我國(guó)微電網(wǎng)的發(fā)展方向具有一定的包容性，對(duì)內(nèi)可以有效接納分布式電源，對(duì)外可以與大電網(wǎng)兼容，并提高輔助增值服務(wù)，還具備靈活性。”

8月25-26日，首屆全國(guó)用戶側(cè)儲(chǔ)能細(xì)分市場(chǎng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用高層研討會(huì)在江蘇無(wú)錫太湖飯店召開(kāi)。會(huì)議由江蘇省電機(jī)工程學(xué)會(huì)、國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院、全國(guó)微電網(wǎng)與分布式電源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)、中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)聯(lián)合主辦。會(huì)議吸引了國(guó)內(nèi)近400位學(xué)術(shù)和行業(yè)專(zhuān)家及企業(yè)高層代表參會(huì)。上海電力學(xué)院楊秀教授在會(huì)議上,就“微電網(wǎng)能量管理與優(yōu)化調(diào)度”發(fā)表演講。

演講全文如下：

楊秀：我今天講的題目是微電網(wǎng)能量管理與優(yōu)化調(diào)度，我主要是講能量管理和優(yōu)化調(diào)度方面的內(nèi)容，從四個(gè)部分開(kāi)始。

這部分有關(guān)可再生能源分布式發(fā)電。這里提出了一個(gè)對(duì)于微電網(wǎng)的主要思路，實(shí)際上也是為了分布式能源的并網(wǎng)，因?yàn)檫@里面大致總結(jié)了一下分布式能源并網(wǎng)當(dāng)中主要的優(yōu)點(diǎn)。但是如果完全無(wú)序并網(wǎng)的話，里面也會(huì)帶來(lái)一些缺點(diǎn)。這些缺點(diǎn)因?yàn)楦淖兞?a href="http://www.e4938.cn/news/zbcg/" target="_blank" class="keylink">配網(wǎng)潮流，給我們的保護(hù)會(huì)帶來(lái)困難。這個(gè)問(wèn)題在德國(guó)分布式發(fā)電發(fā)展非常迅速，特別是分布式光伏。從我們跟他們的交流也能看到，德國(guó)在大量分布式光伏上網(wǎng)之后，對(duì)整個(gè)調(diào)度部門(mén)的管理也帶來(lái)了非常大的壓力。微電網(wǎng)大家也提出了理念，這些理念提的都不一樣。微電網(wǎng)基本上首先是要由分布式電源負(fù)荷儲(chǔ)構(gòu)成，并且是在用戶。所以說(shuō)微電網(wǎng)大多數(shù)就是在的用戶層面來(lái)進(jìn)行運(yùn)行，并且也能夠并網(wǎng)運(yùn)行也能夠自治運(yùn)行等等。

在我們國(guó)家，我們認(rèn)為微電網(wǎng)在孤立的海島、城市的片區(qū)和偏遠(yuǎn)的農(nóng)村有很大的應(yīng)用前景。比如說(shuō)浙江的東山島、南麂島（音）。浙江的沿海島嶼很多通過(guò)遠(yuǎn)距離送電不大現(xiàn)實(shí)，目前這些島嶼上都建有微電網(wǎng)項(xiàng)目。另外還有一些偏遠(yuǎn)農(nóng)村。我從小生活在新疆，在新疆地區(qū)有很多農(nóng)業(yè)區(qū)域非常偏僻。牧區(qū)還有一個(gè)問(wèn)題是流動(dòng)性。新疆的牧區(qū)牧民一個(gè)家庭使用的我們認(rèn)為就是一個(gè)小型微電網(wǎng)。這里面主要就是光伏再配一些儲(chǔ)能。這個(gè)成本比較高，讓牧民承擔(dān)不大可能，現(xiàn)在主要還是靠新疆政府給予一些支持。另外像南疆地區(qū)有非常偏遠(yuǎn)的農(nóng)村，以前都是通過(guò)遠(yuǎn)距離輸電解決用電，但是這些地方農(nóng)村人口非常少，遠(yuǎn)距離供電的話成本非常大。但新疆光照條件非常好，這也是微電網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)好方向。

