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關(guān)于研旭
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案例分享 | 山東大學(xué)—多能源能量路由器智能微電網(wǎng)綜合聯(lián)控系統(tǒng)
發(fā)布時間：
2023-12-22 15:58
來源：
原創(chuàng)
山東大學(xué)（Shandong University），位于山東省濟(jì)南市，是中華人民共和國教育部直屬全國重點大學(xué)，中央直管副部級建制，位列國家“雙一流”、“985工程”、“211工程”，入選“2011計劃”、“珠峰計劃”、“強(qiáng)基計劃”、“111計劃”、卓越工程師教育培養(yǎng)計劃、卓越醫(yī)生教育培養(yǎng)計劃、卓越法律人才教育培養(yǎng)計劃、國家建設(shè)高水平大學(xué)公派研究生項目、新工科研究與實踐項目、中國政府獎學(xué)金來華留學(xué)生接收院校、教育部來華留學(xué)示范基地、學(xué)位授權(quán)自主審核單位、醫(yī)學(xué)“雙一流”建設(shè)聯(lián)盟、全球能源互聯(lián)網(wǎng)大學(xué)聯(lián)盟、亞洲校園成員。
多能源能量路由器智能微電網(wǎng)綜合聯(lián)控系統(tǒng)
隨著光伏、風(fēng)電等可再生能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，分布式發(fā)電日漸成為滿足負(fù)荷增長需求、提高能源綜合利用效率、提高供電可靠性的一種有效途徑，并在配電網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用。但分布式發(fā)電的大規(guī)模滲透也產(chǎn)生了一些負(fù)面影響，如單機(jī)接入成本較高、控制復(fù)雜、對大系統(tǒng)的電壓和頻率存在沖擊等。這限制了分布式發(fā)電的運行方式，削弱了其優(yōu)勢和潛能。微網(wǎng)技術(shù)為分布式發(fā)電技術(shù)及可再生能源發(fā)電技術(shù)的整合和利用提供了靈活、高效的平臺。微電網(wǎng)系統(tǒng)被視為未來智能電網(wǎng)的最重要一環(huán)，可以有效地實現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)電力能量的轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)能量的削峰填谷。
多能源能量路由器智能微電網(wǎng)綜合聯(lián)控系統(tǒng)實驗室建設(shè)主要針對新能源專業(yè)的老師/學(xué)生而開發(fā)的微電網(wǎng)科研/教學(xué)設(shè)備。系統(tǒng)的核心在于中央控制與能量調(diào)配，本系統(tǒng)采用集中管理的方式對一次側(cè)接入進(jìn)行電能調(diào)度分配。
項目現(xiàn)場
系統(tǒng)特點：
(1)可實現(xiàn)模擬光伏，模擬風(fēng)電、蓄電池、超級電容、模擬負(fù)載、燃料電池、充電樁等多種一次側(cè)設(shè)備的互聯(lián)，各個設(shè)備都單獨可控，通過IEC61850規(guī)約，實現(xiàn)四遙數(shù)據(jù)的控制；
(2)系統(tǒng)中既包含交流母線，又具備直流母線，兩種母線混合在一起，可提供更多的研究實驗和更靈活的能量管理策略；
(3)可實現(xiàn)智能并離網(wǎng)(并網(wǎng)與孤島狀態(tài))切換，既可以并網(wǎng)運行，也可以孤網(wǎng)運行，實現(xiàn)無縫切換，且多種運行模式相互自動或手動方式切換。各子系統(tǒng)可以獨立完成相關(guān)的實驗；
(4)集成并/離網(wǎng)切換、黑啟動、功率平滑、時移、故障診斷、離網(wǎng)功率平衡控制、有功/無功功率控制、電壓/頻率響應(yīng)特性控制、保護(hù)等功能；
(5)實現(xiàn)微電網(wǎng)整體系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備管理、功率控制、電能質(zhì)量監(jiān)測、能效評估、用電計劃設(shè)定，經(jīng)濟(jì)性分析等；
(6)將接入微電網(wǎng)的負(fù)荷進(jìn)行分級管理實時監(jiān)測、顯示、記錄微網(wǎng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，具有本地監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控兩種控制方式；
