EMS能量標(biāo)準(zhǔn)管理系統(tǒng)介紹

1、EMS!它量標(biāo)準(zhǔn)管理系統(tǒng)介紹EMS能量管理系統(tǒng)1引言項目名稱名稱：EM3八M管理系統(tǒng)研發(fā)設(shè)備：1、 監(jiān)控主機(jī)2、 EMS Master3、 EMS Slave用戶4、 宜接用六項目完成后的宜接用片為微網(wǎng)電站。5、 潛在用尸海島、政府辦公大樓、小區(qū)建筑型等是其潛在用尸，也可以應(yīng)用于其它儲能微網(wǎng)項目、或并網(wǎng)項目。隨著電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)，特別是電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，以及各類型蓄電池的成本減低和普及，微網(wǎng)、儲能電站會有一個越來越大的市場。在微網(wǎng)系統(tǒng)中，為了協(xié)調(diào)各個發(fā)電設(shè)備，需要有一個功能調(diào)度設(shè)備完成功率分配工作。本系統(tǒng)帶有RS48成口，可以滿足與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)接口，可實現(xiàn)太陽能光伏 發(fā)電系統(tǒng)的無人值

2、守。通信協(xié)議：MODBUS RTU物理接口 ： RS-485定義EMSM管理系統(tǒng)：微網(wǎng)中負(fù)責(zé)管理各種發(fā)電設(shè)備、負(fù)載設(shè)備的功能調(diào)度、管理設(shè)備。EMS1位機(jī)：EMS Master :EMS Slave :2.可行性研究的前提要求功能要求隨著全球范圍內(nèi)能源緊缺和環(huán)境保護(hù)問題的日益突出，可再生能源的利用引起廣泛的重視。大規(guī)模太陽能光伏微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是充分利用太陽能的一種有效方式之一,微網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)電調(diào)度是系統(tǒng)中最核心的裝置之一，宜接關(guān)系到電網(wǎng)的穩(wěn)定和太陽能的利用和轉(zhuǎn)換效率，一宜是人們關(guān)注和研究的熱點問題之一。能M管理單元是根據(jù)收集到的各個發(fā)電設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)、負(fù)載的用電數(shù)據(jù)，做出合適的判斷，管理、控制各設(shè)

3、備正常運行、保證電網(wǎng)穩(wěn)定的裝置。將 光伏、風(fēng)電和柴油 發(fā)電相結(jié)合，以獲得間歇性太陽能和風(fēng)能資源發(fā)電的最大化利用，同時保證能夠提供持續(xù)的高質(zhì)M電能供應(yīng)。另外，系統(tǒng)運行費用以及對環(huán)境的污染均降低了。光伏陣列、蓄電池、風(fēng)電機(jī)組、負(fù)荷、柴油發(fā)電機(jī)組是這個系統(tǒng)中的主要部分，如何能保證能M在這幾部分中合理的分配以達(dá)到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是建設(shè)永興島微電網(wǎng)需要解決的一個關(guān)鍵問題。能M管理系統(tǒng)就是要解決光/風(fēng)/柴/儲/負(fù)荷之間的配合問題，使得系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)運行，既保證 可再生能源的充分利用、降低柴油消耗、保護(hù)環(huán)境。對EM3八M管理單元功能的基本要求穩(wěn)定電網(wǎng)：1 .協(xié)調(diào)發(fā)電、用電設(shè)備，穩(wěn)定電網(wǎng)。2,統(tǒng)計用電數(shù)據(jù)。3

