基于含分布式電源的微電網特性系統功能研究

董壽菲　薛莉　李晉　李紅梅　牟哲

摘要：本文在深入研究微電網特點的基礎上，介紹了含分布式電源系統的研究情況，分析了系統開發完成的多個實用功能。

關鍵詞：分布式電源；微電網；規劃

1引言

隨著傳統煤炭、石油等化石能源的逐漸枯竭，環境問題的日益突出，分布式電源作為一種新興能源，具有能源利用率高、污染小、可靠性高等優點，由其組成的微電網系統被廣泛認為是解決能源、環境問題的有效方案。因此亟需一套含分布式電源的微電網規劃系統軟件，提供包括數據預測、結構設計、方案設計、權重分析以及方案優化等一系列實用化功能，對分布式電源搭建微電網的系統情況進行定量分析，確定優化方案，進而分析規劃方案的技術合理性和方案預期收益。

2含分布式電源的微電網規劃系統的結構和功能

2.1系統結構

含分布式電源的微電網規劃系統是根據微電網系統優化規劃的需求，考慮各功能模塊間的相互關系，將系統劃分為以下幾個功能模塊：數據預測模塊、設備庫管理模塊、優化規劃模塊和結果展現模塊。系統應用結構構如圖1所示。通過后臺統一數據庫，為整個系統提供了數據操作的基礎支持，各功能模塊在數據庫的基礎上，建立了數據預測模塊、設備庫管理模塊、優化規劃模塊以及結果展現模塊，實現了微電網的優化規劃流程；展現同時提供了一個友好的人機交互界面，為系統和用戶間的信息交換提供了媒介。下面將主要對各模塊的功能進行介紹。

2.2數據預測

數據預測模塊功能主要實現微電網系統優化規劃計算所需要的分布式能源數據和負荷數據。其中，分布式能源數據包括光照和風速數據，負荷數據包括首要負荷數據和可延遲負荷數據。數據預測根據光照、風速的概率分布函數通過馬爾科夫狀態轉移概率矩陣仿真模擬生成全年的分布式能源數據。負荷數據的處理借鑒了HOMER軟件的處理方式，根據輸入的典型日數據，考慮負荷增長率以及季節性加入隨機波動，擴展成全年的負荷數據。

2.3設備庫管理

設備庫管理模塊主要功能是將微電網中的各類型設備建立庫，實現元件庫管理，將典型類型、使用頻率高、歷史數據等信息存儲下來，為用戶操作提供了便利，提高使用效率。

用戶也可根據實際使用需求，自定義設備類型和參數。若當前元件庫中設備不能滿足用戶需求，可通過設備庫的編輯操作，創建新設備，自定義設備參數，在設備庫中增加對應的設備類型。

2.4優化規劃

優化規劃模塊是系統的核心模塊。系統可在選定的多目標和約束條件下，進行規劃方案優化設計，制定出符合需求的微電網系統建設性方案，并從經濟、技術、排放、調度運營以及可靠性等方面評價方案可行性，對微電網規劃建設起到了指導作用。此模塊包括微電網結構設計、工程數據管理、控制策略設定以及優化規劃方案。

微電網結構設計功能主要是根據微電網系統的設計需求選擇微電網系統的電源、負荷類型和微網的運行方式，系統自動生成微電網系統結構。

工程數據管理功能主要是實現分布式電源和負荷數據的管理，以及設備參數的管理更新。系統支持兩種方式獲取風速、光照和負荷數據，一是直接從文件中獲取已有的實際全年數據；二是根據數據預測模塊來獲得全年數據。

控制策略設定功能主要是設定微電網系統的控制策略、優化目標、設定系統約束和經濟排污參數。系統提供多種控制策略，同時支持自定義控制策略。設定一個或多個優化規劃目標，并根據實際需求設定系統的約束條件。

優化規劃方案功能在上述三個功能運行基礎上，通過對微電網系統進行穩態模擬，生成多種系統規劃設計方案，同時提供可靠的方案分析，從而有助于用戶選定真正所需的最終設計方案。

2.5結果展現

結果展現模塊主要功能是通過圖形或表格形式將優化結果展現出來，并對設計結果獨立微網建設方案進行編輯和對比分析等。此模塊包括計算結果管理、數據可視化展現、方案綜合評估、方案評價、方案比對和方案權重分析。

此模塊可對規劃設計出的方案進行現金匯總圖表，現金流統計圖，電力負荷統計圖，光伏、風機、柴油發電機、逆變器、蓄電池發電統計數據圖表以及全年數據統計圖的查看。支持方案復制、方案排序、方案修改、方案刪除以及方案導出等。同時具備三維和二維的可視化展現。系統提供放大、縮小、旋轉以及導出等操作，便于用戶操作，最大化滿足用戶實際需求。

3結論本文介紹了微電網規劃系統的應用結構以及軟件功能，建立了微電網系統的規劃設計模型，實現了原始數據分析、分布式電源規劃等更完整的微電網規劃設計功能。系統不僅能夠用于微電網的規劃設計，還能用于對已建成微電網工程的后評估，為指導微電網建設提供科學依據。

參考文獻

[1]丁明，張穎媛，茆美琴.微網研究中的關鍵技術[J].電網技術，2009，33（11）：6-11.

[2]梁惠施，程林，蘇劍.微網的成本效益分析[J].電機工程學報，2011，31（S1）：38-44.

[3]韓濤，盧繼平，喬梁，等.大型并網風電場儲能容量優化方案[J].電網技術，2010，34（1）：169-173.

[4]余貽鑫，王成山，肖峻，等.城網規劃計算機輔助決策系統[J].電力系統自動化，2000，24（15）：59-62.

[5]梁亮，李建林，惠東.大型風電場用儲能裝置容量的優化配置[J].高電壓技術，2011，37（4）：930-936.

[6]DL/T890.501-2007.能量管理系統應該用程序接口（EMSAPI）第501部分：公共信息模型的資源描述框架（CIMRDF）模式.2008.6.1