含分布式電源的微電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)的研究和開發(fā)

張 枚

（天津市基理科技有限公司，天津，300192）

含分布式電源的微電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)的研究和開發(fā)

張 枚

（天津市基理科技有限公司，天津，300192）

本文在深入研究微電網(wǎng)特點的基礎(chǔ)上，介紹了含分布式電源系統(tǒng)的研究情況，分析了系統(tǒng)開發(fā)完成的多個實用功能。

分布式電源；微電網(wǎng)；規(guī)劃

0 引言

隨著傳統(tǒng)煤炭、石油等化石能源的逐漸枯竭，環(huán)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(yōu)點，由其組成的微電網(wǎng)系統(tǒng)被廣泛認為是解決能源、環(huán)境問題的有效方案。因此亟需一套含分布式電源的微電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)軟件，提供包括數(shù)據(jù)預(yù)測、結(jié)構(gòu)設(shè)計、方案設(shè)計、權(quán)重分析以及方案優(yōu)化等一系列實用化功能，對分布式電源搭建微電網(wǎng)的系統(tǒng)情況進行定量分析，確定優(yōu)化方案，進而分析規(guī)劃方案的技術(shù)合理性和方案預(yù)期收益。

2 含分布式電源的微電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

含分布式電源的微電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)是根據(jù)微電網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃的需求，考慮各功能模塊間的相互關(guān)系，將系統(tǒng)劃分為以下幾個功能模塊：數(shù)據(jù)預(yù)測模塊、設(shè)備庫管理模塊、優(yōu)化規(guī)劃模塊和結(jié)果展現(xiàn)模塊。系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)構(gòu)如圖1所示。通過后臺統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，為整個系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)操作的基礎(chǔ)支持，各功能模塊在數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，建立了數(shù)據(jù)預(yù)測模塊、設(shè)備庫管理模塊、優(yōu)化規(guī)劃模塊以及結(jié)果展現(xiàn)模塊，實現(xiàn)了微電網(wǎng)的優(yōu)化規(guī)劃流程；展現(xiàn)同時提供了一個友好的人機交互界面，為系統(tǒng)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(shù)據(jù)預(yù)測

數(shù)據(jù)預(yù)測模塊功能主要實現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃計算所需要的分布式能源數(shù)據(jù)和負荷數(shù)據(jù)。其中，分布式能源數(shù)據(jù)包括光照和風(fēng)速數(shù)據(jù)，負荷數(shù)據(jù)包括首要負荷數(shù)據(jù)和可延遲負荷數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)預(yù)測根據(jù)光照、風(fēng)速的概率分布函數(shù)通過馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣仿真模擬生成全年的分布式能源數(shù)據(jù)。負荷數(shù)據(jù)的處理借鑒了HOMER軟件的處理方式，根據(jù)輸入的典型日數(shù)據(jù)，考慮負荷增長率以及季節(jié)性加入隨機波動，擴展成全年的負荷數(shù)據(jù)。

2.3 設(shè)備庫管理

設(shè)備庫管理模塊主要功能是將微電網(wǎng)中的各類型設(shè)備建立庫，實現(xiàn)元件庫管理，將典型類型、使用頻率高、歷史數(shù)據(jù)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(jù)實際使用需求，自定義設(shè)備類型和參數(shù)。若當前元件庫中設(shè)備不能滿足用戶需求，可通過設(shè)備庫的編輯操作，創(chuàng)建新設(shè)備，自定義設(shè)備參數(shù)，在設(shè)備庫中增加對應(yīng)的設(shè)備類型。

2.4 優(yōu)化規(guī)劃

優(yōu)化規(guī)劃模塊是系統(tǒng)的核心模塊。系統(tǒng)可在選定的多目標和約束條件下，進行規(guī)劃方案優(yōu)化設(shè)計，制定出符合需求的微電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)性方案，并從經(jīng)濟、技術(shù)、排放、調(diào)度運營以及可靠性等方面評價方案可行性，對微電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)起到了指導(dǎo)作用。此模塊包括微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程數(shù)據(jù)管理、控制策略設(shè)定以及優(yōu)化規(guī)劃方案。

微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計功能主要是根據(jù)微電網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計需求選擇微電網(wǎng)系統(tǒng)的電源、負荷類型和微網(wǎng)的運行方式，系統(tǒng)自動生成微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

工程數(shù)據(jù)管理功能主要是實現(xiàn)分布式電源和負荷數(shù)據(jù)的管理，以及設(shè)備參數(shù)的管理更新。系統(tǒng)支持兩種方式獲取風(fēng)速、光照和負荷數(shù)據(jù)，一是直接從文件中獲取已有的實際全年數(shù)據(jù)；二是根據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)測模塊來獲得全年數(shù)據(jù)。

控制策略設(shè)定功能主要是設(shè)定微電網(wǎng)系統(tǒng)的控制策略、優(yōu)化目標、設(shè)定系統(tǒng)約束和經(jīng)濟排污參數(shù)。圖5展示了軟件的控制約束編輯界面。系統(tǒng)提供多種控制策略，同時支持自定義控制策略。設(shè)定一個或多個優(yōu)化規(guī)劃目標，并根據(jù)實際需求設(shè)定系統(tǒng)的約束條件。

優(yōu)化規(guī)劃方案功能在上述三個功能運行基礎(chǔ)上，通過對微電網(wǎng)系統(tǒng)進行穩(wěn)態(tài)模擬，生成多種系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)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(shè)計方案。

2.5 結(jié)果展現(xiàn)

結(jié)果展現(xiàn)模塊主要功能是通過圖形或表格形式將優(yōu)化結(jié)果展現(xiàn)出來，并對設(shè)計結(jié)果獨立微網(wǎng)建設(shè)方案進行編輯和對比分析等。此模塊包括計算結(jié)果管理、數(shù)據(jù)可視化展現(xiàn)、方案綜合評估、方案評價、方案比對和方案權(quán)重分析。

此模塊可對規(guī)劃設(shè)計出的方案進行現(xiàn)金匯總圖表，現(xiàn)金流統(tǒng)計圖，電力負荷統(tǒng)計圖，光伏、風(fēng)機、柴油發(fā)電機、逆變器、蓄電池發(fā)電統(tǒng)計數(shù)據(jù)圖表以及全年數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖的查看。支持方案復(fù)制、方案排序、方案修改、方案刪除以及方案導(dǎo)出等。同時具備三維和二維的可視化展現(xiàn)。系統(tǒng)提供放大、縮小、旋轉(zhuǎn)以及導(dǎo)出等操作，便于用戶操作，最大化滿足用戶實際需求。

圖1 系統(tǒng)應(yīng)用功能組成

3 結(jié)論

本文介紹了微電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)以及軟件功能，建立了微電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計模型，實現(xiàn)了原始數(shù)據(jù)分析、分布式電源規(guī)劃等更完整的微電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計功能。系統(tǒng)不僅能夠用于微電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計，還能用于對已建成微電網(wǎng)工程的后評估，為指導(dǎo)微電網(wǎng)建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

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

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

[3] 韓濤，盧繼平，喬梁，等．大型并網(wǎng)風(fēng)電場儲能容量優(yōu)化方案[J]．電網(wǎng)技術(shù)，2010，34(1)：169-173．

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

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

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

Research and development of microgrid planning system with distributed power supply

Zhang Mei
(Tianjin City Mechanical Technology Co.Ltd. Tianjin,300192)

This paper is based on the research of the characteristics of the microgrid,and the research situation of the distributed power system is introduced,and the practical function of the system is analyzed.

distributed power supply microgrid planning