4、.記錄、顯示電網(wǎng)狀態(tài)?？刂乒δ埽?.接收上級指令，并作出對應(yīng)動作。2,控制各個發(fā)電設(shè)備的運行。3.管理部分負(fù)載?？刂破黠@示、通信功能：1 .自帶顯示界面，顯示各種狀態(tài)、參數(shù)。2 . RS485通信接口與上位機(jī)通信。1、產(chǎn)品安全穩(wěn)定，成本低。2、在現(xiàn)有成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，開發(fā)出具有高性能的，容M擴(kuò)展容易的新產(chǎn)品，借鑒國內(nèi)外同行同類產(chǎn)品的成熟技術(shù)，吸收國內(nèi)同仁先進(jìn)的算法和編程技巧。3、產(chǎn)品應(yīng)符合相關(guān)國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。3系統(tǒng)設(shè)計綜合分析國內(nèi)外的情況，能M管理系統(tǒng)上位機(jī)采用工控機(jī)作為硬件平臺?？貦C(jī)具有較強(qiáng)的抗十?dāng)_能力、外部擴(kuò)展口種類多，而且開發(fā)相平臺是與普通計算機(jī)相同，這樣開發(fā)相對方便。系統(tǒng)框圖：

5、EMS上位機(jī)具體功能要求1、 顯示實時顯示電網(wǎng)運行的數(shù)據(jù)、狀態(tài)。如電網(wǎng)頻率、電壓、電流、發(fā)電功率、用電功率、有功、無功等。實時顯示網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備運行狀態(tài)。發(fā)電設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、用電設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、PCS電池充放電狀態(tài)及容M等。查詢顯示各設(shè)備運行記錄；顯示數(shù)據(jù)庫中記錄設(shè)備的運行數(shù)據(jù)曲線、工作狀態(tài)曲線等。根據(jù)曲線對電網(wǎng)、設(shè)備進(jìn)行分析，從而制定出更好的控制策略和方法。2、 控制控制網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的啟動、停止。手動控制一個或多個設(shè)備停止工作，從而可以進(jìn)行檢修工作。手動控制PCSM電池進(jìn)行充放電，電池活化處理以及電池檢測等工作。手動控制可控負(fù)荷的工作。接收上級指令或通過編輯好的控制過程，向EMSSK統(tǒng)發(fā)送控制指令，滿

6、足調(diào)度的要求。3、 記錄記錄電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)，可以遠(yuǎn)傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，以便將來進(jìn)行電網(wǎng)運行狀態(tài)分析時使用。記錄網(wǎng)絡(luò)中各個設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)、運行狀態(tài)?？梢赃h(yuǎn)傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行查詢、顯示和分析。記錄控制命令執(zhí)行過程，記錄遠(yuǎn)端下發(fā)的控制指令，記錄向EMSSK統(tǒng)下發(fā)的控制指令?？梢酝ㄟ^網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳到監(jiān)控中心或分析設(shè)備中，以便將來進(jìn)行電網(wǎng)運行狀態(tài)分析時使用。4、數(shù)據(jù)輸入編輯系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過界面操作配置系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，設(shè)備鏈接示意圖，自動產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。設(shè)備設(shè)備配置數(shù)據(jù)。通過界面操作配置系統(tǒng)中各個設(shè)備、Slave設(shè)備的配置數(shù)據(jù)，下發(fā)的各個設(shè)備。5、通信遠(yuǎn)程通信。通過 RS485或TCP/IP將E

7、MSt理網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳到監(jiān)控中心或分析設(shè)備中，共分析人員使用。與Master通信。向Master下發(fā)遠(yuǎn)程或界面操作產(chǎn)生的控制指令，接收 Master 運行狀態(tài)數(shù)據(jù)。通過米集設(shè)備（中口、CAN八集）或電壓、電流傳感器米集電網(wǎng)的運行參數(shù)（電壓、電流、頻率等），計算電網(wǎng)的有功、無功。累計計算發(fā)電設(shè)備的運行數(shù)據(jù) （Slave上傳或外接采集設(shè)備）；采集可控 負(fù)荷的 狀態(tài)數(shù)據(jù)。根據(jù)電網(wǎng)數(shù)據(jù)和狀態(tài)、上級的調(diào)度命令，根據(jù)設(shè)定好的調(diào)度算法，計算出控制將控制M根據(jù)控制算法，細(xì)分到各個Slave中，向Slave發(fā)送合適的控制指令。監(jiān)控模擬、數(shù)字輸入口的狀態(tài)，根據(jù)邏輯做出相對應(yīng)的動作?？刂颇M、數(shù)字口的狀態(tài)。2、通信

