微电网能量管理方案与实施
微电网能量管理系统 技术方案,第一章 工程概况 第二章 设计目标 第三章 实施原则 第四章 能量管理系统软件构成 第五章 能量管理策略 第六章 功率平衡计算,1 工程概况,1.1 某岛屿简介 某岛屿又名XX列岛，位于黄、渤海交汇处，全县由三十二个岛屿组成，岛陆总面积为55.96平方公里，其中有十个有居民岛，总人口245678人，人口密度658.65/平方公里。某岛屿县属某市管辖，下辖两镇六乡，40个行政村，主要靠轮渡与外界联系。,1.2 工程情况 某岛屿分布式发电及微电网接入控制示范工程位于某岛屿县XX岛内,距离某岛屿2个多小时的航程。目前，XX岛内电源为12MW风电场、柴油发电机，岛内日常平均负荷500kW，主要依靠某岛屿电网供电。,1 工程概况,1.3 本期工程情况 （1）微电网能量管理系统 ; （2）新增及改造的部分电源: 储能（锂电、铅酸、超级电容）、原有15台750kW风机（浙江运达WD49-750，由XX运营，其中2台由XX进行改造）、新增柴油发电机组（1237kW柴发、237kW柴发）、光伏 ; （3）新增改造的15台400V负荷控制开关,2 设计目标,（1）微电网安全稳定运行 对微电网内部分布式能源（分布式电源与储能）和负荷进行预测，在微电网并网运行、孤网运行、状态切换过程中，根据分布式电源和负荷特性，对内部的分布式电源、储能装置、负荷进行优化控制 。 （2）微电网经济运行 在保证微电网系统稳定运行的前提下，尽可能的提高微电网中可再生能源利用比例 。,3实施原则,（1）储能： 锂电在预设的SOC范围内，作P/Q或U/f运行，可作为长期主电源； 铅酸在预设的SOC范围内，作P/Q运行，不作U/f运行； 超容作P/Q运行，不作U/f运行，只参与稳定控制。 （2）柴发： 1237kW柴发作U/f运行，不作P/Q运行； 237kW柴发作P/Q运行，不作U/f运行。,4 能量管理系统软件构成,4.1 交互关系,（1）经济运行模块通过对微电网实时数据、负荷预测和风光发电预测结果的分析计算生成微电网能量管理经济运行方案。储能管理模块根据系统运行状态、当前储能情况以及预设的SOC限值生成储能管理方案； （2）模式管理模块接收模式识别与控制模块发送的识别结果，同时接收经济运行和储能管理方案并进行计算验证，生成相应的微电网能量管理方案（包含模式切换预案、经济运行和储能管理控制方案），然后将微电网能量管理方案下发给模式识别与控制模块执行； （3）模式识别与控制接收孤岛检测的动作信号，执行模式管理下发的微电网能量管理方案，同时为稳定控制提供模式识别结果。稳定控制根据模式识别结果，生成稳定控制方案，通过电源控制和负荷控制模块执行； （4）电源控制和负荷控制模块接收模式识别与控制模块和稳定控制模块下发的控制信号，对电源和负荷进行相应的控制。,5 能量管理策略,5 能量管理策略,（1）微电网并网运行 （2）微电网孤网运行 （3）全黑状态,并网稳定运行,计划并转孤,非计划并转孤,孤转并,主电源故障,孤网稳定运行,黑转并,黑转孤,转全黑,5.1.1 并网稳定运行,各电源及岛内负荷运行情况： （1）风机：16台风机全部投入运行； （2）储能：锂电池（PCS作P/Q运行，SOC大于95%)、铅酸（ PCS作P/Q运行，SOC大于95%)、超容（ PCS作P/Q运行，SOC大于60%)； （3）柴发：柴油发电机(柴油发电机(237kW)、柴油发电机(1237kW)全不启动 ； （4）负荷：基本由分布式能源供电 。,5.1.2 计划并转孤,（1）设置超容PCS的P、Q为0； （2）检测计划并转孤条件是否具备：如具备，则转（3）；如不具备，在后台提示不具备的原因； （3）断开不参与孤网运行的电源（切13台风机）； （4）断开不参与孤网运行的负荷（断开312、313开关）； （5）根据并网状态下的功率平衡计算结果，调节电源和负荷使PCC点功率接近于0； （6）确认PCC点功率接近于0，切换锂电PCS为U/f模式； （7）断开PCC开关； （8）确认系统稳定后，启动1237kW柴发：确认柴发启动并网成功，切换锂电PCS为P/Q模式，柴发作主电源进入孤网稳定运行状态；若柴发启动失败，则计划并转孤失败，由人工启动孤转并 。