北極星輸配電網(wǎng)今日為您帶來(lái)一種實(shí)現(xiàn)微電源供電與負(fù)荷用電平衡的
微電網(wǎng)系統(tǒng)；申請(qǐng)人：新智能源系統(tǒng)控制有限責(zé)任公司;發(fā)明人：石大鵬 李華印 李新新 王玉亮 堯軍 陳燦章 賀萬(wàn)普。
摘要
本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)微電源供電與負(fù)荷用電平衡的
微電網(wǎng)系統(tǒng)，涉及微電網(wǎng)控制技術(shù)領(lǐng)域，可調(diào)整微電網(wǎng)系統(tǒng)中微電源可供應(yīng)的電能與負(fù)荷所需電能的平衡關(guān)系。該微電網(wǎng)系統(tǒng)包括微電網(wǎng)供用能模塊、微電網(wǎng)中央控制模塊和末端數(shù)據(jù)采集及控制模塊;微電網(wǎng)供用能模塊用于實(shí)現(xiàn)微電源向負(fù)荷的供電;微電網(wǎng)中央控制模塊用于對(duì)微電源可供應(yīng)的電能和負(fù)荷所需的電能進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，在微電網(wǎng)系統(tǒng)處于離網(wǎng)狀態(tài)時(shí)，進(jìn)入孤島運(yùn)行模式，并不斷調(diào)整孤島范圍，確定需要投入的負(fù)荷和需要切除的負(fù)荷，并下發(fā)相應(yīng)的指令;末端數(shù)據(jù)采集及控制模塊用于在微電網(wǎng)中央控制模塊所下發(fā)的指令的控制下，對(duì)負(fù)荷進(jìn)行投入或切除。上述微電網(wǎng)系統(tǒng)用于在離網(wǎng)狀態(tài)時(shí)獨(dú)立向負(fù)荷供電。
背景技術(shù)
微電網(wǎng)系統(tǒng)是一種將分布式發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能以及末端負(fù)荷相結(jié)合的智能可控小型 電網(wǎng)系統(tǒng)，并且是可以實(shí)現(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)。微電網(wǎng)系統(tǒng)主要包括用于供 應(yīng)電能的微電源和用于消耗電能的負(fù)荷。相對(duì)于外部電網(wǎng)，微電網(wǎng)系統(tǒng)有并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種 運(yùn)行模式：當(dāng)外部電網(wǎng)正常供電時(shí)，微電網(wǎng)系統(tǒng)中的微電源作為輔助電源并入，與外部電網(wǎng) 共同為負(fù)荷輸送電能;當(dāng)外部電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，微電網(wǎng)與外部電網(wǎng)斷開(kāi)連接，形成孤島，獨(dú)立向負(fù)荷輸送電能。
但是，微電網(wǎng)系統(tǒng)在離網(wǎng)模式下運(yùn)行時(shí)，普遍存在如下問(wèn)題：現(xiàn)有的微電網(wǎng)系統(tǒng)僅 能根據(jù)負(fù)荷重要性對(duì)孤島范圍進(jìn)行一次劃分，因此在后續(xù)供電過(guò)程中，現(xiàn)有的微電網(wǎng)系統(tǒng) 并不能對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)中微電源可供應(yīng)的電能與負(fù)荷所需的電能的關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，使二者達(dá) 到平衡。例如，當(dāng)微電源可供應(yīng)的電能小于負(fù)荷所需的電能，即微電網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)不足以向現(xiàn) 有的負(fù)荷供電時(shí)，就會(huì)降低微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性;或者，當(dāng)微電源可供應(yīng)的電能大 于負(fù)荷所需的電能，即微電網(wǎng)系統(tǒng)可向更多的負(fù)荷供電時(shí)，降低了能源的利用率，在一定程 度上造成能源的浪費(fèi)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)微電源供電與負(fù)荷用電平衡的微電網(wǎng)系統(tǒng)，可快速調(diào)整微 電網(wǎng)系統(tǒng)中微電源可供應(yīng)的電能與負(fù)荷所需的電能之間的平衡關(guān)系，提高微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行 的安全可靠性，并提高能源的利用率。