8、與上位機(jī)、上級或監(jiān)控進(jìn)行通信。接收上級（控制）指令，作為控制算 法的輸入條件。管理Slaveo查詢控制管轄的 Slave,判斷Slave的狀態(tài)。3、記錄記錄電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)，供上位機(jī)查詢顯示用，以便將來進(jìn)行電網(wǎng)運行狀態(tài)分析時使用。記錄Slave運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，記錄 Slave管轄設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)?？梢?通過專 用設(shè)備或上位機(jī)進(jìn)行查詢和顯示。記錄控制命令執(zhí)行過程，記錄上位機(jī)、監(jiān)控主機(jī)下發(fā)的控制指令，記錄向Slave下發(fā)的控制指令。可以通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)讀入上位機(jī)或分析設(shè)備中，以便將來進(jìn)行電網(wǎng)運行狀態(tài)分析時使用?？刂茀f(xié)調(diào)PCS逆變器、油機(jī)、風(fēng)機(jī)、可控負(fù)荷等設(shè)備運行。具有一定 的自主控制功能，在滿足

9、Master控制要求的基礎(chǔ)上，自動分配管轄設(shè)備的 工作點。2、通信與Master進(jìn)行通信。接收 Master下發(fā)的控制指令，作出判斷并執(zhí)行。向Master主動/查詢報告管轄設(shè)備的運行狀態(tài)。與管轄設(shè)備PCS逆變器等進(jìn)行通信。向管轄設(shè)備發(fā)送控制指令，調(diào)節(jié) 設(shè)備的 運行狀態(tài)。接收設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，向 Master進(jìn)行報告。3、記錄記錄Master下發(fā)到本Slave的控制執(zhí)行指令，以便將來進(jìn)行電網(wǎng)運行狀態(tài)分析時使用。記錄下發(fā)到管轄PCS逆變器等設(shè)備的控制命令，并記錄管轄設(shè)備對下發(fā)指令執(zhí)行的情況。記錄管轄PCS逆變器等設(shè)備運行狀態(tài)及數(shù)據(jù)，同時向 Master報告設(shè)備 的各種 運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)、報警等。E

10、MS系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)EMSC統(tǒng)指標(biāo)設(shè)備容量上位機(jī)監(jiān)控平臺1臺Master1臺Slave最大數(shù)量Slave控制設(shè)備數(shù)墨最大控制32臺設(shè)備數(shù)量發(fā)電設(shè)備事& 24臺負(fù)載最多8臺控制功率最大發(fā)電12MW邊率最大控制4MW負(fù)載功率時間響應(yīng)檢測控制 <100ms （檢測-> 判斷-> 下發(fā)時間 命令-設(shè)備執(zhí)行）EMS上位機(jī)具體技術(shù)指標(biāo)EMSH位機(jī)接口RS485接 口1個，MODBUS、議，通指速率RJ45 接口1 個，100M/10MVG釀口1個，現(xiàn)場顯示供電電壓交流 220V/50HZ,直流 18-32V最大功耗120W不統(tǒng)參數(shù)防護(hù)等級IP20噪聲<83dB工作環(huán)境溫度-20

11、 C ? +40 C工作環(huán)境濕度20%-93%冷卻萬式風(fēng)冷顯示方式TFT觸摸屏安裝方式機(jī)柜、琴臺EMCM 求EMCM 求ClassB軟件參數(shù)操作記錄數(shù)的最多1萬條報警記錄最多1萬條運行參數(shù)最多10萬條記錄數(shù)量操作密碼保無密碼：查詢記錄、報警等1級：復(fù)位報警等；現(xiàn)場維護(hù)人 使用2級：更改系統(tǒng)運行參數(shù)，控制 備；設(shè)備管理人員使用3級：配置系統(tǒng)等，廠家使J編輯、下載EMS Master具體技術(shù)指標(biāo)EMS Master時間指標(biāo)檢測控制 時<i00ms （檢測-> 判斷-> 下發(fā)命 令-> 設(shè)備執(zhí)彳T ）上位機(jī)命令<10ms響應(yīng)巡檢 Slave <100ms.期接口R

