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虛擬電廠架構(gòu)下,微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器如何實(shí)現(xiàn) “分 - 合” 式優(yōu)化?

發(fā)布時間: 2025-07-23  點(diǎn)擊次數(shù): 251次

一、核心功能定位:各司其職,目標(biāo)協(xié)同

要理解二者的搭配邏輯,需先明確各自的核心功能:

微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器:是單個微電網(wǎng)(如工業(yè)園區(qū)、社區(qū)、偏遠(yuǎn)地區(qū)的局部能源系統(tǒng))的大腦",負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)微電網(wǎng)內(nèi)部的分布式電源(光伏、風(fēng)電、儲能)、負(fù)荷(工業(yè)設(shè)備、居民用電)、儲能系統(tǒng)及可控負(fù)荷,實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的獨(dú)立運(yùn)行(孤島模式)或與主網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行,核心目標(biāo)是保障微電網(wǎng)內(nèi)部的功率平衡、電壓 / 頻率穩(wěn)定、能源高效分配。

虛擬電廠(VPP:是多個分布式能源資源(包括多個微電網(wǎng)、獨(dú)立儲能、分布式發(fā)電設(shè)備等)的聚合者與優(yōu)化者",通過數(shù)字化平臺將地理分散的 DER 聚合,作為一個整體參與電力市場交易(如調(diào)峰、調(diào)頻、售電),同時為電網(wǎng)提供輔助服務(wù),核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn) DER 的規(guī)模化價值、提升電網(wǎng)靈活性

二、協(xié)同機(jī)制:從局部協(xié)調(diào)到 全局優(yōu)化"

微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器與 VPP 的搭配,本質(zhì)是 局部自治與 全局調(diào)度的結(jié)合,通過數(shù)據(jù)交互和指令傳遞實(shí)現(xiàn)協(xié)同:

1. 數(shù)據(jù)交互:底層信息向上聚合

微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器實(shí)時采集并處理自身微電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù),包括:

分布式電源出力(如光伏當(dāng)前發(fā)電量、風(fēng)電功率);

負(fù)荷需求(實(shí)時用電負(fù)荷、可中斷負(fù)荷容量);

儲能狀態(tài)(SOC 荷電狀態(tài)、充放電功率限制);

微電網(wǎng)與主網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線功率(并網(wǎng)時)。

這些數(shù)據(jù)通過通信協(xié)議(如 IEC 61850MQTT)上傳至 VPP 平臺,為 VPP 的全局優(yōu)化提供 底層數(shù)據(jù)支撐"

2. 指令下達(dá):全局目標(biāo)分解為局部任務(wù)

VPP 根據(jù)電力市場需求(如電網(wǎng)調(diào)度中心的調(diào)峰指令、用戶購電需求)、外部環(huán)境(如電價、天氣預(yù)測),制定全局優(yōu)化策略,明確各微電網(wǎng)的 任務(wù)配額",例如:

要求某微電網(wǎng)在 1 小時內(nèi)增加 200kW 的上網(wǎng)功率(參與售電);

要求某微電網(wǎng)降低 50kW 負(fù)荷(參與電網(wǎng)調(diào)峰);

要求儲能系統(tǒng)在電價低谷時充電、高峰時放電(套利)。

這些配額指令下達(dá)到微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器,由其將全局目標(biāo)轉(zhuǎn)化為 局部操作"

若需增加上網(wǎng)功率:協(xié)調(diào)光伏 / 風(fēng)電滿發(fā)、儲能放電、削減可中斷負(fù)荷;

若需減少負(fù)荷:優(yōu)先切斷非關(guān)鍵負(fù)荷(如路燈、備用設(shè)備),或調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃(工業(yè)微電網(wǎng))。

3.  運(yùn)行模式切換:VPP 主導(dǎo)下的靈活適配

并網(wǎng)模式:微電網(wǎng)與主網(wǎng)相連時,VPP 可通過協(xié)調(diào)控制器調(diào)節(jié)微電網(wǎng)與主網(wǎng)的功率交換,避免局部過載或電壓波動,同時參與市場交易;

孤島模式:當(dāng)微電網(wǎng)因故障或需求脫離主網(wǎng)時,協(xié)調(diào)控制器優(yōu)先保障內(nèi)部穩(wěn)定,VPP 則暫時將其從全局調(diào)度中 隔離",待恢復(fù)并網(wǎng)后重新納入。

三、關(guān)鍵技術(shù)支撐:通信與標(biāo)準(zhǔn)化

二者的高效搭配依賴兩大技術(shù)基礎(chǔ):

通信網(wǎng)絡(luò):需低延遲、高可靠的通信鏈路(如 5G、光纖),確保數(shù)據(jù)實(shí)時上傳和指令快速下達(dá)(尤其是對調(diào)頻等毫秒級響應(yīng)需求的場景);