(7)配置分級保護(hù)和計量裝置，在微電網(wǎng)內(nèi)部故障、外部故障情況下，均保證其準(zhǔn)確、快速動作，使系統(tǒng)安全運行；
(8)針對高校學(xué)生，充分考慮了學(xué)生的具體知識結(jié)構(gòu)與層次，使得學(xué)生可以充分理解微電網(wǎng)的特點與結(jié)構(gòu);學(xué)生可以在本系統(tǒng)中進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、軟件控制等多個專業(yè)的知識進(jìn)行實訓(xùn)；
(9)針對做科研的老師，開放部分一次側(cè)設(shè)備的軟硬件資料，包括板級硬件圖紙以及軟件驅(qū)動源代碼、算法源代碼等，開放上位機(jī)軟件的源代碼程序。提供整體的系統(tǒng)的基礎(chǔ)開發(fā)平臺，方便用戶二次開放，提供詳細(xì)而豐富的培訓(xùn)課程，使用戶可快速入門并掌握整體系統(tǒng)，大大提高科研實驗的效率；
(10)自主研發(fā)的RCP快速原型仿真控制器，實現(xiàn)數(shù)字物理混合仿真。
系統(tǒng)拓?fù)鋱D
能量路由器
電能路由器(亦稱為能量路由器)是一個整合了通信單元、控制單元和功率單元的裝置。從電力電子的角度來看，電能路由器表現(xiàn)為多端口、多級聯(lián)、多流向的電力電子變換器，由全控型電力電子開關(guān)器件和高頻變壓器構(gòu)成，其應(yīng)該具備如下基本的功能：
1)電壓變換、電氣隔離；
2)能量路由(能量流向控制)；
3)分布式能源、儲能裝置即插即用。
下圖為多端口能量路由器的工業(yè)應(yīng)用，控制分布式能源、儲能出力，協(xié)調(diào)與電網(wǎng)/負(fù)荷間能量轉(zhuǎn)換、靈活控制的核心部件，實現(xiàn)配電系統(tǒng)中源-儲-網(wǎng)-荷的能量交換。
南京研旭公司推出的低壓多端口能量路由器，多端口交直流柔性變換器具備N個交流端口(可選)，N個直流端口(可選)。每個端口均可接入相應(yīng)電壓等級的有源或無源設(shè)備，任意端口間可以實現(xiàn)功率潮流的控制。南京研旭創(chuàng)新性的采用了單獨的統(tǒng)一控制器，摒棄了傳統(tǒng)的多分布式控制器通訊控制的方式，將所有變流器的控制由統(tǒng)一控制器完成控制，保證了系統(tǒng)嚴(yán)格意義上的實時性和即插即用功能。
能量路由器協(xié)調(diào)控制方法
利用協(xié)調(diào)控制方法來實現(xiàn)分布式能源的高效利用、多種類接口單元的能量協(xié)調(diào)控制。設(shè)備級控制面向底層接口變換器，接口變換器接入能源的種類、變換器類型、控制目標(biāo)不同，變換器級控制方法也不同。變換器級控制方法有:最大功率點跟蹤、母線電壓控制、直接功率控制、PQ控制(恒功率控制)、V/F控制(恒壓恒頻控制)、VSG控制(虛擬同步機(jī)控制)、Droop 控制(下垂控制)、恒壓/恒流/恒功率充放電控制等。
系統(tǒng)級控制面向系統(tǒng)運行目標(biāo)，通過對系統(tǒng)內(nèi)各接入能源和負(fù)載變換器進(jìn)行集中管理，實現(xiàn)能量管理和目標(biāo)最優(yōu)運行。變換器級控制與系統(tǒng)級控制組成了整個能量路由器的控制體系。
能量路由器監(jiān)控軟件平臺
1、監(jiān)測與顯示功能:上位機(jī)平臺通過通訊口(以太網(wǎng)、CAN)與能量路由器進(jìn)行信息交互，能顯示能量路由器的端口電壓、功率、負(fù)荷等多種信息;
2、控制功能:通過上位機(jī)平臺能對能量路由器發(fā)布指令，如并網(wǎng)功率因數(shù)控制、各端口的功率控制，光伏發(fā)電MPPT控制與給定功率控制;
3、上位機(jī)平臺接受路由器上傳數(shù)據(jù)及電網(wǎng)信息，正常運行方式下不干預(yù)路由器運行;異常情況下，綜合處理各項信息后，可統(tǒng)一發(fā)布指令至各路由器;
4、能量路由管理:高峰時段，蓄電池進(jìn)行放電控制，光伏進(jìn)行MPPT 控制;低谷時段，市電供給負(fù)載，儲能電池進(jìn)行充電控制。一般情況下，由底層能量路由器自行進(jìn)行控制，高峰時段、低谷時段則由平臺進(jìn)行設(shè)置;
項目案例
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