基于新能源微电网的楼宇绿色能源管理系统设计

0 引言

目前，微电网已成为各个国家和机构进行研究的重点对象，各国都根据本国自然资源与使用需求，组织相关学者与研究机构投入微电网的研究之中，纷纷提出适合本国的微电网发展目标与技术路线，在理论方面不断取得突破，并且陆续建设成一批微电网示范工程

。在亚洲地区，由于本国资源匮乏，日本较早开展微电网研究以作为解决本国能源问题的重要渠道。日本的研究重点在于拓展能源来源，提高可再生能源利用效率，降低污染物的排放水平，满足用户个性化电力需求。

我国的微电网研究起步相对较晚，于2004年前后逐渐兴起，尤其是2008年特大冰雪灾害引起大面积供电网络瘫痪，暴露了我国在供电方面存在的缺陷，极大程度推动了微电网技术的迅速发展。尤其是在“十一五”之后一系列项目资金的支持下，我国逐渐开始有科研机构投入到对微电网和可再生能源的研究中，并已取得了一定成果。并且逐步开始有高校和科研单位建成了高水平微电网实验系统，比如天津中新生态城微电网、浙江东福山岛微电网等一批实际工程已经投入运行。针对我国目前能源对外依存度持续走高、环境治理任务仍然艰巨的现实国情，研究重点主要在于提高电网接纳能力、降低能耗、提高供电稳定性、逐步建成智能电网

。故本次基于新能源微电网的楼宇绿色能源管理系统对于我国早日完成微电网普及具有一定意义。

1 研究背景

本项目基于南京信息工程大学滨江学院自动化学院建成的新能源发电与微电网控制实验室。目前，实验室已经建成30 kW的屋顶光伏、5 kW的风力发电系统、50 kW的铅酸电池储能系统以及RLC可调负载的新能源发电与智能微电网系统。该系统中新能源发电与智能微电网如何实现协调控制和经济运行

，如何能够最大化、最优化地实现楼宇绿色供电，其电能质量及变化的规律如何，这些都不得而知。因此，基于这一硬件基础，开发设计一套新能源微电网的楼宇绿色能源管理系统，能实现新能源发电的数据采集、分析管理，进而实现负载发电和负载协调控制功能，实现楼宇绿色能源的最优化利用，减少碳排放

。

5.在党员管理方面，实施《党员目标管理量化考核办法》。年初，由党支部按照目标管理量化考核项目与每名党员签订责任目标，年终进行考核，采取组织考核与群众考评相结合的方式。量化考核主要对党员平时表现情况进行考核，实行百分制量化办法，从德、能、勤、绩、廉五个方面进行考评，促进党员先锋模范作用的发挥。

2 设计目标及主要内容

开发一套新能源发电与智能微电网的综合能源管理系统，为了实现楼宇新能源发电与智能微电网的协调控制与优化利用，需要开展以下内容研究工作：

1）掌握新能源发电与智能微电网各部分的组成、工作特性和运行原理。其主要工作特性就是通过分布式电源和监控管理系统以达到满足并网运行和孤立运行的功能。

2）开展新能源发电与智能微电网电气设计与升级，在系统内接入相应的电压、电流数据采集单元、设备控制单元以及计量表计，实现新能源发电的集中控制与数据采集。

图7为饰以苏格兰班纳坦家族联合麦克劳德家族纹章的广彩瓷，使用蓝色和浅绿色釉彩，盘缘的边饰内会有四个花鸟纹开光，盘中心的纹章款型取自一张藏书票，图案内容是班纳坦（Bannatyne）家族和麦克劳德（Macleod）家族的联合纹章，带有班纳坦家族的座右铭：“不快不慢”（Neccito,nec tarde），和麦克劳德家族的座右铭：“成为铜墙”（Murus atheneus）。

3）在此基础上，开发一套新能源发电与智能微电网相关的协调控制、数据计量、显示、分析和管理的软件，实现楼宇绿色能源的综合管理。

软件界面主要分光伏发电和风机发电两个部分的管理以及监控。通过传感器采集风力、环境温度、光照强度等数据，再结合风机和光伏板实际的发电量进行综合管理监控。

3 项目设计

楼宇智能微电网主要由光伏发电系统、风力发电系统组成发电部分，然后通过逆变器进行交流-直流-直流变换，将发电获取的电能存储到储能系统中或直接供给用电的负荷。楼宇智能微电网的主要功能是对分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网运行，也可以孤立运行。

3.1 楼宇智能微电网组成

通过勘测与资料搜集以及调研工作，首先确定楼宇绿色能源管理系统所需要采集的数据以及具体的功能需求，然后分别从硬件和软件两部分同时开展工作。

在天气晴好的情况下，光伏系统采取自动运行方式，自动运行时逆变器对光伏系统的输出实行最大功率点跟踪（MPPT），光伏逆变器对跟随光伏阵列表面温度变化及太阳辐射度变化而产生的输出电压与电流的变化进行控制，使光伏阵列经常保持在最大输出的工作状态。

经过以上多元路径的开发，拓展性课程结构已初步具备，配合教学进度实施，根据课堂实施情况，逐步根据生成适当调整，以保证课程资源更贴近学生的生活和学习实际，微课程设计流程如图1.