標(biāo)準(zhǔn)化接口:微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器與 VPP 平臺需遵循統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式和通信協(xié)議,避免 信息孤島"(例如通過開放 API 實(shí)現(xiàn)跨平臺對接)。

四、典型應(yīng)用場景:價值落地的具體表現(xiàn)

在實(shí)際運(yùn)行中,二者的搭配可實(shí)現(xiàn)多重價值,以下為典型場景:

1. 電力市場參與:從個體無力到 聚合盈利"

單個微電網(wǎng)的容量較小(如社區(qū)微電網(wǎng)功率通常低于 10MW),難以獨(dú)立參與電力市場的調(diào)峰、調(diào)頻交易(市場通常要求最小響應(yīng)容量);

VPP 將多個微電網(wǎng)的可調(diào)資源(如儲能、可中斷負(fù)荷)聚合,形成 虛擬電廠容量"(如 100MW),滿足市場準(zhǔn)入門檻;

微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器則根據(jù) VPP 分配的交易配額,精準(zhǔn)控制自身資源(如在電價高峰時,VPP 指令微電網(wǎng)多發(fā)電并上網(wǎng),協(xié)調(diào)控制器調(diào)度光伏 儲能聯(lián)合出力)。

2.  電網(wǎng)應(yīng)急支撐:提升系統(tǒng)韌性

待主網(wǎng)恢復(fù)后,VPP 再指令協(xié)調(diào)控制器執(zhí)行 平滑并網(wǎng)操作,避免沖擊主網(wǎng)。

3.  能源成本優(yōu)化:分層級的經(jīng)濟(jì)性調(diào)度

VPP 從全局角度優(yōu)化購售電策略(如預(yù)測次日高電價時段,提前指令各微電網(wǎng)儲能充電);

微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器則在局部執(zhí)行精細(xì)化控制(如優(yōu)先使用本地光伏供電,不足時再從主網(wǎng)購電,降低購電成本)。

五、安科瑞ACCU微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器

1. 產(chǎn)品介紹2. 產(chǎn)品特點(diǎn)

ACCU系列微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器具備以下功能特點(diǎn):

數(shù)據(jù)采集:支持串口、以太網(wǎng)等多通道實(shí)時運(yùn)行,滿足各類風(fēng)電與光伏逆變器、儲能等設(shè)備接入;

通訊管理:支持Modbus RTUModbus TCPIEC 60870-5-101IEC 60870-5-103IEC 60870-5-104MQTT等通信規(guī)約,可實(shí)現(xiàn)云邊協(xié)同(結(jié)合安科瑞智慧能源管理云平臺進(jìn)行遠(yuǎn)程運(yùn)維)、OTA升級、就地/遠(yuǎn)程切換、本地人機(jī)交互(選配);

邊緣計(jì)算:靈活的報(bào)警閾值設(shè)置、主動上傳報(bào)警信息、數(shù)據(jù)合并計(jì)算、邏輯控制、斷點(diǎn)續(xù)傳、數(shù)據(jù)加密、4G路由;

策略管理:防逆流、計(jì)劃曲線、削峰填谷、需量控制、有功/無功控制、光儲協(xié)調(diào)等,并支持策略定制;

系統(tǒng)安全:基于不可信模型設(shè)計(jì)的用戶權(quán)限,防止非法用戶侵入;基于數(shù)據(jù)加密與數(shù)據(jù)安全驗(yàn)證技術(shù),采用數(shù)據(jù)標(biāo)定與防篡改機(jī)制,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)固證和可追溯;

運(yùn)行安全:采集分析包括電池、溫控及消防在內(nèi)的全站信號與測量數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)運(yùn)行安全預(yù)警預(yù)測。

3. 產(chǎn)品參數(shù)

ACCU系列微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器主要負(fù)責(zé)工商業(yè)光儲充新能源電站的數(shù)據(jù)采集、本地控制策略以及云端數(shù)據(jù)的交互。

 


圖片


                   圖3-1 ACCU系列產(chǎn)品示意圖

ACCU系列微電網(wǎng)控制器典型的硬件配置與附件參數(shù)如下表3-1所示。 

3-1典型配置參數(shù)表

項(xiàng)目

ACCU-100

ACCU-200

處理器

ARM Cortex-A7 主頻 528MHz

2* ARM Cortex-A7 主頻 1.2GHz

內(nèi)存

256MB DDR3 + 256MB NAND Flash

512MB DDR3 + 8GB eMMC

頻率及功耗

50Hz(45~65Hz), 功耗≤10W

50Hz(45~65Hz), 功耗≤10W

電源電壓

AC/DC 220V(85-265V)

AC/DC 220V(85-265V)

RS485串口

8 路光耦隔離

8 路容隔離

RJ45網(wǎng)口

2 路10/100M自適應(yīng)