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)微電源供電與負(fù)荷用電平衡的微電網(wǎng)系統(tǒng)，所述微電網(wǎng)系 統(tǒng)包括至少一個(gè)區(qū)塊及與各區(qū)塊相連的微電網(wǎng)中央控制模塊，所述區(qū)塊包括相連的微電網(wǎng) 供用能模塊和末端數(shù)據(jù)采集及控制模塊;其中，所述微電網(wǎng)供用能模塊包括微電源單元和 負(fù)荷單元，所述微電源單元包括至少一個(gè)微電源，所述負(fù)荷單元包括至少一個(gè)負(fù)荷，所述微 電源單元用于向所述負(fù)荷單元供應(yīng)電能;在所述微電網(wǎng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)狀態(tài)時(shí)，所述微電網(wǎng) 供用能模塊與外部電網(wǎng)相連，在所述微電網(wǎng)系統(tǒng)處于離網(wǎng)狀態(tài)時(shí)，所述微電網(wǎng)供用能模塊 與外部電網(wǎng)斷開(kāi);所述微電網(wǎng)中央控制模塊用于對(duì)所述微電源單元可供應(yīng)的電能以及所述 負(fù)荷單元所需的電能進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，在所述微電網(wǎng)系統(tǒng)處于離網(wǎng)狀態(tài)時(shí)，進(jìn)入孤島運(yùn)行模 式，根據(jù)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)及所述微電網(wǎng)系統(tǒng)的供用能平衡滯環(huán)裕量不斷調(diào)整孤島范圍，然后根據(jù)所調(diào)整的孤島范圍及所述負(fù)荷單元中各負(fù)荷的重要性確定需要投入的負(fù)荷和 需要切除的負(fù)荷，并下發(fā)相應(yīng)的指令;所述末端數(shù)據(jù)采集及控制模塊用于在所述微電網(wǎng)中 央控制模塊所下發(fā)指令的控制下，對(duì)所述負(fù)荷單元中的負(fù)荷進(jìn)行相應(yīng)的投入或切除，使所述微電源單元可供應(yīng)的電能與所述負(fù)荷單元所需的電能保持平衡。
利用本發(fā)明所提供的微電網(wǎng)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)中微電源可供應(yīng)的電能以及負(fù)荷所需的電能進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，可判斷出二者之間的關(guān)系，當(dāng)二者處于非平衡態(tài)時(shí)，通過(guò)調(diào)整孤島范圍，對(duì)負(fù)荷進(jìn)行投入或切除，從而使微電源可供應(yīng)的電能與負(fù)荷所需的電能的關(guān) 系快速恢復(fù)平衡。例如，當(dāng)微電源可供應(yīng)的電能小于負(fù)荷所需的電能時(shí)，即微電網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng) 不足以向現(xiàn)有的負(fù)荷供電，這時(shí)根據(jù)負(fù)荷的重要性，對(duì)原有的負(fù)荷中一部分重要性較低的 負(fù)荷進(jìn)行切除，縮小孤島范圍，使微電源可供應(yīng)的電能與切除后的負(fù)荷所需的電能達(dá)到平衡，從而提高了微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性;
當(dāng)微電源可供應(yīng)的電能大于負(fù)荷所需的電 能時(shí)，即微電網(wǎng)系統(tǒng)可以向更多的負(fù)荷供電，根據(jù)負(fù)荷的重要性，在現(xiàn)有的負(fù)荷的基礎(chǔ)上重 新投入一部分未供電的重要性較高的負(fù)荷，擴(kuò)大孤島范圍，使微電源可供應(yīng)的電能與投入 后的負(fù)荷所需的電能達(dá)到平衡，從而提高了微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性;當(dāng)微電源可供應(yīng)的電能大于負(fù)荷所需的電 能時(shí)，即微電網(wǎng)系統(tǒng)可以向更多的負(fù)荷供電，根據(jù)負(fù)荷的重要性，在現(xiàn)有的負(fù)荷的基礎(chǔ)上重 新投入一部分未供電的重要性較高的負(fù)荷，擴(kuò)大孤島范圍，使微電源可供應(yīng)的電能與投入 后的負(fù)荷所需的電能達(dá)到平衡，從而使微電網(wǎng)系統(tǒng)盡可能向更多的負(fù)荷供電，提高能源的 利用率。因此，通過(guò)采用本發(fā)明提供的微電網(wǎng)系統(tǒng)，可快速調(diào)整微電網(wǎng)系統(tǒng)中微電源可供應(yīng)的電能與負(fù)荷所需的電能之間的平衡，提高微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性，并提高能源的利用率。