12、S4 戒口RJ45 接口CA噬口2個，MODBUS議，通信速率2400bps-38400bps,默認(rèn) 9600bps,最大通信距離<1500m(2400bps)1 個，100M/10M2個，通信速率2Kbps-50Kbps,默認(rèn)10Kbps,最大通佶距離模擬輸入接6路（電網(wǎng)電壓、電流）,4-20mA<1500m(2Kbps)n模擬輸出接8路，4-20mA0開關(guān)量輸入12路，無源一 /、/ 1-1開關(guān)量輸出12路，無源日電電壓DC18-32V電流<1AX大功耗20W，統(tǒng)參數(shù)防護(hù)等級IP20工作環(huán)境溫-20 C ? +70 C工作環(huán)境濕20%-93%EMS Slave具體技術(shù)指標(biāo)

13、EMS Slave時間指標(biāo)檢測控制時間<100ms （檢測-> 判斷-> 下發(fā)命令-> 設(shè)備執(zhí)彳T ）上位機(jī)命令響應(yīng)<10ms巡檢Slave】期<100ms妾口RS48 騷口2個，MODBUS議，通信速率：2400bps-38400bps,默認(rèn)9600bps,最大通桁距離 <1500m(2400bps)RJ45 接口1 個，100M/10MCA噬口2個，通信速率2Kbps-50Kbps, 默認(rèn)10Kbps,最大通佶距離<1500m(2Kbps)模擬輸入接口6路(電網(wǎng)電壓、電流),4-20mA模擬輸出接口8 路，4-20mA開關(guān)量輸入 卜口12路，

14、無源開關(guān)量輸出接口12路，無源供電電壓DC18-32V電流<1A“大功耗20W系統(tǒng)參數(shù)防護(hù)等級IP20工作環(huán)境-20 C ? +70 C色度 工作環(huán)境濕20%-93% k4技術(shù)路線開發(fā)環(huán)境EMS上位機(jī)萬案1:采用組態(tài)軟件開發(fā)。優(yōu)點：開發(fā)相對簡單，速度快，維護(hù)方便。缺點：軟件部署需要購買版權(quán)。萬案2:采用通用軟件開發(fā)，例如 VC+/QT之類。優(yōu)點：部署軟件不需要額外費用。缺點：開發(fā)復(fù)雜，對人員技術(shù)水平要求高，維護(hù)相對困難。EMS Master > EMS Slave采用C語言實現(xiàn)開發(fā)環(huán)境采用IAR for ARM 。軟件流程主控軟件主要由主程序和通信程序兩部分組成,主程序流程圖如圖3

15、a所示,通信程序流程圖如圖3b所示6投資及效益分析1）2）符合國家新能源政策和財政部太陽能光電補(bǔ)助范圍，可以申請國家科技項目，獲取國家資助；3）本能M管理單元開發(fā)完成后，經(jīng)過適當(dāng)改造，可以用在其它活潔能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中。市場前景微電網(wǎng)的發(fā)展在我國尚處丁起始階段，但微電網(wǎng)的特點適應(yīng)我國電力發(fā)展的需求和方向，并且有著廣闊的發(fā)展前景。十一五”規(guī)劃已將積極推動和鼓勵可再生能源的發(fā)展作為我國的重點發(fā)展戰(zhàn)略之一。其次，我國目前電網(wǎng)短時間的尖峰負(fù)荷越來越大，若采用增加發(fā)電裝機(jī)容M的方法來滿足高峰負(fù)荷是很不經(jīng)濟(jì)的，而利用微電網(wǎng)來充分調(diào)動分布式電源和負(fù)荷參與系統(tǒng)調(diào)峰，則能夠有效緩解峰谷差問題。而且，微電網(wǎng)在提高