我國(guó)微電網(wǎng)的發(fā)展方向具有一定的包容性，對(duì)內(nèi)可以有效接納分布式電源，對(duì)外可以與大電網(wǎng)兼容，并提高輔助增值服務(wù)，還具備靈活性。

再下面是定制性。對(duì)于微電網(wǎng)來(lái)講現(xiàn)在我們經(jīng)常談一個(gè)園區(qū)的微電網(wǎng)，我們對(duì)于園區(qū)的微電網(wǎng)并不要求所有的園區(qū)里負(fù)荷都拿微電網(wǎng)運(yùn)行的時(shí)候都能供得起，目前來(lái)看是不現(xiàn)實(shí)的。因此我們要對(duì)一個(gè)園區(qū)的負(fù)荷進(jìn)行分級(jí)。一旦電源中斷，對(duì)園區(qū)里面不同的負(fù)載實(shí)行不同的供電模式，某些時(shí)候負(fù)載也是可以停的。對(duì)微網(wǎng)來(lái)講最終還是建設(shè)商和用戶的利益。最后是自治性，主要是講微網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。

下面我們主要講一下微網(wǎng)的能量管理與優(yōu)化調(diào)度。微網(wǎng)的能量管理基本理念實(shí)際上是和大電網(wǎng)能量管理EMS系統(tǒng)轉(zhuǎn)化過(guò)來(lái)的。大電網(wǎng)EMS系統(tǒng)主要是對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度決策、管理以及控制，最終保證電網(wǎng)安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，這就是我們說(shuō)的大電網(wǎng)這一部分。微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)基本理念和大電網(wǎng)是類(lèi)似的，但是我微網(wǎng)規(guī)模小很多，同時(shí)里面融合了大量的分布式能源、儲(chǔ)能接入。微網(wǎng)能量管理跟大電網(wǎng)還是有很多不同。我們來(lái)看一下微網(wǎng)能量管理。通過(guò)管理微網(wǎng)的微源及負(fù)荷運(yùn)行狀況，通過(guò)對(duì)分布式發(fā)電可控、儲(chǔ)能進(jìn)行有功無(wú)功指令，最終是實(shí)現(xiàn)能源最佳利用并且使微網(wǎng)長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行，這是我們對(duì)能量管理系統(tǒng)綜合可靠定義。

這里我們分為兩種，長(zhǎng)時(shí)間的管理和一個(gè)短期能量管理。長(zhǎng)期更多是考慮經(jīng)濟(jì)性和安全性，這個(gè)時(shí)候長(zhǎng)期往往可能是以天為單位，甚至?xí)r間更長(zhǎng)是以周為單位進(jìn)行能量管理。這里要考慮環(huán)境影響以及發(fā)電成本、系統(tǒng)內(nèi)的可控負(fù)荷和大電網(wǎng)的信息等等方面的內(nèi)容。對(duì)于短期能量管理，就要在分甚至是秒的時(shí)間段。這里包括系統(tǒng)內(nèi)的頻率調(diào)節(jié)、分布式電源和儲(chǔ)能設(shè)備，整個(gè)微電網(wǎng)控制是結(jié)合起來(lái)的，也就是說(shuō)響應(yīng)的速度要相對(duì)來(lái)說(shuō)快很多。

功能邏輯大致上可以分為這幾部分，包括對(duì)微網(wǎng)來(lái)負(fù)荷預(yù)測(cè)、大電網(wǎng)能量交換、分布式電源機(jī)組出力和負(fù)荷的需求側(cè)響應(yīng)等等，對(duì)于這一部分統(tǒng)一進(jìn)行管理就構(gòu)成了微電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)。