4 路10/100/1000M自適應(yīng)

其它接口

1*RS232管理串口+1*USB2.0+SD Card標(biāo)準(zhǔn)插槽+4G接口;(DI、DO選配)

2 路CAN2.01*type-C管理串口+1*USB2.0+SD Card標(biāo)準(zhǔn)插槽+4G接口+6*DI+6*DO+1*HDMI

協(xié)議支持

設(shè)備側(cè):Modbus Rtu/TCP、DL/T 645-1997、DL/T 645等; 

主站側(cè):Modbus TCP、104、SNMP、MQTT、Http協(xié)議等;

安全性

工頻耐壓:電源和通信端子間歷時1min:2kV(220V 設(shè)備)、1.5kV(24V 設(shè)備)

絕緣電阻:一般試驗(yàn)大氣條件下,輸入、輸出端對機(jī)殼>100MΩ

環(huán)境

工作溫度:-20℃~+55℃ 

存儲運(yùn)輸溫度:-25℃~+70℃

相對濕度:≤95%(+25℃)

海拔高度:≤2500m

電氣性能

GB/T 17626.2-2018 靜電放電抗擾度試驗(yàn) 4 級 

GB/T 17626.3-2016 射頻電磁場輻射抗擾度試驗(yàn) 3 級 

GB/T 17626.4-2018 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn) 4 級 

GB/T 17626.5-2019 浪涌(沖擊)抗擾度試驗(yàn) 4 級

4. 能量調(diào)度

4-1典型能量調(diào)度功能表

運(yùn)行模式

控制邏輯

手動策略

支持手動進(jìn)行微電網(wǎng)并離網(wǎng)切換,分布式發(fā)電、儲能、可調(diào)設(shè)備指令下發(fā)等,進(jìn)行遙控等動作。

計(jì)劃曲線

用戶依據(jù)當(dāng)?shù)胤謺r電價自行配置電價模板,設(shè)定不同時段內(nèi)儲能的充放功率,組成削峰填谷策略模版;提供按日、按周配置策略模版的功能。適應(yīng)多地區(qū)、多電價環(huán)境下策略運(yùn)行模式。

需量控制

通過在總進(jìn)線的變壓器低壓側(cè)接入總表實(shí)時采集需量值,當(dāng)需量值達(dá)到限制值(可設(shè))時觸發(fā)需量控制,系統(tǒng)根據(jù)配置的參數(shù)進(jìn)行對儲能做減小充電、放電、降低充電樁充電功率或者降低可調(diào)負(fù)荷用電功率等動作。

動態(tài)擴(kuò)容

通過在總進(jìn)線的變壓器低壓側(cè)接入總表實(shí)時采集變壓器負(fù)載率,當(dāng)變壓器負(fù)載率達(dá)到限制值(可設(shè))時觸發(fā)保護(hù),系統(tǒng)根據(jù)配置的參數(shù)進(jìn)行對儲能做減小充電、放電、降低充電樁充電功率或者降低可調(diào)負(fù)荷用電功率等動作。

新能源消納

通過在總進(jìn)線的變壓器低壓側(cè)接入總表實(shí)時采集逆功率數(shù)據(jù),當(dāng)出現(xiàn)反向功率且達(dá)到限制值(可設(shè)),當(dāng)系統(tǒng)檢測到逆流,優(yōu)先調(diào)度儲能系統(tǒng)吸收多余光伏能量;當(dāng)儲能系統(tǒng)充滿后、再調(diào)節(jié)光伏逆變器輸出功率如有防逆流要求 

防逆流控制

通過在總進(jìn)線的變壓器低壓側(cè)接入總表實(shí)時采集逆功率數(shù)據(jù),當(dāng)出現(xiàn)反向功率且達(dá)到限制值(可設(shè)),系統(tǒng)根據(jù)配置的參數(shù)進(jìn)行對儲能做靜置、減小放電、充電或者光伏降功率等動作。系統(tǒng)的防逆流策略實(shí)現(xiàn)是軟件保護(hù),若需要實(shí)現(xiàn)響應(yīng)更快、更靠譜的保護(hù),則需要加上相應(yīng)的逆功率保護(hù)裝置,檢測到逆流立即跳閘保護(hù)。

備電功能

在系統(tǒng)運(yùn)行過程中,EMS協(xié)調(diào)控制執(zhí)行對儲能系統(tǒng)SOC保護(hù),使儲能系統(tǒng)在設(shè)定的SOC范圍內(nèi)運(yùn)行,并將一定的電量區(qū)間預(yù)留用于備電容量,備電容量可進(jìn)行自定義設(shè)置,能在電網(wǎng)斷電時給負(fù)載緊急供電。

其他

可以根據(jù)客戶需求進(jìn)行不同策略定制


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