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虚拟电厂架构下,微电网协调控制器如何实现 “分 - 合” 式优化?

发布时间: 2025-07-23  点击次数: 257次

一、核心功能定位:各司其职,目标协同

要理解二者的搭配逻辑,需先明确各自的核心功能:

微电网协调控制器:是单个微电网(如工业园区、社区、偏远地区的局部能源系统)的大脑",负责协调微电网内部的分布式电源(光伏、风电、储能)、负荷(工业设备、居民用电)、储能系统及可控负荷,实现微电网的独立运行(孤岛模式)或与主网并网运行,核心目标是保障微电网内部的功率平衡、电压 / 频率稳定、能源高效分配。

虚拟电厂(VPP:是多个分布式能源资源(包括多个微电网、独立储能、分布式发电设备等)的聚合者与优化者",通过数字化平台将地理分散的 DER 聚合,作为一个整体参与电力市场交易(如调峰、调频、售电),同时为电网提供辅助服务,核心目标是实现 DER 的规模化价值、提升电网灵活性

二、协同机制:从局部协调到 全局优化"

微电网协调控制器与 VPP 的搭配,本质是 局部自治与 全局调度的结合,通过数据交互和指令传递实现协同:

1. 数据交互:底层信息向上聚合

微电网协调控制器实时采集并处理自身微电网的运行数据,包括:

分布式电源出力(如光伏当前发电量、风电功率);

负荷需求(实时用电负荷、可中断负荷容量);

储能状态(SOC 荷电状态、充放电功率限制);

微电网与主网的联络线功率(并网时)。

这些数据通过通信协议(如 IEC 61850MQTT)上传至 VPP 平台,为 VPP 的全局优化提供 底层数据支撑"

2. 指令下达:全局目标分解为局部任务

VPP 根据电力市场需求(如电网调度中心的调峰指令、用户购电需求)、外部环境(如电价、天气预测),制定全局优化策略,明确各微电网的 任务配额",例如:

要求某微电网在 1 小时内增加 200kW 的上网功率(参与售电);

要求某微电网降低 50kW 负荷(参与电网调峰);

要求储能系统在电价低谷时充电、高峰时放电(套利)。

这些配额指令下达到微电网协调控制器,由其将全局目标转化为 局部操作"

若需增加上网功率:协调光伏 / 风电满发、储能放电、削减可中断负荷;

若需减少负荷:优先切断非关键负荷(如路灯、备用设备),或调整生产计划(工业微电网)。

3.  运行模式切换:VPP 主导下的灵活适配

并网模式:微电网与主网相连时,VPP 可通过协调控制器调节微电网与主网的功率交换,避免局部过载或电压波动,同时参与市场交易;

孤岛模式:当微电网因故障或需求脱离主网时,协调控制器优先保障内部稳定,VPP 则暂时将其从全局调度中 隔离",待恢复并网后重新纳入。

三、关键技术支撑:通信与标准化

二者的高效搭配依赖两大技术基础:

通信网络:需低延迟、高可靠的通信链路(如 5G、光纤),确保数据实时上传和指令快速下达(尤其是对调频等毫秒级响应需求的场景);

标准化接口:微电网协调控制器与 VPP 平台需遵循统一的数据格式和通信协议,避免 信息孤岛"(例如通过开放 API 实现跨平台对接)。

四、典型应用场景:价值落地的具体表现

在实际运行中,二者的搭配可实现多重价值,以下为典型场景:

1. 电力市场参与:从个体无力到 聚合盈利"

单个微电网的容量较小(如社区微电网功率通常低于 10MW),难以独立参与电力市场的调峰、调频交易(市场通常要求最小响应容量);

VPP 将多个微电网的可调资源(如储能、可中断负荷)聚合,形成 虚拟电厂容量"(如 100MW),满足市场准入门槛;

微电网协调控制器则根据 VPP 分配的交易配额,精准控制自身资源(如在电价高峰时,VPP 指令微电网多发电并上网,协调控制器调度光伏 储能联合出力)。

2.  电网应急支撑:提升系统韧性

待主网恢复后,VPP 再指令协调控制器执行 平滑并网操作,避免冲击主网。

3.  能源成本优化:分层级的经济性调度

VPP 从全局角度优化购售电策略(如预测次日高电价时段,提前指令各微电网储能充电);

微电网协调控制器则在局部执行精细化控制(如优先使用本地光伏供电,不足时再从主网购电,降低购电成本)。

五、安科瑞ACCU微电网协调控制器

1. 产品介绍2. 产品特点

ACCU系列微电网协调控制器具备以下功能特点:

数据采集:支持串口、以太网等多通道实时运行,满足各类风电与光伏逆变器、储能等设备接入;