我們把微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)分成了三層：優(yōu)化層、管理層和設(shè)備層三個(gè)邏輯層次。有的地方把它分成兩個(gè)層次。首先第一個(gè)我們將最底層稱(chēng)之為設(shè)備層。這個(gè)設(shè)備層實(shí)際上是屬于微電網(wǎng)的各個(gè)單個(gè)設(shè)備控制部分，比如說(shuō)儲(chǔ)能接受上級(jí)控制指令，還有其他的比如說(shuō)光伏的逆變器等接受上級(jí)的控制指令，我們都把它作為設(shè)備層。設(shè)備層是各個(gè)設(shè)備自己控制自己。管理層實(shí)際上就是在整個(gè)微網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層，比如說(shuō)微網(wǎng)控制系統(tǒng)開(kāi)通了微網(wǎng)控制器、測(cè)控這樣一些裝置，我們把它都可以作為一個(gè)管理層或者說(shuō)網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)備。

設(shè)備層和管理層實(shí)際上都應(yīng)該屬于傳統(tǒng)的系統(tǒng)，也就是控制系統(tǒng)。優(yōu)化層面實(shí)際上是最上面一層。有的時(shí)候我們也簡(jiǎn)單分兩層，分兩層就是優(yōu)化層和控制層。下面這一部分時(shí)間響應(yīng)速度很快，比如說(shuō)毫秒級(jí)響應(yīng)，頂多不超過(guò)秒級(jí)，上面這一部分就是我們時(shí)間更長(zhǎng)，比如小時(shí)級(jí)。

我今天講的重點(diǎn)還是在能量管理。能量管理憂患這一部分首先有一個(gè)建模，這個(gè)建模更多是從能量?jī)?yōu)化層面進(jìn)行，這個(gè)時(shí)候考慮基本模型。第二部分是可再生能源的發(fā)電預(yù)測(cè)，包括負(fù)荷預(yù)測(cè)。再往下就是分布式電源的控制策略，因?yàn)樽罱K執(zhí)行就是靠分布式能源的控制策略和最上層的能量?jī)?yōu)化調(diào)度方法。

基本上優(yōu)化調(diào)度都是能量管理的重要內(nèi)容。既然提到優(yōu)化總要有一個(gè)優(yōu)化目標(biāo)。目前來(lái)講優(yōu)化目標(biāo)要么是環(huán)境目標(biāo)、要么是安全目標(biāo)，要么是這幾種組合，最終最大限度實(shí)現(xiàn)可再生能源利用率以及微網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。這是常用的目標(biāo)函數(shù)，這是要考慮的經(jīng)濟(jì)成本，最終約束條件就是各個(gè)電源已有的運(yùn)行狀態(tài)約束和功率的約束。

微電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)大電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度有著很大的不同。比如說(shuō)微電網(wǎng)更多是風(fēng)光儲(chǔ)，還是以電能調(diào)度為主。實(shí)際上在國(guó)外很多地方，微電網(wǎng)本身的特點(diǎn)就是因地制宜。像美國(guó)有很多燃?xì)赓Y源，冷熱電聯(lián)供的形式就比較多，因此在進(jìn)行調(diào)度的時(shí)候要保證冷熱電的均衡。微電網(wǎng)再往下發(fā)展，如果把冷熱電都考慮下來(lái)，我們講的儲(chǔ)能只是單純的儲(chǔ)電，未來(lái)再把儲(chǔ)熱、制冷考慮進(jìn)來(lái)，實(shí)際上這樣的微電網(wǎng)就已經(jīng)變成了標(biāo)準(zhǔn)的能源互聯(lián)網(wǎng)模型。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)一直在推的能源互聯(lián)網(wǎng)和示范工程就是跟這一類(lèi)是有關(guān)的。

