中國儲能網(wǎng)訊:最近越來越多的朋友開始關(guān)注EMS,也討論了一些,這里簡單總結(jié)一下:
什么是EMS
大家理解的EMS各有千秋。
最狹義的EMS,也是歷史最悠久,學(xué)術(shù)概念最清晰的:
1、輸電網(wǎng)調(diào)度專業(yè)的EMS系統(tǒng);
2、以220kV及以上電壓等級的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點為計算對象,網(wǎng)絡(luò)較為復(fù)雜,對計算速度和計算精度都有較高要求;
3、側(cè)重于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行,包括暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析,考慮各種復(fù)雜情況如N-1;
4、與調(diào)度自動化SCADA系統(tǒng)融合;
5、與電力市場化結(jié)合,在穩(wěn)定計算的基礎(chǔ)上,考慮經(jīng)濟調(diào)度需求;
6、除了少數(shù)電力大用戶之外,關(guān)注電力用戶的負(fù)荷側(cè)需求較少;
較為廣義的EMS
1、包括配電網(wǎng)EMS、微電網(wǎng)EMS、企業(yè)EMS等;
2、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量少,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漭^為簡單,計算量和收斂速度較快;
3、側(cè)重于穩(wěn)態(tài)分析,大多數(shù)微電網(wǎng)目前也更多關(guān)注隨網(wǎng)場景(如源網(wǎng)荷儲一體化微電網(wǎng)),孤島運行的微電網(wǎng)較少;
4、電壓等級越低,與自動化系統(tǒng)的結(jié)合程度也越低;
5、多目標(biāo)的需求更為強烈,在穩(wěn)態(tài)控制的基礎(chǔ)上,考慮靈活負(fù)荷調(diào)度、綠電消納最大化、現(xiàn)貨電價的實時跟隨、光伏-儲能收益率的最優(yōu)化、電池全壽命成本的優(yōu)化等多個目標(biāo),對EMS的高級分析提出不同的需求;
6、部分場景更關(guān)注負(fù)荷側(cè)的需求和管理;
最廣義的EMS
1、考慮多種能源的協(xié)同,是能源網(wǎng)絡(luò)管理,如能源微網(wǎng);
2、“營配調(diào)”多業(yè)務(wù)的融合,比如設(shè)備資產(chǎn)管理、客戶銷售管理、電費電價管理、交易管理、能源優(yōu)化調(diào)度只是其中一個模塊;
3、電壓等級較低,主要是10kV~0.4kV;
4、電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單,偏重于穩(wěn)態(tài)分析和多目標(biāo)優(yōu)化;
5、熱網(wǎng)、暖通管網(wǎng)、氣網(wǎng)、氫網(wǎng)的能量管理,以及電-熱-氣-氫網(wǎng)絡(luò)間的最優(yōu)調(diào)度,復(fù)雜度較高;
6、與終端用戶、終端用能設(shè)備之間深入?yún)f(xié)同,甚至要考慮企業(yè)內(nèi)部的低壓回路的監(jiān)測和管理;
EMS的層級
不同的EMS之間的關(guān)系,如下圖所示:
1、電網(wǎng)系統(tǒng)級
包括面向輸電網(wǎng)的調(diào)度EMS,與配電網(wǎng)EMS/DMS,歷史最悠久,功能最全面,技術(shù)最成熟;
2、園區(qū)系統(tǒng)級
面向園區(qū)能源管理部門的C-EMS(Community-EMS),偏向于園區(qū)的微電網(wǎng)或者能源網(wǎng)絡(luò)管理;
3、用戶系統(tǒng)級
工廠F-EMS(Factory-EMS)、建筑EMS(Building-EMS)、家庭EMS(Home-EMS),以微電網(wǎng)為主要管理對象,結(jié)合源網(wǎng)荷儲一體化的需求,并部分考慮熱電(暖通-電氣)耦合;
4、設(shè)備子系統(tǒng)級
比如光伏系統(tǒng)的能量監(jiān)測(一般作為光伏管理系統(tǒng)的一部分),儲能系統(tǒng)的能量管理EMS;
不同層級的EMS,雖然都是EMS,但是應(yīng)用場景、使用對象,應(yīng)用需求、技術(shù)實現(xiàn)路徑都不太一樣,不能混為一談。
比如:用儲能系統(tǒng)的EMS邏輯,套到用戶微電網(wǎng)EMS系統(tǒng),做出來的東西,功能就會走樣。
EMS的定位
EMS是電力系統(tǒng)的頭腦(電力系統(tǒng)包從特高壓輸電網(wǎng),一直到0.4kV的微電網(wǎng)、納電網(wǎng)),頭腦包括小腦和大腦。
EMS的小腦功能,即負(fù)責(zé)電力系統(tǒng)運行協(xié)調(diào),也就是輸出控制指令,指揮自動化系統(tǒng)和各類控制終端,使得系統(tǒng)穩(wěn)定在某一運行狀態(tài),或者進行狀態(tài)之間的動態(tài)切換。
EMS的大腦功能,即進行管理、分析、預(yù)測(仿真),確定運行的策略。
EMS的趨勢
以前的電力系統(tǒng),以集中式電源+輸電網(wǎng)系統(tǒng)運行穩(wěn)定為主,所以輸電網(wǎng)EMS最早發(fā)展起來,配網(wǎng)的智能化和自動化水平較低,可以說是“一個集中式頭腦”的階段。
隨著新型電力系統(tǒng)的出現(xiàn),大量分布式電源、分布式儲能和可調(diào)節(jié)負(fù)荷在負(fù)荷側(cè)并網(wǎng),一個大腦的模式很難適應(yīng),慢慢地變成類似章魚的一個集中頭腦+多個分布式頭腦+多個運動中樞的協(xié)作模式。
輸電網(wǎng)的EMS智能化、配電網(wǎng)的EMS、微電網(wǎng)的EMS,甚至需要另一個EMS去協(xié)調(diào)配電網(wǎng)和微電網(wǎng)群之間的能量平衡和交換過程。
出現(xiàn)了“分層-分區(qū)-分群”的趨勢,和“局部自治-動態(tài)自愈-自下而上”的智能化趨勢。
傳統(tǒng)的EMS+SCADA的技術(shù)模式也很難適應(yīng)上述的趨勢,于是需要新一代的多目標(biāo)、多價格、多代理、多場景、多角色的能源互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化架構(gòu)。
哪怕在傳統(tǒng)的EMS應(yīng)用中,基于復(fù)雜電力網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷預(yù)測、狀態(tài)估計、潮流分析,也出現(xiàn)了基于機器學(xué)習(xí)識別和預(yù)測的應(yīng)用。
在同樣是非線性復(fù)雜系統(tǒng)的數(shù)值氣象預(yù)報領(lǐng)域,機器學(xué)習(xí)算法的預(yù)測準(zhǔn)確度相較經(jīng)典預(yù)測算法有了一定的提高。
如果再結(jié)合固態(tài)開關(guān)、電力電子變壓器(變流器)、電力電子型負(fù)荷(如變頻器),這些可快速切換和調(diào)整的電力元器件的逐步普及,
一個算力定義電力,算力-電力深度融合的時代,正在到來。