通讯管理:支持Modbus RTUModbus TCPIEC 60870-5-101IEC 60870-5-103IEC 60870-5-104MQTT等通信规约,可实现云边协同(结合安科瑞智慧能源管理云平台进行远程运维)、OTA升级、就地/远程切换、本地人机交互(选配);

边缘计算:灵活的报警阈值设置、主动上传报警信息、数据合并计算、逻辑控制、断点续传、数据加密、4G路由;

策略管理:防逆流、计划曲线、削峰填谷、需量控制、有功/无功控制、光储协调等,并支持策略定制;

系统安全:基于不可信模型设计的用户权限,防止非法用户侵入;基于数据加密与数据安全验证技术,采用数据标定与防篡改机制,实现数据固证和可追溯;

运行安全:采集分析包括电池、温控及消防在内的全站信号与测量数据,实现运行安全预警预测。

3. 产品参数

ACCU系列微电网协调控制器主要负责工商业光储充新能源电站的数据采集、本地控制策略以及云端数据的交互。

 


图片


                   图3-1 ACCU系列产品示意图

ACCU系列微电网控制器典型的硬件配置与附件参数如下表3-1所示。 

3-1典型配置参数表

项目

ACCU-100

ACCU-200

处理器

ARM Cortex-A7 主频 528MHz

2* ARM Cortex-A7 主频 1.2GHz

内存

256MB DDR3 + 256MB NAND Flash

512MB DDR3 + 8GB eMMC

频率及功耗

50Hz(45~65Hz), 功耗≤10W

50Hz(45~65Hz), 功耗≤10W

电源电压

AC/DC 220V(85-265V)

AC/DC 220V(85-265V)

RS485串口

8 路光耦隔离

8 路容隔离

RJ45网口

2 路10/100M自适应

4 路10/100/1000M自适应

其它接口

1*RS232管理串口+1*USB2.0+SD Card标准插槽+4G接口;(DI、DO选配)

2 路CAN2.01*type-C管理串口+1*USB2.0+SD Card标准插槽+4G接口+6*DI+6*DO+1*HDMI

协议支持

设备侧:Modbus Rtu/TCP、DL/T 645-1997、DL/T 645等; 

主站侧:Modbus TCP、104、SNMP、MQTT、Http协议等;

安全性

工频耐压:电源和通信端子间历时1min:2kV(220V 设备)、1.5kV(24V 设备)

绝缘电阻:一般试验大气条件下,输入、输出端对机壳>100MΩ

环境

工作温度:-20℃~+55℃ 

存储运输温度:-25℃~+70℃

相对湿度:≤95%(+25℃)

海拔高度:≤2500m

电气性能

GB/T 17626.2-2018 静电放电抗扰度试验 4 级 

GB/T 17626.3-2016 射频电磁场辐射抗扰度试验 3 级 

GB/T 17626.4-2018 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 4 级 

GB/T 17626.5-2019 浪涌(冲击)抗扰度试验 4 级

4. 能量调度

4-1典型能量调度功能表

运行模式

控制逻辑

手动策略

支持手动进行微电网并离网切换,分布式发电、储能、可调设备指令下发等,进行遥控等动作。

计划曲线

用户依据当地分时电价自行配置电价模板,设定不同时段内储能的充放功率,组成削峰填谷策略模版;提供按日、按周配置策略模版的功能。适应多地区、多电价环境下策略运行模式。

需量控制

通过在总进线的变压器低压侧接入总表实时采集需量值,当需量值达到限制值(可设)时触发需量控制,系统根据配置的参数进行对储能做减小充电、放电、降低充电桩充电功率或者降低可调负荷用电功率等动作。

动态扩容

通过在总进线的变压器低压侧接入总表实时采集变压器负载率,当变压器负载率达到限制值(可设)时触发保护,系统根据配置的参数进行对储能做减小充电、放电、降低充电桩充电功率或者降低可调负荷用电功率等动作。

新能源消纳

通过在总进线的变压器低压侧接入总表实时采集逆功率数据,当出现反向功率且达到限制值(可设),当系统检测到逆流,优先调度储能系统吸收多余光伏能量;当储能系统充满后、再调节光伏逆变器输出功率如有防逆流要求 

防逆流控制

通过在总进线的变压器低压侧接入总表实时采集逆功率数据,当出现反向功率且达到限制值(可设),系统根据配置的参数进行对储能做静置、减小放电、充电或者光伏降功率等动作。系统的防逆流策略实现是软件保护,若需要实现响应更快、更靠谱的保护,则需要加上相应的逆功率保护装置,检测到逆流立即跳闸保护。

备电功能

在系统运行过程中,EMS协调控制执行对储能系统SOC保护,使储能系统在设定的SOC范围内运行,并将一定的电量区间预留用于备电容量,备电容量可进行自定义设置,能在电网断电时给负载紧急供电。

其他

可以根据客户需求进行不同策略定制


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