技術(shù)基本描述：
1 .一種實(shí)現(xiàn)微電源供電與負(fù)荷用電平衡的微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述微電網(wǎng)系統(tǒng) 包括至少一個(gè)區(qū)塊及與各區(qū)塊相連的微電網(wǎng)中央控制模塊，所述區(qū)塊包括相連的微電網(wǎng)供 用能模塊和末端數(shù)據(jù)采集及控制模塊;其中， 所述微電網(wǎng)供用能模塊包括微電源單元和負(fù)荷單元，所述微電源單元包括至少一個(gè)微 電源，所述負(fù)荷單元包括至少一個(gè)負(fù)荷，所述微電源單元用于向所述負(fù)荷單元供應(yīng)電能;在 所述微電網(wǎng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)狀態(tài)時(shí)，所述微電網(wǎng)供用能模塊與外部電網(wǎng)相連，在所述微電網(wǎng) 系統(tǒng)處于離網(wǎng)狀態(tài)時(shí)，所述微電網(wǎng)供用能模塊與外部電網(wǎng)斷開(kāi); 所述微電網(wǎng)中央控制模塊用于對(duì)所述微電源單元可供應(yīng)的電能以及所述負(fù)荷單元所 需的電能進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，在所述微電網(wǎng)系統(tǒng)處于離網(wǎng)狀態(tài)時(shí)，進(jìn)入孤島運(yùn)行模式，根據(jù)實(shí)時(shí) 預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)及所述微電網(wǎng)系統(tǒng)的供用能平衡滯環(huán)裕量不斷調(diào)整孤島范圍，然后根據(jù)所 調(diào)整的孤島范圍及所述負(fù)荷單元中各負(fù)荷的重要性確定需要投入的負(fù)荷和需要切除的負(fù) 荷，并下發(fā)相應(yīng)的指令; 所述末端數(shù)據(jù)采集及控制模塊用于在所述微電網(wǎng)中央控制模塊所下發(fā)指令的控制下， 對(duì)所述負(fù)荷單元中的負(fù)荷進(jìn)行相應(yīng)的投入或切除，使所述微電源單元可供應(yīng)的電能與所述 負(fù)荷單元所需的電能保持平衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述微電網(wǎng)中央控制模塊包括： 微電源預(yù)測(cè)單元，所述微電源預(yù)測(cè)單元用于對(duì)所述微電源單元可供應(yīng)的電能進(jìn)行實(shí)時(shí) 預(yù)測(cè);負(fù)荷預(yù)測(cè)單元，所述負(fù)荷預(yù)測(cè)單元用于對(duì)所述負(fù)荷單元所需的電能進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè); 與所述微電源預(yù)測(cè)單元和所述負(fù)荷預(yù)測(cè)單元相連的數(shù)據(jù)庫(kù)，所述數(shù)據(jù)庫(kù)用于向所述微 電源預(yù)測(cè)單元和所述負(fù)荷預(yù)測(cè)單元提供進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)所需要的數(shù)據(jù)，且所述數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)先 存儲(chǔ)有所述微電網(wǎng)系統(tǒng)的供用能平衡滯環(huán)裕量數(shù)據(jù);
與所述微電源預(yù)測(cè)單元、所述負(fù)荷預(yù)測(cè)單元和所述數(shù)據(jù)庫(kù)相連的微電網(wǎng)中央控制器， 在所述微電網(wǎng)系統(tǒng)處于離網(wǎng)狀態(tài)時(shí)，所述微電網(wǎng)中央控制器進(jìn)入孤島運(yùn)行模式，從所述微 電源預(yù)測(cè)單元和所述負(fù)荷預(yù)測(cè)單元中獲取實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，并從所述數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取所 述供用能平衡滯環(huán)裕量數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)及所述微電網(wǎng)系統(tǒng)的供用能平衡滯 環(huán)裕量不斷調(diào)整孤島范圍，然后根據(jù)所調(diào)整的孤島范圍及所述負(fù)荷單元中各負(fù)荷的重要性確定所述負(fù)荷單元中的需要投入的負(fù)荷和需要切除的負(fù)荷，并下發(fā)相應(yīng)的指令。