“使用NI平臺開發(fā)的SMG系統(tǒng)，具有高可靠性和高兼容性，該方案實現(xiàn)了一個優(yōu)化使用分布式能源的平臺，同時可以提高農村電力系統(tǒng)的性能，因此對于提升國家電力行業(yè)的技術能力至關重要。”
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。lekhya Datta，The Energy and Resources Institute

挑戰(zhàn)：

對于印度國家戰(zhàn)略層面來說，作為高能耗的新興經(jīng)濟體，加強其能源的安全性和獲取途徑，與高效率、智能化地發(fā)電同樣重要?！?/p>

解決方案：

利用最先進的電力電子設備作為驅動，同時利用基于NI CompactRIO硬件和NI LabVIEW系統(tǒng)設計軟件所提供的超高速數(shù)字技術進行控制，開發(fā)印度第一個智能微型電網(wǎng)系統(tǒng)（Smart mini grid，SMG），以確保整個電力系統(tǒng)具有更高度的靈活性、可靠性、效率及安全性?！?/p>

為了應對公用事業(yè)的變化和挑戰(zhàn)，在印度，許多公用事業(yè)公司正在計劃實施智能電網(wǎng)技術。SMG系統(tǒng)是智能電網(wǎng)中的子系統(tǒng)，通常被定義為智能配電網(wǎng)絡，在11KV以下運行，并向社區(qū)提供電力。它由各種各樣的分布式能源（Distributed energy resources，　DER）所供給，其中包括小型、傳統(tǒng)的發(fā)電機，例如柴油發(fā)電機，以及一系列可再生發(fā)電機，例如微型水力、風力發(fā)電機、生物發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電等。SMG能夠連接到傳統(tǒng)公用電網(wǎng)，也能孤立存在，只為本地負載供電。SMG是一個數(shù)字信息和通信技術（Information and communication technology，　ICT）的具體應用，它采用先進的傳感、通信和控制技術，以優(yōu)化發(fā)電、輸送電，并最終應用于微型電網(wǎng)域中。SMG提供電網(wǎng)的動態(tài)通信和平衡，從而減少損失并提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

SMG的優(yōu)勢

SMG的優(yōu)勢如下：

促進需求方面的管理和響應

減少電網(wǎng)斷電，并提升電網(wǎng)的可靠性、效率和安全性

減少碳的排放量，并最大限度地減少化石燃料的消耗

為客戶提供更好的自主權，管理他們的用電需求

TERI在SMG系統(tǒng)中的首創(chuàng)

在亞洲太平洋伙伴關系計劃的贊助下，TERI向新能源和可再生能源部門提交了一份提案，聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織向澳大利亞環(huán)境、水、遺產以及藝術部門聯(lián)邦提交了一份提案，意在獲得基金來開發(fā)和驗證基于分布式發(fā)電的SMG系統(tǒng)，以及適用于印度地區(qū)并可促進SMG在印度部署的控制技術。為了優(yōu)化多種發(fā)電資源以及需要服務的不同負載，TERI設計并開發(fā)了SMG系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在印度哈里亞納邦的TERI Retreat小區(qū)的的研究所完成的。
TERI SMG模型的特性

TERI SMG 模型包括如下特性：

集成了多個DER的輪換和預測

集中控制（智能調度控制器），實現(xiàn)資源優(yōu)化和需求管理

起始負載的優(yōu)先級排序－－總負載被分為關鍵的、主要的和次要的負載

使用LabVIEW系統(tǒng)設計軟件進行數(shù)據(jù)采集以及控制命令的發(fā)送和接收，從而實現(xiàn)集成式、高速、基于FPGA的數(shù)字化通信

通過安裝的傳感器，完成實時的數(shù)據(jù)采集以及針對多種電氣、氣象以及物理參數(shù)的監(jiān)測

通過系統(tǒng)組件的自動連接／斷開，最小化斷電影響，并快速響應電網(wǎng)波動

TERI SMG系統(tǒng)還集成了下面的DER：

10.5 kWP太陽能光伏（基于晶體硅的太陽能模塊）系統(tǒng)，安裝在TERI Retreat小區(qū)北樓的屋頂

2 kWP太陽能光伏（基于晶體硅的太陽能模塊）系統(tǒng)，安裝在Biomass Gasifier大樓的屋頂

1 kWP基于薄膜的太陽能光伏系統(tǒng)，位于TERI Retreat 南樓的屋頂上

3.3 kW風力發(fā)電機（Wind turbine generator，WTG）

Biomass Gasifier 大樓中的100 kW生物氣化爐（木質的）系統(tǒng)

