利用IEC61850对分布式能源建模的实例分析-第2页-北极星输配电网

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2 DER系统

基于IECTC57WG17目前的讨论，将DER集成到电网的关键因素是DER系统。一个DER系统由1—n个DER单元（如PV单元、电池、热电联供）或DER单元和系统的任意组合组成。一个DER单元是一个单独应用或一组同类型DER，例如PV阵列可被看作一个DER单元。DER单元可实际生产或消耗能源，也能被DER系统访问。

与DER单元不同，DER系统的接口是标准且通用的。为了将DER集成到电网，公共连接点（PCC）处的接口将被作为一个DER系统建模，该系统描述了PCC处的能力。DER系统和与公共电网的接口概念见图3。

图3DER系统概念

在最简单的例子中，DER系统连接到公共电网可能就是当地的一个DER单元，例如一个PV单元。但它也可能是一个系统，该系统包括与PV单元配套的为了优化就地消费的电池。在这个例子中，只对DER系统在PCC所能向电网提供的或从电网所消费的信息进行建模。在最通用的例子中，可能会有作为微电网的企业电力系统（EPS），该系统包括就地发电、负荷及储能等。再次强调，DER系统是对企业电力系统与公共电网间接口特性的建模。

3 DER系统提供的电能功能

3.1 基本概念

在OS4ES项目中，电能功能（在OS4ES中被称为能源服务）被理解为DER系统在PCC处可以提供的功能，例如有功、无功。一个DER系统根据其能力，可同时提供多个电能功能，所提供功能的实际值根据使用情况和预测情况而随时间改变。集中器可预订部分或全部功能，被集中器预订的功能不必马上激活：预订和合约功能能够作为控制预订。

按照上述定义，电能功能是一个能够被集中器合约、预订和激活的消耗性资源。为了实现这些场景，需要开发DER系统和注册机的语义数据模型，需要将单个DER的复杂性隐藏起来，可能是发电机、负荷或储能设备而提供通用的和汇集的数据。此外，数据模型能够让匹配算法运行在定义清楚的数据对象上，对于给定的电网问题能够找到正确的能源功能集中方案，例如执行频率控制或电压调节。数据模型的关键元素是DER系统所提供的能源功能和相关参数。与这些功能相关的是额定参数（静态）和实际值（动态）。这些信息在注册机中保留。此外，位置和访问等通用信息也被存储。模型也包括了用于控制DER系统、维护能量预订功能的对象，以使得DER系统的部分预订和其他不必要的详细特性可以存储在注册机中。DER系统可以根据自用资源及不同功能间的相关性，基于实际状态及预测情况更新其可用功能及动态参数值。

3.2 OS4ES的电能功能

在图4中以UML方式展示了电能功能，可分为与有功和无功相关的功能。有功相关的功能又包括频率控制（用于一次控制）和提供灵活性的各种模型；无功相关的功能是电压自动调节（用于电压/无功控制）。

图4OS4ES的电能功能

电能功能是从DER系统角度定义的，因此没有必要区分有功提供能力是被集中器用于发出有功还是用于提供二次控制。但是，为了提供一次控制，DER系统需要测量系统频率并自动提供相应的有功，这就是将控制能源功能作为有功控制服务辅助功能建模的原因。在无功及自动电压控制功能方面也存在同样的情况。

电能功能建模只关心PCC处提供的信息，不考虑DER系统就地使用情况（自我消费），这意味着相关数值表示的是PCC处的净值。

电能功能间往往是相互依赖的，如一些功能的决定完全取决于另外一些功能。只有当一定量的有功被调度计划安排后，才能提供某些电能功能（如无功、频率控制），它们都必须依赖调度、计划和有功计划的可信度。在当前电网中，这些电能功能由必须运行的电厂所提供，一般是有功。在OS4ES项目中，由于DER系统也能提供所需的功能（如通过现代换流器技术），因此可降低对必须运行电厂的要求。

3.3 电能功能的预订

电能功能的预订是需要的。从通用模型的角度看，DER系统所提供功能的使用者如果认为可用，可以在特定时刻保留特定量的功能。一旦电能功能被预订或部分被预订，DER系统对于预订部分就不能进行更新了。电能功能的部分预订可由OS4ES的数据模型和概念支持，但部分预订的具体含义取决于具体的电能功能。部分预订功能的实现需要DER系统每个预订部分能够独立设置。

功能的预订能够基于计划实现。也就是说，功能使用者可以制定一个计划，说明它想从DER系统所提供的特定功能中预订什么功能。

3.4 额定值可用性及负荷预测

DER系统在注册机中注册时，会提供DER系统的通用信息，包括其额定参数。

DER系统注册一个电能功能时，会提供与该功能相关的额定参数值。该功能能够在从起始时间到一个可选择的结束时间内发挥作用。如果没有设定结束时间，则该功能一直可用直到有进一步通知。如果起始时间是过去某一时刻，则意味着该功能立即可用。功能的可用性进一步受到可用性计划的限制，这些计划考虑了DER单元自身应用情况。

当一个功能能够提供后，DER系统就能连续地更新该功能的实际参数。根据情况，一个非确定的DER系统也能像计划一样提供预测功能。

延伸阅读：分布式能源的昨天、今天、明天

分布式能源及能源互联网（三）

原标题：Christoph BRUNNER：利用IEC 61850对分布式能源建模 ——欧洲OS4ES项目简介

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