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述微電源單元包括光伏發(fā)電微電 源、風(fēng)力發(fā)電微電源、發(fā)電機(jī)微電源和儲(chǔ)能微電源中的至少一種微電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述微電源單元包括光伏發(fā)電微電 源、風(fēng)力發(fā)電微電源和發(fā)電機(jī)微電源中的至少一種微電源;所述微電源預(yù)測(cè)單元包括光伏 發(fā)電預(yù)測(cè)子單元、風(fēng)力發(fā)電預(yù)測(cè)子單元和發(fā)電機(jī)發(fā)電預(yù)測(cè)子單元中的至少一種預(yù)測(cè)子單 元，所述微電源預(yù)測(cè)單元所包括的預(yù)測(cè)子單元的種類與所述微電源單元所包括的微電源的 種類相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述微電源單元包括光伏發(fā)電微電 源和風(fēng)力發(fā)電微電源中的至少一種微電源;所述微電源預(yù)測(cè)單元包括光伏發(fā)電預(yù)測(cè)子單元 和風(fēng)力發(fā)電預(yù)測(cè)子單元中的至少一種預(yù)測(cè)子單元，所述微電源預(yù)測(cè)單元所包括的預(yù)測(cè)子單 元的種類與所述微電源單元所包括的微電源的種類相同;所述微電網(wǎng)中央控制模塊還包括與所述數(shù)據(jù)庫(kù)相連的天氣預(yù)報(bào)單元，所述天氣預(yù)報(bào)單元用于獲取天氣數(shù)據(jù)，并將所獲取的 天氣數(shù)據(jù)作為進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)所需要的一類數(shù)據(jù)傳輸至所述數(shù)據(jù)庫(kù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述末端數(shù)據(jù)采集及控制模塊包 括： 至少一個(gè)微電源控制器，所述至少一個(gè)微電源控制器一一對(duì)應(yīng)地與所述微電源單元所 包括的至少一個(gè)微電源相連，所述微電源控制器用于控制對(duì)應(yīng)的微電源進(jìn)行離網(wǎng)/并網(wǎng)工 作模式切換，控制對(duì)應(yīng)的微電源的工作功率，并向所述微電網(wǎng)中央控制模塊反饋對(duì)應(yīng)的微 電源的工作狀態(tài)，所述微電源控制器還用于接收所述微電網(wǎng)中央控制模塊所下發(fā)的指令; 至少一個(gè)第一負(fù)荷控制器，所述至少一個(gè)第一負(fù)荷控制器一一對(duì)應(yīng)地與所述負(fù)荷單元 所包括的至少一個(gè)負(fù)荷相連，所述第一負(fù)荷控制器用于控制對(duì)應(yīng)的負(fù)荷投入或切除，還用 于接收所述微電網(wǎng)中央控制模塊所下發(fā)的指令; 第二負(fù)荷控制器，各微電源控制器和各第一負(fù)荷控制器均與所述第二負(fù)荷控制器相 連，所述第二負(fù)荷控制器用于接收所述微電網(wǎng)中央控制模塊所下發(fā)的指令。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述末端數(shù)據(jù)采集及控制模塊還包 括： 與所述第二負(fù)荷控制器相連的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)單元，所述數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)單元還和各微電 源控制器及各第一負(fù)荷控制器相連，所述數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)單元用于：通過(guò)各微電源控制器實(shí) 時(shí)采集各微電源的實(shí)時(shí)電氣參數(shù)，監(jiān)測(cè)各微電源的運(yùn)行狀態(tài);通過(guò)各第一負(fù)荷控制器實(shí)時(shí) 采集各負(fù)荷的實(shí)時(shí)電氣參數(shù)，監(jiān)測(cè)各負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài);并將各微電源的電氣參數(shù)、各負(fù)荷的 電氣參數(shù)、各微電源的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和各負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸至所述微電網(wǎng)中央控制 模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述微電網(wǎng)供用能模塊還包括：
至少一個(gè)可控微電源開(kāi)關(guān)，所述至少一個(gè)可控微電源開(kāi)關(guān)一一對(duì)應(yīng)地與各微電源及其 所對(duì)應(yīng)的微電源控制器相連;
