嵌入式能量管理系统研制与工程实践

传统能量管理系统硬件组成复杂、设备接入成本高、扩展性及通用性弱,难以适配中小规模新兴场景的多能自主管控需求。为此,文中提出一种嵌入式能量管理系统。首先,基于混成控制理论提出控制组态技术,实现策略的通用开发;其次,基于自动微分开发边缘优化求解器,并结合嵌入式数据库、异步非阻塞通信技术构建轻量Web应用;最后,结合Simulink开展半实物仿真测试以验证控制的有效性。文中提出的嵌入式能量管理系统已在杭州亚运村世纪变电站和多个工业园区投入实际应用,交付周期显著缩短,部署成本降低50%以上,性能表现良好。

用户侧能量管理系统初探

基于国内外知名企业在家庭能量管理系统、楼宇能量管理系统和企业能量管理系统方面的实践,提出了用户侧能量管理系统(U-EMS)的概念。阐述了3类U-EMS的具体构架和研究进展,分析了U-EMS应具备的主要功能。最后,探讨了U-EMS在近期的实践和发展以及长期发展中需要解决的问题。

基于有限状态机的光储一体化能量管理系统

此处基于有限状态机(FSM)理论,根据光伏单元、电池单元和负载的运行状态以及峰谷电时段,研究了一种适用于光储一体化系统(PV-ESS)多模式运行的能量管理系统(EMS),并给出了PV-ESS的控制结构、工作模式以及FSM的设计实例。最后通过Matlab/Simulink仿真以及PV-ESS平台实验验证了EMS的有效性。

分布式光储能量管理系统及其控制策略

分布式光储电站目前已成为工业园区、智能楼宇场景下的重要组成部分。光伏和风电的间歇性和波动性制约着新能源的大规模应用,而储能系统具有调峰、调频、平滑输出的功能,光储结合使分布式电站装机量逐年增加。分布式光储电站的能量管理系统(EMS)是其电站运行必备的核心系统。

微电网中储能与能量管理系统应用

传统的电力系统在发电方面高度集中,通常通过输电网络将电力和能量从大型同步发电机和感应发电机单向输送到最终用户。然而,可再生分布式能源如风能、光伏、电池、生物质能、燃料电池和微型涡轮机的出现,有可能遏制对化石能源发电的依赖,并改变电网中能量流动的单向性。这些技术使实现本地电力可靠性和可持续能源利用成为可能。当本地DER单元产生足够的电力时,某些地方可以从主电网中断开,形成一个具有明确电气边界的相互连接的能源系统的自我可持续的“微电网”。

基于线路级能量管理系统的列车柔性过分相电压控制仿真研究

针对列车过分相时分相区两端压差过大导致受电弓拉弧、危害列车行车安全的问题,文章提出了一种基于能量管理系统(energy management system,EMS)的柔性过分相电压控制系统。该系统通过采集牵引网状态信息获取电压控制指令来控制能量调度装置(energy dispatching equipment,EDE),以实现分区所两端的电压平衡,保证列车平稳过分相。文章介绍了该系统电压调节的原理,并针对重庆轨道交通15号线交流供电系统搭建EMS调压系统仿真模型。仿真结果表明,基于EMS的柔性过分相电压控制系统能够降低分区所两端电压差20%以上,有效地控制了分区所两端电压的平衡,该结果充分验证了所提控制系统的有效性和可行性。

混合动力汽车能量管理系统的实验测试与优化

混合动力汽车能量管理系统在节能减排、提高燃油经济性方面扮演着关键角色。为深入探究其工作机制并提升控制性能,本文重点研究了混合动力汽车能量管理系统的实验测试方法与优化策略。

燃料电池重卡能量管理系统控制优化

随着汽车产业的发展,燃料电池重卡逐渐走入人们视野。然而其能量利用效率较低,能量管理系统仍需进一步优化。为此,通过优化燃料电池重卡能量管理系统,提高其能量利用效率,进而提高整车性能。采用双向全桥DC/DC变换器作为系统控制的一部分,并使用传统移相控制正向工作模式进行能量传输,通过协调控制和能量管理提高系统的整体性能。以4×2型半挂牵引车为例进行分析计算,结果表明,提出的能量管理系统优化策略能够提高燃料电池重卡的能耗效率,降低使用成本,为燃料电池重卡的推广应用提供了可行的技术支持。