48 V，600 Ah的電池組，用于能量儲存

柴油發(fā)電機和公用電網(wǎng)

TERI Retreat是一個多設施復合體住宅區(qū)，裝備有許多現(xiàn)代的設施，其中包括會議大廳、公共及住宅場所、實驗室以及運動場。綜合設施電力需求的變化大小取決于季節(jié)、住宅樓的使用率、舉辦會議的數(shù)量以及一些其它因素。

使用CompactRIO和LabVIEW開發(fā)智能調度控制器

SMG系統(tǒng)背后的心臟和大腦是智能控制器，它是基于CompactRIO平臺開發(fā)的。使用NI cRIO－9022機箱與NI 9227 電流輸入模塊、NI 9225模擬輸入模塊、NI 9481繼電器模塊、NI 9211熱電偶輸入模塊、NI 9205模擬輸入模塊、以及NI 9403 雙向數(shù)字I／O系列模塊，從各種資源和控制中收集電氣信號和氣象數(shù)據(jù)。


使用NI C系列模塊進行數(shù)據(jù)記錄
表1 電氣參數(shù)的測量

使用LabVIEW平臺開發(fā)一個SMG SCADA系統(tǒng)

使用NI 開發(fā)者套件 開發(fā)SMG的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（Supervisory Control and Data Acquisition，SCADA）系統(tǒng)，NI 開發(fā)者套件 包括以下LabVIEW模塊：

LabVIEW數(shù)據(jù)記錄和監(jiān)控（Data logging and Supervisory Control，DSC）模塊

LabVIEW Real－Time模塊

LabVIEW FPGA模塊

LabVIEW電源套件（Electrical Power Suite，EPS）

SCADA系統(tǒng)和智能控制器之間的通信

采用第三方GSM／GPRS SA 1802 C系列模塊，作為CompactRIO和SCADA系統(tǒng)之間的通信接口。從各種數(shù)據(jù)節(jié)點收集的數(shù)據(jù)通過基于Modbus協(xié)議的以太網(wǎng)以及基于TCP／IP協(xié)議的GSM調制解調器進行傳輸。

SMG系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)采集顯示面板

NI 開發(fā)者套件，包括LabVIEW DSC模塊、LabVIEW Real－Time模塊，　和LabVIEW FPGA模塊，用于開發(fā)SMG系統(tǒng)的顯示面板，該顯示面板將提供SMG系統(tǒng)的所有實時信息，例如：電氣、氣象參數(shù)以及每日能源消耗。SMG系統(tǒng)的顯示面板使用以太網(wǎng)（Modbus協(xié)議）與SMG SCADA系統(tǒng)進行通信。

SMG系統(tǒng)的應用

SMG系統(tǒng)可以應用在以下幾方面：

工業(yè)和商業(yè)綜合設施，如商場、酒店和醫(yī)院

住宅設施，例如公寓和鄉(xiāng)村住宅

教育機構

離網(wǎng)的農村和遠郊地區(qū)

電信基站

基于NI平臺開發(fā)系統(tǒng)的優(yōu)勢

使用NI平臺開發(fā)的SMG系統(tǒng)，具有高可靠性和高兼容性，該方案實現(xiàn)了一個優(yōu)化使用分布式能源的平臺，同時可以提高農村電力系統(tǒng)的性能，因此對于提升國家電力行業(yè)的技術能力至關重要。它可以被印度政府的旗幟項目所采用，例如Jawaharlal Nehru National Solar Mission 項目和　Rajiv Gandhi Grameen Vidyutikaran Yojana項目。該設備已經(jīng)成功地委托給Farooq Abdullah博士，他是聯(lián)邦的新能源和可再生能源的部長，以及Shri Sushil Kumar Shinde，可敬的聯(lián)邦電力部長以及TERI的局長Dr.R.K.Pachauri。