至少一個(gè)可控負(fù)荷開(kāi)關(guān)，所述至少一個(gè)可控負(fù)荷開(kāi)關(guān)一一對(duì)應(yīng)地與各負(fù)荷及其所對(duì)應(yīng)的負(fù)荷控制器相連;
變壓器; 用于連接所述變壓器的低壓端與各可控微電源開(kāi)關(guān)和各可控負(fù)荷開(kāi)關(guān)的低壓母線;設(shè)置于所述低壓母線上的可控電壓開(kāi)關(guān)，所述可控電壓開(kāi)關(guān)與所述第二負(fù)荷控制器相 連; 用于連接所述變壓器的高壓端與外部電網(wǎng)的中壓母線;設(shè)置于所述中壓母線上的并網(wǎng)/離網(wǎng)控制開(kāi)關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述微電網(wǎng)系統(tǒng)還包括： 設(shè)置在各區(qū)塊以外的第三負(fù)荷控制器，所述第三負(fù)荷控制器和與所述并網(wǎng)/離網(wǎng)控制 開(kāi)關(guān)相連，所述第三負(fù)荷控制器用于接收所述微電網(wǎng)中央控制模塊所下發(fā)的指令;
設(shè)置在各區(qū)塊以外的總數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)單元，所述總數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)單元和所述第三負(fù)荷 控制器相連，所述總數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)單元用于：從各區(qū)塊的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)單元中獲取各區(qū)塊中各微電源的電氣參數(shù)、各負(fù)荷的電氣參數(shù)、各微電源的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和各負(fù)荷的運(yùn)行狀 態(tài)數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)各區(qū)塊的運(yùn)行狀態(tài);并將各微電源的電氣參數(shù)、各負(fù)荷的電氣參數(shù)、各微電源的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、各負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)和各區(qū)塊的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸至所述微電網(wǎng)中央 控制模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述區(qū)塊還包括網(wǎng)絡(luò)管理單元，所述網(wǎng)絡(luò)管理單元通過(guò)用戶端通訊總線與所在區(qū)塊的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)單元、第二負(fù)荷控制器、 各微電源控制器和各第一負(fù)荷控制器相連; 所述微電網(wǎng)系統(tǒng)還包括： 設(shè)置于各區(qū)塊以外的總網(wǎng)絡(luò)管理單元，所述總網(wǎng)絡(luò)管理單元通過(guò)所述用戶端通訊總線與所述總數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)單元和所述第三負(fù)荷控制器相連; 設(shè)置于各區(qū)塊以外的系統(tǒng)端通訊變換器，所述系統(tǒng)端通訊變換器、所述總網(wǎng)絡(luò)管理單 元和各區(qū)塊的網(wǎng)絡(luò)管理單元通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊總線串接，且所述系統(tǒng)端通訊變換器還通過(guò)網(wǎng)絡(luò) 通訊總線與所述微電網(wǎng)中央控制模塊相連。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)管理單元包括：
用戶端通訊變換器，各區(qū)塊的網(wǎng)絡(luò)管理單元的各用戶端通訊變換器、所述系統(tǒng)端通訊 變換器和所述總網(wǎng)絡(luò)管理單元通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊總線串接;
通訊管理機(jī)，所述通訊管理機(jī)通過(guò)用戶端通訊總線所述用戶端通訊變換器相連，且所 述通訊管理機(jī)通過(guò)用戶端通訊總線與所在區(qū)塊的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)單元、第二負(fù)荷控制器、各 微電源控制器和各第一負(fù)荷控制器相連。
鄂公網(wǎng)安備 4201851244607號(hào) 
