n m 大 电 网 S 5 池 I" : ] S 6 hm 微型燃 气轮机 功率& 压控 制器 开关 断路 器 1' 1 1 敏感 负荷 一般 负荷 电力传 输线 信息 流线图i 为微电网的结构图敏感负荷:对这一级负荷断电,将造成人身事故、设备损坏,将生产废品,使生产秩序长期不能恢复,人民生活发生紊乱等。
这是这是敏感负荷中的重要负荷。
由于供电中断会造成大量减产、人民生活会受到较大影响的用户负荷,这是敏感负荷中的比较重要的负荷。
一般负荷(非敏感负荷) :敏感负荷以外的属于一般负荷。
可视为一个可控的负荷参与微电网的能量调度,并且在适当的时候(孤网模式时)可中断其供电,以此确保敏感负荷的正常供电。
要求:敏感负荷。
保证不间断供电以及较高的供电质量。
并由独立电源供电。
非敏感负荷对供电方式无特殊要求。
2.2负荷接入设备功能(1)负荷通断控制在正常情况下,敏感负荷与一般负荷均应正常供电,当微电网系统因事故出现功率缺额或运行在孤岛模式,应采取切断一般负荷,确保敏感负荷的正常供电。
(2)负荷保护具有自动跳闸和电动合闸功能,可切断故障电流,发挥保护作用。
(3)微电网功率平衡控制-自动低频减载[4]当微电网系统因事故出现功率缺额时,其频率将随之急剧下降,自动低频减载装置的任务是迅速断开相应数量的一般负荷,使系统频率在不低于某一允许值的情况下,达到有功功率的平衡,以确保微电网系统安全运行。
(4)负荷监测提供微电网线路负荷的实时数据包括负荷功率,线路电流情况。
对所有线路进行监控,对大负荷及超负荷提供预警和报警信号。
3微电源分类、特点、工作方式及接入设备功能3.1微电源分类与特点[5]光伏电池无废气排放、无化石燃料消耗,采用与建筑物集成在一起的模块可联合生产低温热能为房间供暖。
但输出的功率由光能决定,因此是断续的,不能与负荷完全匹配,因此常常需要蓄电池或其他辅助系统。
一般光伏电池发电模块拥有最大功率点跟踪(MPPT) 功能、电池板监测和保护功能、逆变并网等功能,以保证光伏电池能够可靠、安全地运行。
微型燃气轮机,具有体积小、质量轻、发电效率高、污染小、运行维护简单可以统一调度。
微型燃气轮机模块具有气体温度、压力、流量测量、燃料供给、燃料注入控制、热量处理、转速监控,气体污染物监测、功率调节及并网等功能。
具有电力电子转换和控制接口的微型燃气轮机可跟随电网的电压和频率变化,主要起负荷跟踪和削峰填谷的作用。
它的另一个作用是完成基本的有功功率控制的同时,可调节系统输出的无功功率,实现电压调节和功率因数的调整。
因此是目前最成熟、最具有商业竞争力的分布式电源之一。
3.2微电源典型工作方式(1)光伏电池具有 MPPT 和定电压两种工作方式。
当工作在 MPPT 工作方式且无功功率可调时遵循 Q-V 下垂特性。
当工作在定电压工作方式时遵循 P-f 下垂特性。
(2)微型燃气轮机可工作在功率可调的运行方式或定功率的运行方式。
当工作在功率可调的方式时遵循 P-f 下垂特性和 Q-V 下垂特性。
在此工作方式下,微型燃气轮机可作为具有自适应调节功能的调节电源,快速跟踪负荷有功功率和无功功率的变化。
当工作在定功率的方式时按照设定值输出有功功率和无功功率。
3.3微电源接入设备功能由于光伏电池电压等级低,需采用 DC-DC 中的 Boost 电路升压至合适的电压等级,然后通过逆变把直流电变换为标准的交流电,供给负荷或并入电网。
即经过 DC-DC-AC 变换接入微电网。
并可根据系统稳定运行要求自动切换工作方式的功能。
微型燃气轮机为不稳定的交流电源,需要先变为直流电,然后通过逆变技术变成标准的交流电,供给负荷或并入电网,即经过 AC-DC-AC 变换接入微电网。
并可根据系统稳定运行要求自动切换工作方式的功能。
3.4微电源控制功能微电源的基本控制由微电源控制器完成,主要功能包括微电源自身的调节功能即微电源机组工作方式的切换。
能量调节功能包括有功/无功控制、电压 /频率调节、孤岛模式下负荷分配 /电压、频率调节等。
3.4.1微电源工作方式的切换根据微电网负荷用电需求并结合微电源控制策略切换微电源的工作方式。
(1)对于光伏电池在 MPPT 和定电压模式之间切换。
(2)微型燃气轮机可工作在定功率与功率可调的模式两种方式下。
在功率可调时可工作低位运行和高位运行两种方式下。
(3)储能装置根据蓄电池的荷电状况以及此时的负荷是需求,蓄电池可工作在充电模式与放电模式。
3.4.2能量调节功能(1)有功功率调节在并网运行模式时,系统的频率是固定,微电源发送分配好的有功功率,在孤网运行模式下,通过快速的电力电子装置,根据 P-f 下垂特性,调节微电源的输出有功功率使功率输出与负荷需求保持平衡。