第二點(diǎn)不同就是功率波動(dòng)非常顯著，這跟大電網(wǎng)是非常不一樣的。大電網(wǎng)主要是混電機(jī)組，對(duì)于調(diào)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)講在一個(gè)比較短的時(shí)間內(nèi)保持著一個(gè)比較穩(wěn)定的狀態(tài)。但是微電網(wǎng)不一樣。因?yàn)?a href="http://www.e4938.cn/eduinfo/eduzx/" target="_blank" class="keylink">風(fēng)電光伏波動(dòng)性非常明顯，而且因?yàn)槲⒃慈萘勘容^小，一個(gè)負(fù)荷的變化或者說(shuō)一個(gè)單一電源的變化就會(huì)對(duì)運(yùn)行造成很大影響。所以微電網(wǎng)有時(shí)候能量管理和控制相對(duì)來(lái)說(shuō)比大電網(wǎng)要脆弱很多。

第三部分就是在考慮效益方面不是單純考慮經(jīng)濟(jì)效益和安全，還要考慮環(huán)境和環(huán)保效益。微網(wǎng)有兩種情況：并網(wǎng)和離網(wǎng)運(yùn)行。并網(wǎng)和離網(wǎng)能量管理運(yùn)行方式是完全不一樣的。對(duì)于并網(wǎng)來(lái)講因?yàn)橐紤]跟大電網(wǎng)能量交換，所以最重要考慮按照大電網(wǎng)的計(jì)劃進(jìn)行執(zhí)行。總的來(lái)看還是要考慮經(jīng)濟(jì)方面。如果目前的微電網(wǎng)一旦到了離網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，更多時(shí)候經(jīng)濟(jì)運(yùn)行不是主要的，主要的是我們要保證安全穩(wěn)定性，因?yàn)樵陔x網(wǎng)運(yùn)行狀況下，微電網(wǎng)本身還是比較脆弱的。

下面是一些主要的基本控制。底層控制可以看到常用的PQ控制、VF控制和下垂控制。目前來(lái)講PQ控制任何分布式電源都是常用的控制，VF控制也是儲(chǔ)能或者主電源單元采用的VF控制。這兩種控制方式在微電網(wǎng)中雖然說(shuō)用了很多，但如果微電網(wǎng)發(fā)展到未來(lái)發(fā)展應(yīng)該要考慮靈活性，特別是即插即用，微電源或者負(fù)載可以任意增加和減少。這個(gè)時(shí)候，下垂控制更加適應(yīng)即插即用的方式，我們現(xiàn)在更多研究就是下垂控制。

第四部分簡(jiǎn)單介紹優(yōu)化調(diào)度案例。這個(gè)案例是一個(gè)380V通過(guò)公共連接點(diǎn)接入，接入之后形成一個(gè)并網(wǎng)型微電網(wǎng)。分布式電源類(lèi)型我們考慮了很多，包括風(fēng)力發(fā)電、光伏、熱電聯(lián)產(chǎn)，目前來(lái)看國(guó)內(nèi)更多是風(fēng)光儲(chǔ)。在國(guó)際上燃?xì)廨啓C(jī)做冷熱電聯(lián)供采用的比較多的，下面還有負(fù)荷分極。儲(chǔ)能這部分考慮能量型儲(chǔ)能就是蓄電池，還有一種是功率型儲(chǔ)能就是超級(jí)電容。

