大數(shù)據(jù)背景下多能互補(bǔ)微電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

趙 川，趙 明，路學(xué)剛，葉 華

（云南電力調(diào)度控制中心，昆明 650011）

一般的電網(wǎng)中，會(huì)出現(xiàn)多個(gè)微電網(wǎng)，其主要是建立控制、信息等聯(lián)系，將其稱(chēng)為多能互補(bǔ)微電網(wǎng)[1]。傳統(tǒng)的微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)存在著效率低的缺陷，因此，本文主要是在大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建多能互補(bǔ)微電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)。

1 多能互補(bǔ)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要由控制層設(shè)備、就地層設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備以及輔助設(shè)備共同組成，具體情況如下所示。

控制層設(shè)備主要由工作站與服務(wù)器等共同組成。其中，該系統(tǒng)主要包含兩臺(tái)工作站，主要分布在中心配電室以及下級(jí)配電室，工作站的主要任務(wù)是對(duì)就地操作進(jìn)行監(jiān)控以及信息的查詢；服務(wù)器主要由應(yīng)用服務(wù)器與數(shù)據(jù)服務(wù)器共同組成。

就地層設(shè)備主要由安全并網(wǎng)裝置、智能終端、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀、測(cè)控保護(hù)裝置、電池管理系統(tǒng)等組成。其中，安全并網(wǎng)裝置的主要功能是對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)測(cè)以及并網(wǎng)；智能終端主要是安裝在可控開(kāi)關(guān)柜上，并且每個(gè)可控開(kāi)關(guān)都需要安裝智能終端[2]。

網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備是由光電轉(zhuǎn)換器、交換機(jī)和通信管理機(jī)組成。其中，該系統(tǒng)主要采用三臺(tái)交換機(jī)，分布在配電室，對(duì)信息進(jìn)行交換；通信管理機(jī)也采用三臺(tái)，分布在配電室，對(duì)電池管理系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀、變流器等設(shè)備與系統(tǒng)間的通信進(jìn)行轉(zhuǎn)換；而光電轉(zhuǎn)換器主要是安裝在通信接口處，接口主要是采用光纖介質(zhì)。

其他輔助設(shè)備主要指的是系統(tǒng)中需要的計(jì)量設(shè)備、電源設(shè)備以及對(duì)時(shí)設(shè)備等。在微電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)處理時(shí)，要在并網(wǎng)處安裝雙向的計(jì)量設(shè)備。配電室要安裝電源設(shè)備，來(lái)保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。對(duì)時(shí)設(shè)備根據(jù)具體需要進(jìn)行相應(yīng)的安裝。

2 多能互補(bǔ)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

服務(wù)器主要采用LINUX操作系統(tǒng)，主要的功能為數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、設(shè)備監(jiān)測(cè)、負(fù)荷能量管理、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化等。服務(wù)器軟件設(shè)計(jì)主要采用的是大數(shù)據(jù)通信模式，其具有減小成本、簡(jiǎn)化過(guò)程的優(yōu)勢(shì)。該服務(wù)器主要是由數(shù)據(jù)儲(chǔ)存層與大數(shù)據(jù)調(diào)度層組成。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存層采用的是NOSOL數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)硬件所采集以及檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存。網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)：在該系統(tǒng)中，各個(gè)部分需要進(jìn)行通信才能形成聯(lián)系，共同為能量管理提供數(shù)據(jù)或者信息。網(wǎng)絡(luò)通信主要采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的形式，這樣可以方便實(shí)際操作，也可以減少系統(tǒng)成本[3]。該系統(tǒng)主要采用控制器對(duì)微電網(wǎng)的能量進(jìn)行管理。控制器將接收硬件設(shè)備所采集以及檢測(cè)的數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一的處理，將處理后的數(shù)據(jù)代入下述公式中

式中，J表示的是某部分的能力值；n表示的是該系統(tǒng)中部分的個(gè)數(shù)；k表示的是系數(shù)；a表示的是處理后的數(shù)據(jù)。

通過(guò)上述各部分能力值的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了對(duì)微電網(wǎng)的能量管理。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了保證本文構(gòu)建的多能互補(bǔ)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的有效性，設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，以微電網(wǎng)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，對(duì)微電網(wǎng)的能量進(jìn)行管理。為了保證實(shí)驗(yàn)的有效性，使用傳統(tǒng)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)與本文構(gòu)建的多能互補(bǔ)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)進(jìn)行比較，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

為了保證實(shí)驗(yàn)過(guò)程的準(zhǔn)確性，對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。本文實(shí)驗(yàn)對(duì)象是微電網(wǎng)，由于不同系統(tǒng)中的能量管理方法不同，因此，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要保證外部環(huán)境參數(shù)的一致。本文實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)置結(jié)果如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

3.2 對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，使用不同系統(tǒng)對(duì)微電網(wǎng)的能量進(jìn)行管理，由于兩種系統(tǒng)不同，無(wú)法進(jìn)行直接對(duì)比，因此使用KPSL軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，對(duì)比結(jié)果如圖1所示。

如圖1所示，本文構(gòu)建的多能互補(bǔ)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的能量管理效率均在60%以上，而傳統(tǒng)系統(tǒng)的管理效率最高值為60%，可以明顯的看出，本文構(gòu)建的多能互補(bǔ)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的能量管理效率比傳統(tǒng)系統(tǒng)的管理效率高出25%，說(shuō)明本文構(gòu)建的多能互補(bǔ)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)具備極高的有效性。

圖1 對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)束語(yǔ)

本文主要構(gòu)建了微電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)，對(duì)其能量進(jìn)行管理，但是其管理效率還有上升的空間，需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的研究。