,5.1.3 非计划并转孤,（1）设置超容PCS的P、Q为0； （2）根据并网状态下的功率平衡计算结果，调节电源和负荷； （3）PCC开关跳开后，切换锂电PCS为U/f模式； （4）确认系统稳定后，启动1237kW柴发：确认柴发启动并网成功，切换锂电PCS为P/Q模式，柴发作主电源进入转孤岛稳定运行状态；柴发启动失败，转人工处理。,5.2.1 孤网稳定运行,（1）根据模式管理下发的能量管理方案，进行大小柴发的切换（大柴发切换为小柴发时必须大于一定的时间间隔）； （2）在主电源安全的前提下，投切风机（投切风机必须大于一定的时间间隔）； （3）储能：锂电池（PCS作P/Q运行，SOC上下限分别为40%和95%）、铅酸（PCS作P/Q运行，SOC上下限分别为40%和95%）。,5.2.2 孤网下主电源故障,（1）1237kW柴发作主电源故障： 如当前电源总额小于当前负荷减去可切负荷时，主动转全黑状态;如当前电源总额大于当前负荷减去可切负荷时，切负荷，调整除锂电外的储能输出，切换锂电做主电源； 启动237kW柴发； （2）锂电作主电源时故障：柴发无法及时启动，启动失败。,5.2.3 孤转并,（1）柴发作主电源时： a.检PCC点同期条件，满足条件合PCC开关；如果同期条件不满足，则能量管理系统提示进行人工现场调节柴发，以满足孤转并的条件。 b.确认并网成功后，停运柴发； c.恢复被切的负荷和风机，孤转并成功，进入并网稳定运行状态； （2）储能作主电源时： a.调整当前主电源储能PCS，以满足PCC点同期条件； b.满足同期条件，合PCC开关； c.确认并网成功后，储能主电源PCS切换到P/Q模式； d.恢复被切的负荷和风机，孤转并成功，进入并网稳定运行状态；,5.3 转全黑,(1)所有电源、负荷断开； (2)风机并网开关分闸、储能400V开关分闸、237kW柴发并网开关分闸、1237kW柴发并网开关分闸、PCC开关分闸、15台快速开关分闸、321开关分闸、301开关断开。,5.4.1 黑转并,人工判断是否具备黑启动的条件，然后执行顺序控制: (1)检查黑启动条件，如果不满足，告警提示人工干预(PCC开关分闸、15台快速开关分闸、321开关分闸、301开关断开、储能400V开关分闸、237kW柴发并网开关分闸)； (2)按预设步骤合PCC开关； (3)按预设步骤各开关（合301、合201，合10kV出线）； (4)合各400V负荷开关 。,5.4.2 黑转孤,人工判断是否具备黑启动的条件，然后执行顺序控制： (1)检查黑启动条件，如果不满足，告警提示人工干预(PCC开关分闸、15台快速开关分闸、321开关分闸、301开关断开、储能400V开关分闸、237kW柴发并网开关分闸)； (2)按主电源优先级，先启动1237kW柴发； (3)检查主电源是否启动成功，如不成功转（2）； (4)按预设步骤合各开关（合219、人工合10kV开关、合301）； (5)合各400V储能开关，限制P、Q输出。,6 功率平衡计算,能量管理时的功率平衡需要满足以下公式： （1） （2）,6 功率平衡,公式（1）、（2）中： PFH 、QFH 实时微网负荷功率 Pqfh 、Qqfh 需要切除的负荷功率 PZ 、QZ 主电源负荷功率，视在功率 范围SZL-SZH 其中SZL=0 Pfxxi 、Qfxxi 第i个非线性电源负荷 Kfxxi第i个非线性电源是否投运（0表示切除,1表示运行） Pxxi 、Qxxi 第i个线性电源负荷，视在功率 范围SxxLi-SxxHi，其中SxxLi=0 Kxxi第i个线性电源是否投运(0表示切除,1表示运行),谢谢！,