燃料电池汽车能量管理系统控制策略研究

相比于传统燃油汽车,燃料电池汽车拥有多种能量来源,系统结构更为复杂,需要通过科学的控制策略实现对各个子系统的协调管理,保证能量高效利用。构建精确的系统模型,设计合理的控制策略,实现对电池、超级电容器、燃料电池的协同控制,可提高燃料电池汽车的续航里程、动力性能、制动能量回收利用效率。该文对燃料电池汽车及其能量管理系统进行概述,探讨燃料电池汽车能量管理系统控制策略,提出燃料电池汽车能量管理系统控制策略优化方向,以提升燃料电池汽车整体性能。

增程式电动挖掘机的能量管理系统研究

增程式电动挖掘机拥有油耗低、排放能力强、综合生产效益水平高等特点,因为它所采用的是增程式电动动力系统,拥有混合动力,作为一种综合系统,它的生产能力表现还是相当突出的。因此,本文希望深入思考设备能量管理系统的诸多先进技术方法,结合混合动力分析机制来思考诸多问题,其中不但要建设超级电容数学模型,还要做好系统仿真分析工作,最后基于动力蓄电池SOC、确定规则来分析增程式电动挖掘机的多元化能量管理系统,希望深入研究并进一步提升增程式电动挖掘机的能量管理系统建设与运行水平,切实体现增程式电动挖掘机的系统应用优势。

基于智能网联技术的电动汽车能量管理系统研究

随着环保热议与科技前景助推电动汽车领域的研究,电动汽车的能量管理问题却未得到有效缓解。本条研究以智能网联技术为基础,对电动汽车的能量管理系统进行了全面剖析,旨在寻得问题的实质。研究中设立了电动汽车的能量消耗模型,观察在各种驾驶模式下,能量消耗的变化。智能网联技术的引入,通过采集并处理数据,洞彻了电动汽车的动态运行状态与驾驶行为,成功优化了车辆的能量管理。实车测试充分证明,智能网联控制系统应对电动汽车状态的灵敏度提升,能量代价得以显著降低,并顺带延长了电池的使用寿命。最后,我们预计该研究的结果将对电动汽车的能源管理,特别是在大规模智能网联环境下的能源管理,提供有力的理论支持和实证依据。

能量管理系统中应用系统集成平台

目前的EMS系统是不同时期不同生产厂商构建的产品,因此导致现在系统中各个应用系统信息交换困难,难以满足新的发展需求。为此,基于国际电工委员会制定IEC61970系列标准中的EMS-API参考模型,本文提出了三种应用系统集成方案来解决目前EMS系统中的数据交换困难的问题。

面向能源互联网的多能流综合能量管理系统:设计与应用

能源互联网是当前国内外学术界和产业界关注的热点和创新方向,其中一个焦点是研制多能流综合能量管理系统(IEMS)。在简要回顾能量管理系统(EMS)发展历程的基础上,设计并研制了面向能源互联网的IEMS,通过多能互补和源网荷储协同,实现安全供能前提下的效益最大化。阐述了所研制的IEMS的主要功能,并通过示例展现了其应用效果,该IEMS系统已经在几个能源互联网的示范项目中得到现场应用。

自律协同的智能电网能量管理系统家族:概念、体系架构和示例

能量管理系统(EMS)通过信息流调控能量流,保障电网运行的安全高效,被公认为电网运行的"大脑"。随着智能电网的快速发展,传统集中式EMS已难以满足海量信息处理和快速控制决策的需要,为此提出了自律协同的智能电网EMS家族的概念和分布式架构,涵盖了智能电网源、网、荷三大环节的各部分。家族成员内部实现自律,家族成员之间实现协同。分析了家族成员的共性和个性,介绍了若干EMS家族新成员,例如:风电场EMS、变电站EMS和电动车集群EMS。EMS家族成员之间通过互联协调,形成面向整个电力系统的源—网—荷协同的EMS家族网络,支撑整个智能电网的安全高效运行。介绍了若干EMS家族成员协同的示例,如输—配协同、站—中心协同和风—车协同。