這部分的運(yùn)行策略我們跟主電網(wǎng)運(yùn)行，這時(shí)候大部分是從主網(wǎng)吸取電能，當(dāng)然這一方面設(shè)計(jì)也是可以給外網(wǎng)進(jìn)行供電。但是目前的微電網(wǎng)更多還是把它當(dāng)成可控負(fù)荷，微電網(wǎng)更多是完全按照大電網(wǎng)能量交換極化曲線進(jìn)行運(yùn)行。風(fēng)電和光伏在微網(wǎng)當(dāng)中還是按照最大功率跟蹤的方式進(jìn)行運(yùn)行，我們往往不控制它。隨著微電網(wǎng)進(jìn)一步發(fā)展，如果要滿足保證微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，風(fēng)電光伏現(xiàn)在也慢慢可控了。這幾年可以看到很多廠家提供的分布式小型逆變器開(kāi)始具有功率可調(diào)節(jié)功能，功率在有功和無(wú)功范圍有一定調(diào)節(jié)能力，并不是說(shuō)只有一種MPPT的運(yùn)行方式。這樣增加了一些調(diào)節(jié)手段，不至于對(duì)于微電網(wǎng)控制來(lái)控制去只是不能控制儲(chǔ)能。優(yōu)化調(diào)度思路方面，我們提出一種微網(wǎng)雙重優(yōu)化調(diào)度策略，包括日前調(diào)度和實(shí)時(shí)調(diào)度。這兩種調(diào)度最終保證兩個(gè)目的：日前調(diào)度主要保證經(jīng)濟(jì)性，實(shí)時(shí)調(diào)度主要彌補(bǔ)日前調(diào)度。因?yàn)槿涨罢{(diào)度往往是拿預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)和負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)劃制訂，但這個(gè)計(jì)劃制訂跟實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是有偏差的，因此這里引入了一個(gè)實(shí)時(shí)調(diào)度。我們應(yīng)該要把實(shí)時(shí)調(diào)度當(dāng)中偏差的功率在這里設(shè)計(jì)的等于說(shuō)是兩個(gè)，也就是說(shuō)對(duì)于我們的蓄電池功率型儲(chǔ)能在進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候主要是來(lái)抑制這種等效負(fù)荷的低頻波動(dòng)，超級(jí)電容主要抑制高頻波動(dòng)。

這是一個(gè)大概的結(jié)果曲線，總的來(lái)說(shuō)低谷沖段高峰時(shí)間的放電是他的方式，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)絡(luò)線雙向供電。但是我們?cè)谧龅倪^(guò)程中也把聯(lián)絡(luò)線設(shè)定為按照電網(wǎng)公司的極化曲線方式運(yùn)行。包括燃料電池的成本比較高一般來(lái)說(shuō)只作為備用而已，在這里我們可以看到這一次的濾波，可以看出在這里采用的蓄電池儲(chǔ)能跟超級(jí)電容之間混合的抑制波動(dòng)功率。在這里可以看到紅色曲線蓄電池功率出力調(diào)整主要是抑制比較慢速的波動(dòng)。對(duì)于負(fù)荷，這種整個(gè)負(fù)荷曲線當(dāng)中比較高頻的波動(dòng)建議還是采用超級(jí)電容，這兩者之間聯(lián)合起來(lái)進(jìn)行濾波，這兩者當(dāng)中不管是新能源波動(dòng)還是頻率負(fù)荷波動(dòng)都是很有幫助的。我上周剛剛參加了江蘇電科院提供的項(xiàng)目驗(yàn)收，新能源實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中也是采用這種方式，鋰電池來(lái)抑制低頻波動(dòng)，超級(jí)電容來(lái)抑制高頻波動(dòng)，這兩者聯(lián)合動(dòng)作實(shí)際上對(duì)于整體的經(jīng)濟(jì)效益包括電池壽命都是有好處的。

最后簡(jiǎn)單總結(jié)一下，微電網(wǎng)的運(yùn)行方式靈活，但能量管理是微電網(wǎng)研究重要的組成部分。當(dāng)然我們也要說(shuō)一下目前的微電網(wǎng)。現(xiàn)在大批量的小型微電網(wǎng)大多數(shù)還只是做到控制，能夠保證安全穩(wěn)定的控制，220、330小型的微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室因?yàn)榭煽厥侄伪容^少，里面所提的能量管理并沒(méi)有充分實(shí)現(xiàn)。但是目前來(lái)講，以后如果我們是接了十千伏微電網(wǎng)或者微電網(wǎng)規(guī)模比較大，一個(gè)園區(qū)的微電網(wǎng)就必須進(jìn)行能量管理和優(yōu)化調(diào)度。未來(lái)發(fā)展形式就是若干個(gè)微電網(wǎng)的群，我們要通過(guò)研究各個(gè)子網(wǎng)之間的能量互進(jìn)方式，協(xié)調(diào)優(yōu)化最終完成大的微電網(wǎng)群的能量管理。