微电网内的风光互补系统在白天两者均可工作，而在夜间只有风力发电系统可以并网发电。发电特性是衡量各电源的关键性指标。其中，光伏阵列由光伏单元组成，光伏阵列经汇流箱汇流后作为逆变器的直流输入。逆变器首先进行DC/DC升压变换，进行直流侧电压输出，再进一步进行DC/AC变换，最终输出三相交流电。

3.2 硬件部分

硬件设计部分包括楼宇供电与屋顶光伏电气接线方案分析、数据采集点的确定、测量元件与表计选型及安装。测量部分通过嵌入的传感器与控制单元模块用于发出监测现场信息的信号，减少或者避免断电的时间，热运行设备、断路器跳闸以及电网闪烁。传感器可以是数字或模拟式，用于测量温度、湿度、振动、开路和短路等条件。执行器则控制能源分配、温度、湿度及其他参数。传感器和执行器通过有线或无线网关与控制中心通信（见图1）。

其中整套硬件设备的电气一次接线图大概如图2所示。风力发电获得的交流电经过AC/DC变换器实现整流，再通过DC/AC变换器将直流变换为交流输送到线路当中。同时，太阳能板组利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能，再经DC/AC逆变器逆变为交流输送到线路中，为灯泡等负载、蓄电池以及无穷大系统供能。

3.3 软件部分

软件设计部分包括系统主要功能设计、通信点表设计、系统界面设计与开发。

能源管理系统包含系统的拓扑结构，可以宏观整个系统的运行状态。实时监控多个变量并对数据进行分析，从而实时调整系统，提供能源管理。由于楼宇绿色能源是光伏发电与风力发电的结合，因此，系统设定了光伏系统与风机系统两种模式的监测。同时，作为新能源接入和智能电网中的重要环节，储能系统也是不可或缺的。

电网里所有负荷加起来可以分为阻性、感性和容性三类，我们直接用RLC模拟负荷模拟这三类负荷。通过不同参数电感、电阻和电容模拟实际的电网负荷，汽庆峰等

提到的以组合负荷模型为主，利用中长期负荷预测方法，提高负荷预测准确性，并利用MCGS里面的脚本软件编程功能，调控储能系统的发电功率和外部输电功率，和预测的负荷相匹配，实现节能减排。

Section 5: Optimization procedure for the microsphere imaging

“当前，便民市场、环卫设施等配套设施配建不足、布局不合理问题日益突出，给群众生活造成极大不便，请问规划部门将如何解决？”蔡朝贵委员直击城市基础设施配套不足问题。“我们已将便民市场规划纳入规划编制及规划管理，确保做到每个居住区设置有不少于两处便民商业用地，每个小区设置一处便民超市，方便群众生活。”市规划局局长许健回答。潘建委员随后就流动摊点占道经营现象进行追问，孙九鹏补充道：“我们将按照‘能设则设、科学布局、合理规划、规范管理’的原则，设立摊点便民疏导区，引导流动摊贩规范经营。同时，继续强化执法管理，坚决取缔占道经营行为。”

最终，软硬件结合，将新能源发电以及楼宇用电数据接入绿色能源管理系统软件并开展系统调试，完成绿色能源管理系统的开发，通过数据的采集、计量、显示、统计及分析，实现楼宇的绿色能源综合利用（见图3）。

4 实验结果

最终的软件设计界面以及对于负荷的模拟运行如图4所示。

1196 Time and dose effects of AKT inhibitor GSK2141795 on apoptosis of human hepatocellular carcinoma cell line Huh7

系统的控制平台通过MCGS进行搭建，再将搭建好的界面通过传输模块传输到显示屏上完成通信。

通过光伏发电、风力发电最后储存能源于储能系统的界面操作图如图5。

该款发动机的进气系统有两个装置，一个是可变进气歧管长度控制，即进气歧管调谐阀；另一个是进气歧管开度控制阀(Port De-activation Valve)，即PDA阀(端口取消阀)，如图1所示。PDA阀由进气歧管的真空驱动，在发动机处于中低速时，通过减少泵气损失(减少进气歧管的阻力造成的功率损失)提高扭矩，可提高燃油经济性和降低CO排放，因此，PDA阀可以通过改善燃烧状况而降低排放的目的。

储能系统具有电源、储能双重属性，通过灵活的充放电特性，在包括平滑联络线功率波动、削峰填谷、运行备用以及调高调配灵活性等方面运用广泛。汤庆峰等

中提到的用户侧微电网基础模型概念，通过目标函数、决策变量、约束条件等进行储能分配的优化利用，将相关函数写入到软件系统中，进行远程优化调控。

光伏发电与风机发电的这类新能源的发电受到天气的影响，与当天的天气情况紧密联系。本项目通过对能源管理系统的监测得到如下波形图（见图6、图7）。

可见不同时间点光照强度、角度的不同都会对光伏发电产生影响。

气管导管为加强型表面带电极导线导管；喉返神经功能监测仪为N IM-Response 3.0型肌电图监测仪（Medtronic Xomed），电流刺激范围0～5 mA，刺激电流为持续50～250 μs的单向波，刺激电流频率为4次/s，以100 μV肌电图波形振幅为诱发阈值，超过此阈值可形成神经冲动传导至支配肌肉（喉部肌肉）产生肌电信号形成肌电图（EMG）并发出提示音，以此来判断喉返神经功能及完整性。

如图8的PCS功率曲线反映出，通过风机发电与光伏发电的联合协调运行，降低楼宇能源消耗，节能减排，实现了楼宇绿色能源管理的目的。

5 结束语

本文描述了智能微电网下绿色能源管理系统的研究背景、研究目的和内容，以及研究的技术路线。在此基础上，分析了不同运行模式下微电网的运行特性。同时，阐述了该项目开发与研究的必要性，为我国可再生能源的开发和智能微电网的发展提供了新的方向。

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