16、電網(wǎng)供電可靠性、改善電能質(zhì)M方面也具有重要作用。我國電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展將進(jìn)入推進(jìn)電力資源尤其是可再生能源在更大范圍內(nèi)優(yōu)化配置的新階段，其標(biāo)志是將分布式發(fā)電、儲能和負(fù)荷組合在一起構(gòu)成微電網(wǎng)，進(jìn)而再將其與輸配電網(wǎng)集成，形成一種全新的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系，隨著可再生能源發(fā)電和微電網(wǎng)研究的推進(jìn)，配電網(wǎng)的規(guī)劃將按照表3-1所示的方式發(fā)展表3-1配電網(wǎng)規(guī)劃方式過去尋來規(guī)劃方常規(guī)方式目前及近期 分散能量系 統(tǒng)微電網(wǎng)電源方 式集中集中為主，分散為輔分布式發(fā)電 成為主要電 源之負(fù)荷特 性無區(qū)別需要考慮 分布式電 源的接入基于電能質(zhì)K需求和拴 制的負(fù)荷分 級配網(wǎng)特 性單端輻射狀供電網(wǎng)絡(luò)雙端供電網(wǎng)絡(luò)自主網(wǎng)絡(luò)，有雙向能量交換能力

17、緊急狀態(tài)管理基于頻率切 負(fù)荷，機(jī)組 強(qiáng)迫停運切負(fù)荷，切分布式機(jī)組孤網(wǎng)自治運 行，緊急狀 態(tài)能量分配 管理歐美最初提出微電網(wǎng)概念，是基丁歐美的電力系統(tǒng)狀況的。據(jù)美國電科院預(yù)測，美國2010年的負(fù)荷構(gòu)成為：%的居民負(fù)荷、%的商業(yè)負(fù)荷，；而我國2007年的工業(yè)負(fù)荷圖達(dá)74%,居民負(fù)荷僅占11%我國幅員遼闊，氣候等自然條件以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不同，致使各地電網(wǎng)負(fù)荷特性差異很大。在我國發(fā)展微電網(wǎng)需要針對我國自身電力系統(tǒng)的特點，結(jié)合其不同區(qū)域的具體需求提出針對性的解決方案。我國微電網(wǎng)按照其運行特點可以分為如表3-2所示的2種典型類型。表3-2中國微電網(wǎng)的特點類型城市地區(qū) 微電網(wǎng)運行方式GD, IG分布經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)

18、的城市電壓中壓配網(wǎng)等級(10kV)偏遠(yuǎn)地區(qū)微電網(wǎng)農(nóng)村微電企業(yè)微電網(wǎng)網(wǎng)GI , IG農(nóng)村、郊區(qū)、草原、山區(qū)等偏遠(yuǎn)地區(qū)低壓配網(wǎng)(400V)中壓配網(wǎng)(10kV 及以上)數(shù)百千瓦數(shù)千瓦至數(shù)百千瓦 至10MW數(shù)百千瓦至10MW 事故狀態(tài)利用可再 生能源為 偏遠(yuǎn)地區(qū) 供電、促 進(jìn)農(nóng)村城 鎮(zhèn)化提局供電 可靠性和 能源利用 效率、降低成本下保障重要電源供電、確保主要供電可靠目的性和電能質(zhì)量、節(jié)能減排、抗災(zāi)能力注：1) GD (Grid Dependent Mode):與大電網(wǎng) 并網(wǎng)并進(jìn)行功率交換；2) GI (Grid IndependentMode):也稱自主運行狀態(tài)，與大電網(wǎng)并網(wǎng)，但并不進(jìn)行功率交換，內(nèi)部發(fā)電自給自足；3)IG(Isolated Grid Mode):孤網(wǎng)狀態(tài)，與大電網(wǎng)斷開連接獨立運行。在國內(nèi)，