(2)无功功率调节在并网运行模式下,能量控制器监测负荷和无功的变化,通过储能装置进行无功调节,并补偿无功,维持系统功率平衡。
在孤网运行模式下,应具备三个功能⑴根据预先设定的Q-V特性阻止末端电压偏压;⑵参与特定负荷线路的电压调整;⑶根据负荷设定的功率因数补偿无功。
电压调节:通过调节微电源电压的幅值,相角,与系统要求相匹配,而且负荷和微电网的功率因数可得到控制。
功率因数调节:当电动机启停时负载的功率因数是变化的,可以影响到微电网的电压稳定。
通过调节微电源无功输出使负载的功率因数保持在预先设定的工作点。
对分布式电源的控制除了满足以上要求外,微电源自身还应具有以下功能:(1)通信功能接受能量管理系统的调度,同时上传自身的各种状态信息。
(2)辅助的电能质量改善功能微电源在自身不对电网造成污染的前提下,能在一定程度上对电网进行谐波抑制和不平衡补偿等。
(3)保护功能微电网内部有数量众多的分布式电源,且它们之间的距离短,这就造成了短路电流的急剧增大,而传统的继电保护装置因时效性难以起到应有的保护作用,严重威胁了电力电子设备的安全,所以分布式电源自身必须具备各种可靠的保护功能 (如过压、过流及故障等 )。
4储能装置分类、特点、工作方式及接入设备功能4.1储能装置的分类与特点[5] 铅酸蓄电池尽管能量密度小,但功率密度高、放电时间长、由于技术成熟性价比高,因此成为当今使用最为广泛的蓄电池。
当蓄电池作为调节电源时,每次调度之前应先检查蓄电池的剩余容量,若负荷低谷时蓄电池容量已经达到90%以上,则不给蓄电池充电 ;若剩余容量低于 20%则暂时不用蓄电池,将它作为负载进行充电 (负荷高峰时不充电 )一直到容量达到 80%以上为止,否则作为电源参加经济调度。
4.2典型工作方式蓄电池可工作在功率可调的运行方式或定功率的运行方式。
当工作在功率可调的方式时遵循 P-f 下垂特性和 Q-V 下垂特性。
在此工作方式下,蓄电池组可作为具有自适应调节功能的调节电源,快速跟踪负荷有功功率和无功功率的变化。
当工作在定功率的方式时按照设定值输出有功功率和无功功率。
4.3装置接入设备功能蓄电池为直流电源,由于他们的电压等级低,需采用 DC-DC 中的 Boost 电路升压至合适的电压等级,然后通过逆变把直流电变换为标准的交流电,供给负荷或并入电网。
即经过 DC-DC-AC 变换接入微电网。
蓄电池控制器具有对蓄电池电压、电流、储能的监控功能,还有充放电功能和启停限定功能。
蓄电池充电时,能量管理系统主要监视蓄电池的充电状态、综合健康度和安全中断标准。
主要监测的参数有:电压、电流和温度。
当对蓄电池的所有状态检查完成后。
蓄电池的充电定时器开始启动。
如果检测到蓄电池超过临界安全值,则充电暂停,如果故障持续时间超过一定的值,则停止对蓄电池充电。
并可根据系统稳定运行要求自动切换工作方式的功能。
5系统运行目标与策略5.1联网模式下的运行目标与策略在正常情况下,微电网并网运行,由大电网提供刚性的电压和频率支撑,内部微电源工作在电压源或电流源状态,在能量管理系统控制下,调整各自的功率输出。
微电网和大电网共同承担内部负荷。
并网运行时,微电网能量管理的协调方案为:(1)光伏发电一直保持 MPPT 模式;(2)检测储能装置的荷电状况以确定是否充电。
当检测到蓄电池未充满时应充电,若充满就停止充电。
能量控制器检测负荷和无功的变化。
在联网模式时,蓄电池不参与供电。
仅通过储能装置进行无功调节,并补偿无功,维持功率平衡,维持系统稳定的作用。
(3)微型燃气轮机在联网模式时不参与供电。
(4)微电网能量管理器将增加与各级微电源之间的通信协调工作。
并网运行发生故障时,由于微电源的分布式特性,可由微电源能量管理系统迅速定位故障点位置。
当故障点在微电网内部时,由微电网能量管理控制器通过综合各微电源的信息给出相应调整;当故障点在微电网外部时,通过主网调度中心与各高级调度中心相互通信以确定故障严重程度。
如超出自身调节能力,相应微电网可选择与主网断开,进入孤岛运行,这样可同时保证主网与微电网的安全稳定运行。
5.2 孤岛模式下的运行目标与策略[6] [7] [8] 当大电网出现电压骤升、骤降、不平衡和谐波等电能质量问题或有计划检修时,微电网转入孤岛运行模式,此时的电压和频率由内部各微电源负责调节。
负荷和微电源地投切常用来维持功率平衡以此确保微电网的电压和相角的恒定。
因此控制策略必须确保敏感负荷的正常供电。
微电网能量管理的协调方案为:⑴应切除可中断负荷确保微电网对敏感负荷的可靠供电,保证敏感负荷的正常工作;⑵光伏发电尽量一直保持MPPT模式(若需要可工作在电压限制模式);⑶根据储能装置的运行状况,管理微型燃气轮机的投切和发电容量。