微电网EMS研究：内涵与趋势-北极星售电网

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微电网的定义

根据国家能源局《微电网管理办法》的定义：

微电网是指由分布式电源、用电负荷、配电设施、监控和保护装置等组成的小型发配用电系统（必要时含储能装置）。

（来源：微信公众号“鱼眼看电改”作者：俞庆）

微电网特征

1、小型发配用电系统

微电网包含了发电（分布式电源，以分布式新能源为主）、用电负荷、配电设施（小型配电网络）的电力系统。“麻雀虽小，五脏俱全”，大电网具备的电力元器件要素，微电网也同样具备，所以是一个电力系统。

2、监控和保护装置

微电网需要有监测、控制、保护等各类装置（含系统），以及相应的系统。即微电网是天生的“一二次融合”、“自动化与信息化融合”的系统。

所以对微电网EMS系统有客观上的需求。

3、必要时含储能装置

微电网并不一定要包含储能，但是在必要情况下，这个必要包括了安全性的必要、经济性的必要、绿色性的必要，可以实现“源网荷储一体化”。

微电网EMS的定义

根据《微电网工程设计标准》，定义如下：

一种计算机系统，包括提供基本支持服务的软硬件平台，以及保证微电网内发电、配电、用电设备安全经济运行的高级应用软件。

这个定义基本上延用了调度自动化专业对EMS的定义，主要目标是微电网系统的安全、经济运行。

未来可能还需要增加绿色低碳运行的需求。

微电网的功率和电压等级选择

根据国家能源局发布的《新能源微电网技术条件》，以新能源为主的微电网分为联网型和独立型两种，这里我们主要看联网型微电网的功率和电压等级规范：

当然，微电网内部的最大运行功率可以超过这个限制，上面的这个表格可以作为微电网的功率范围参考。也有一些标准和文件把微电网的最大运行功率设置为50MW，作为微电网的上限。

对微电网EMS来说，最大需要考虑110kV配电系统（如果是独立性离网系统，甚至要考虑220kV配电系统）的监控和管理需求，如110kV受电变电站的综合监控。

微电网系统的分类方式

微电网EMS系统与微电网系统，大致可以根据以下维度进行分类：

1、按电压（或容量）

（1）35KV及以上的，数十MW～数百MW的微电网系统

（2）10kV的，数MW的微电网系统

（3）380V的，数百KW的微电网系统

（4）220V的，数十KW的微电网系统（也有人叫做纳电网）

不同的电压等级和容量，对微电网的智能化、自动化水平需求是不太一样的，方案形态也不同。

2、按运行场景分

比如军用微电网系统、建筑微电网系统、重工业（高耗能、高电压等级）微电网系统、轻工业（非高耗能、10kV及以下）微电网系统。

当然还有更细分场景的，比如离岛型微电网系统、牧区微电网系统、充电场站微电网系统、数据中心微电网系统等。

对微电网EMS系统来说，如何适应各种不同场景的细分需求，也是较大的挑战。

3、按照微电网的公共属性分

（1）公共微电网，具有公共服务属性，为不特定的用户对象服务的微电网，比如台区微电网、岛屿微电网、牧区微电网等；

（2）用户微电网，具有私有属性，为特定的（类似专变）用户提供服务，比如建筑微电网、工业微电网等。

不同属性的微电网，对EMS的需求差异较大。

微电网EMS的基本功能

根据《微电网工程设计标准》，微电网EMS系统可以实现监控、调度、优化管理等多功能合一，并具备以下功能：

发电预测、分布式电源管理、负荷管理、发用电计划、电压无功管理、统计分析与评估、WEB 发布（人机交互界面）。

同时实现与调度机构以相应的传输规约实现信息交互，并满足安全防护要求。

微电网EMS的技术路线

从目前的政策文件来看，国内微电网EMS正处于一个新老交替的技术阶段。

老阶段

即参考《微电网工程设计标准》、《微电网接入电力系统技术规定》等，严格按照电力二次系统设计的规范，配置的继电保护、自动控制、计量管理、能量管理、监控系统、通信系统等。

微电网监控系统采用本地化的服务器、数据库、工作站、交换机，并设置本地中控室进行集控。

但是，按照传统调度自动化要求设计的微电网EMS，在现实中存在三方面的矛盾：

1、提高了设计和实施的难度

上述技术规范，适合于MW级及以上的，35kV及以上的大型微电网系统建设运行，但是对于数量较大的10kV、0.4kV的中小型微电网，无论是设计成本，建造成本，实施和调试的难度都较大。

2、运行难度较大

中小型微电网系统，尤其是“源网荷储一体化”的系统，大多存在：

（1）投资方和运行方分离

（2）投资方只管投资不管运行

（3）运行方往往是企业业主（的电力或者能源运行部门），只管节约不管系统综合效率。

企业的能源管理部门绝大多数并不能按照调度自动化的要求，运行和管理EMS与微电网系统的能力。

如EMS中的发电计划管理，涉及到设备管理（比如检修、抢修的运行调度）、计量管理（发电计量、负荷计量）、发用电预测管理、微电网拓扑管理、微电网潮流仿真、继电保护等很多细分专业领域。

3、涉及多市场、多主体交易困难

传统的调度自动化系统，其设计目标是为电网调度部门内部使用，使用角色单一，使用目标清晰。

而这种自动化系统设计思路，沿用到微电网自动化和EMS系统中，就是“老革命遇到新问题”。

但是微电网系统，无论是公共微电网，还是用户微电网，其运行工况和经济性实现环境，都迥异于传统调度自动化。

比如如何与虚拟电厂的应用场景结合？如何参与售电交易？如何进行分布式能源的入市交易？如何实现多主体的交易？

举个例子，在公共微电网的应用场景中，也涉及到多主体、多品种交易。

比如台区微电网，有可能一个公共配电台区，有售电公司、充电桩投资方、电力用户、分布式投资方（需要参与电力市场化交易，涉及到上网问题）、共享储能投资方。

所谓公共微电网EMS系统同样需要考虑多买多卖，与上级配电网、与用户微电网（群）、与台区内各个市场主体的多对多互动问题。

新阶段

无论是欧洲的配电网智能化路线，还是国网、南网的智能配电网、智能微电网数字化路线，都以上述的能源互联网综合应用场景为目标，逐步摒弃传统调度自动化设计路线，把配网（微网）调度自动化、EMS、虚拟电厂管理、负荷调度、分布式发电管理、多代理协同等需求进行融合。

从更深的角度来说，这是电网调度-电力市场架构设计，从传统电力系统的“自顶向下，逐层分解，自下而上，逐级兜底”的经济管理模式，以及与之配套的调度自动化和配网信息化建设运行模式

转换到“自下而上、分层分群、群内自治、群层协同”的新型电力系统

经济运行模式，配-微网的数字化、智能化路线，必然也跟着改变。

比如最近的国网、南网都在开展的“开源电力鸿蒙”计划，其本质就是用新一代的、源自移动互联网开源技术体系，去重构10kV及以下的数字化架构和产业生态的一种尝试。

如何在新的环境和趋势下，结合新的业务，形成既满足电力系统的保护、自动化、安全防护、调度接口需求，又适配未来的多目标、多产品、开放、开源、多代理的能源互联网场景，无论是新玩家还是老玩家，都面临机会和挑战。

创新不易，一起探索。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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