楊鵬程（南京師范大學，江蘇 南京）

海島智能微電網(wǎng)能量管理研究

楊鵬程（南京師范大學，江蘇 南京）

主要闡述海島智能微電網(wǎng)的系統(tǒng)結構，并針對不同的環(huán)境條件，提出合適的能量管理系統(tǒng)方案，并簡述目前海島微電網(wǎng)的發(fā)展，概述智能微電網(wǎng)建設的重要性。

海島；智能微電網(wǎng)；能量管理系統(tǒng)

海島微電網(wǎng)建設與發(fā)展的過程中，由于可再生能源出力的隨機型與間歇性，導致微電網(wǎng)能量管理的難度增大。要保證微電網(wǎng)內部運行的穩(wěn)定，需要合理的能量管理系統(tǒng)。文獻[1]針對微電網(wǎng)能量管理的現(xiàn)狀，闡述了微電網(wǎng)能量管理的進展。文獻[2-3]針對微電網(wǎng)研究對象，提出微電網(wǎng)能量管理方案，包括日前經(jīng)濟優(yōu)化調度與日內調度2階段。

1 海島智能微電網(wǎng)系統(tǒng)結構

海島智能微電網(wǎng)系統(tǒng)結構由可再生能源發(fā)電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機、儲能蓄電池、海水淡化系統(tǒng)、負荷及能量管理系統(tǒng)組成。

（1）海島上可再生能源主要是以風能、太陽能以及波浪能為主，通過光伏組件、風機、振蕩水柱式波能裝置進行發(fā)電，提高可再生能源利用率。（2）柴油發(fā)電機主要是保證可再生能源出力不足情況時，保證系統(tǒng)重要負荷能夠正常運轉。（3）儲能蓄電池可以采用多種蓄電池進行儲能包括鉛酸蓄電池、鋰離子電池等，主要用于微電網(wǎng)中負荷曲線平滑、實現(xiàn)削峰填谷等。（4）海水淡化系統(tǒng)即用于海島居民日常用水，又用于平抑可再生能源出力的隨機性。（5）負荷主要包括重要負荷、一般居民負荷。（6）能量管理系統(tǒng)主要是實現(xiàn)海島微電網(wǎng)中可再生能源發(fā)電控制、儲能充放電控制、柴油發(fā)電機啟?？刂?、海水淡化系統(tǒng)機組啟停控制等。

2 海島智能微電網(wǎng)能量管理

2.1 海島智能微電網(wǎng)能量管理概述

該能量管理系統(tǒng)主要由多時間尺度能量管理與時刻保證系統(tǒng)功率平衡組成。多時間尺度能量管理主要根據(jù)預測的光伏出力、風機出力、波浪能發(fā)電機出力以及蓄電池的荷電狀態(tài)來制定海水淡化系統(tǒng)中機組啟停計劃。時刻保證系統(tǒng)功率主要是根據(jù)檢測到可再生能源實際出力情況、蓄電池的荷電狀態(tài)為主要指標，通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)系統(tǒng)的功率平衡。

2.2 海水淡化系統(tǒng)機組啟停臺數(shù)

多時間尺度的能量管理以小時為單位計劃管理。能量管理系統(tǒng)每15min預測一次光照強度、風速以及波高，但每次都未來一小時內的可再生能源的數(shù)據(jù)。能量管理系統(tǒng)根據(jù)預測的光照強度、風度以及波高，估計光伏陣列、風電機組、波浪能機組的輸出功率。根據(jù)可再生能源輸出功率及儲能蓄電池允許的充放電功率，制定海水淡化系統(tǒng)機組的啟停計劃。

由于可再生能源出力的隨機性與間歇性及蓄電池荷電狀態(tài)的不同，海水淡化系統(tǒng)機組的啟停計劃有所差別。本文主要考慮三種不同的環(huán)境資源情況，提出通過采用可再生能源出力與負荷所需功率之間的差值大小來表示風光波資源條件的好壞，結合居民未來一小時用水量及蓄水池現(xiàn)有蓄水量，確定能量管理方案。

定義凈功率Pnet(t)，即

式中，Pwa(t)為t小時波浪能出力，Ppv(t)為t小時光伏出力，Pwi(t)為t小時風機出力，Pro(t)為t小時常規(guī)負荷功率。

2.3 海島智能微電網(wǎng)能量控制策略

由于柴油發(fā)電機、儲能蓄電池及海水淡化系統(tǒng)機組的運行功率在一頂允許范圍內都具有可調控性，綜合考慮系統(tǒng)可靠性以及優(yōu)先使用可再生能源的發(fā)電功率，當預測凈功率Pnet(t)＞0時，表明下一刻風光波資源充足，可再生能源出力能夠滿足當前系統(tǒng)負荷功率需求，此時開啟海水淡化系統(tǒng)中所有機組來消耗剩余功率避免造成能源浪費；當預測凈功率Pnet(t)=0時，表明下一刻風光波資源剛好，可再生能源出力剛好滿足負荷功率需求，海水淡化系統(tǒng)在滿足居民需求的前提下，不需進行啟停動作；當預測凈功率Pnet(t)＜0時，表明下一刻風光波資源較差，可再生能源出力不能滿足負荷功率需求，此時在滿足居民生活水的前提下，減少海水淡化機組啟停數(shù)量，若還不能滿足需求，儲能蓄電池開始放電，若此時剛好能夠滿足則柴油發(fā)電機無需工作。

3 海島智能微電網(wǎng)的發(fā)展

其海島微電網(wǎng)的特點：（1）可再生能源往往比較豐富；（2）海上交通受天氣影響較大，柴油運輸困難；（3）供能系統(tǒng)相對落后，制約其經(jīng)濟發(fā)展；（4）軍用型海島對供電可靠性要求高。因此建設海島微電網(wǎng)時主要面臨的挑戰(zhàn)：可再生能源出力的隨機性對電網(wǎng)擾動頻繁且影響大；荷的投切造成的擾動對電網(wǎng)穩(wěn)定性威脅較大；系統(tǒng)主要為獨立型微電網(wǎng)，不適合建設大中型旋轉機組，主要以小型為主，抗擾動性低。因此針對上述問題，建設海島智能微電網(wǎng)及能量管理系統(tǒng)具有一定的意義。

[1]王少波，祖其武，牛玉剛.微電網(wǎng)能量管理研究[J].電氣自動化，2016，38（4）：80-82.

[2]馮江華，趙新，蘇展.獨立運行微網(wǎng)系統(tǒng)的能量管理策略研究[J].中國電力，2016，4（8）：81-86.

[3]張海濤，秦文萍，韓肖清，等.多時間尺度微電網(wǎng)能量管理優(yōu)化調度方案[J].電網(wǎng)技術，2017，5：1533-08.

楊鵬程（1992-），男，漢族，江蘇鹽城人，學生，工程碩士，單位：南京師范大學南瑞電氣與自動化學院電氣工程專業(yè)，研究方向：新能源發(fā)電