微电网能量管理系统中的公共信息模型扩展

能量管理系统应用程序接口标准IEC 61970的出现,促进了电力系统自动化向网络化、集成化发展。在IEC 61970的基础上进行公共信息模型扩展,提出了支路的概念,建立了光伏、风电、储能等不同支路模型;在此基础上建立高效低碳的微电网具体公共信息模型,构建完整的微电网信息模型,并将其应用到光储微电网能量管理系统的设计中,为进一步开发微电网能量管理系统高级应用程序提供了统一接口。

采用模拟退火算法的电动汽车复合电源能量管理系统优化

针对电动汽车的混合式复合电源工作模式切换复杂、不利于不同工作模式的功率最优分配问题,提出基于模拟退火算法的复合电源能量管理优化方法。对混合式复合电源的工作模式进行分层讨论,建立能量管理系统的各部件损耗模型,基于不同层次设计能量管理策略。在分层能量管理策略的基础上,采用模拟退火算法降低系统的损耗。搭建混合式复合电源仿真模型和实验台进行仿真和实验。仿真和实验结果表明:在NYCC和EUDC路况下,混合式复合电源能量管理系统采用模拟退火算法优化比滞环逻辑控制的总损耗降低0.8%和1.1%。混合式复合电源能量管理系统采用模拟退火算法不仅能有效降低系统损耗,实现功率最优分配,而且能及时跟随功率需求,由超级电容提供或吸收峰值功率,保证电池安全。

3维协调的新一代电网能量管理系统

为适应电网发展需要,提出了开发3维协调的新一代电网能量管理系统(EMS)。该系统的运行模式是自动预警型的,是在空间、时间和控制目标等3个维度综合协调的在线分析、预警和辅助决策系统,是全局协调优化后进行的闭环控制系统。文中给出了新一代EMS的系统设计,分析了其主要特征及其与传统EMS的主要区别,讨论了开发新一代EMS需要解决的若干关键技术问题,展望了新一代EMS的应用前景。

风电场分布式能量管理系统:体系架构和关键技术

当前大规模波动性风电接入给电网安全、有功调度和无功电压控制带来严重挑战,传统能量管理系统(EMS)的集中式架构在网络建模、信息通信、分析的快速性以及控制的敏捷性方面均难以适应抑制风电快速波动的要求。为此,提出了分布集中式EMS框架下的风电场分布式EMS的体系结构,详细阐述了其关键技术,含:风电场网络建模及全状态感知、风功率预测、状态监视、安全分析和自动发电/电压控制等。通过一个风电场EMS自动电压控制的应用实例说明风电场分布式EMS的运行效果。

船舶能量管理系统PMS研究

详细介绍了船舶能量管理系统PMS的功能组成、结构及管理策略。首先阐述了能量管理系统PMS的功能组成模块及各模块的功能要点;其次以船舶电力系统为例,叙述了能量管理系统PMS的双层冗余网络体系结构;最后详细介绍了PMS系统能量优化管理的策略。

能量管理系统中电网潮流单线图自动生成算法

大规模电力系统的潮流图自动生成问题是一个高度复杂的优化问题,可以分解为厂站自动布局和自动布线问题。对于厂站布局问题,文中引入了引力—斥力模型进行优化,可以快速得到较好的布局效果。在此基础上,再利用遗传算法进一步优化。对于自动布线问题,文中首先引入了带虚拟引线的厂站图标定义,以便于出线布局;然后,采用迷宫探索方法对线路进行横平竖直的自动布线;最后,在变电站出线端自动加上开关元件从而得到最终的图形。针对某省级电网模型的测试表明了所提出的方法的有效性。