發(fā)明專利｜一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)及控制方法

2017-11-13 21:04:49 北極星輸配電網(wǎng)整理　點擊量：評論 (0)

摘要：本發(fā)明公開的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)及控制方法，屬于電力系統(tǒng)新能源發(fā)電領(lǐng)域。本發(fā)明公開的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，包括電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網(wǎng)控制器、智能直流微電網(wǎng)連接功率電路、智能直

其中：1—電源模塊、2—負荷模塊、3—儲能模塊、4—并網(wǎng)控制器、5—智能直流微電網(wǎng)連接功率電路、6—智能直流微電網(wǎng)通信總線、7—監(jiān)控模塊、11—光伏電池、12—最大功率跟蹤器、21—負荷、22—變換器、31—鋰離子蓄電池組、32—可控型雙向DC/DC變換器

具體實施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步詳細的說明，這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

實施例1：

參閱圖1、圖2和圖3，本實施例公開的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)包括至少一個以上電源模塊1、負荷模塊2、儲能模塊3、并網(wǎng)控制器、智能直流微電網(wǎng)連接功率電路5、智能直流微電網(wǎng)通信總線6、智能直流微電網(wǎng)預(yù)測和優(yōu)化控制模塊和監(jiān)控模塊7。所述電源模塊1包括光伏電池11及與其相連的最大功率跟蹤器12等;所述的負荷模塊2包括可控直流負荷21及與其相連的可控型單向DC/DC變換器22;所述的儲能模塊3包括鋰離子蓄電池組31及與其相連的可控型雙向DC/DC變換器32;所述的并網(wǎng)控制器4為可控型雙向DC/AC控制器。所述電源模塊1、負荷模塊2和儲能模塊3通過智能直流微電網(wǎng)連接功率電路5相互連接，實現(xiàn)電能流動。所述的最大功率跟蹤器12、可控型單向DC/DC變換器22、可控型雙向DC/DC變換器32和可控型雙向DC/AC控制器均集成有CAN總線通信模塊，并且集成的CAN總線通信模塊通過智能直流微電網(wǎng)通信總線6實現(xiàn)電源模塊1、負荷模塊2、儲能模塊3、可控型雙向DC/AC控制器和監(jiān)控模塊7之間的高速雙向信息通信。所述智能直流微電網(wǎng)預(yù)測和優(yōu)化控制模塊運行于監(jiān)控模塊7上，實現(xiàn)智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的實時優(yōu)化和預(yù)測控制。所述智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通過可控型雙向DC/AC控制器與大電網(wǎng)相連，并且用于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)或孤島運行狀態(tài)的控制。

所述智能直流微電網(wǎng)預(yù)測和優(yōu)化控制模塊獲取外部信息，包括天氣信息，電價信息和歷史運行數(shù)據(jù)等，并通過CAN總線通訊獲得智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的電源模塊1、負荷模塊2、儲能模塊3和可控型雙向DC/AC控制器實時狀態(tài)和設(shè)備信息等。智能直流微電網(wǎng)預(yù)測和優(yōu)化控制模塊根據(jù)獲得的信息，運行基于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)運行總損耗最小的優(yōu)化算法得到實時控制指令和對未來三小時內(nèi)的預(yù)測控制指令。智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信正常可用時，電源模塊1、負荷模塊2和儲能模塊3獲得實時信息并按照實時控制指令運行，并更新存儲預(yù)測控制指令;微電網(wǎng)通信異常時，無法獲得實時控制指令，或者獲得的控制指令明顯錯誤時，按照電源模塊1、負荷模塊2和儲能模塊3已存儲的預(yù)測控制指令運行，等待通信恢復(fù)后，重新更新為實時控制指令。所述的可控型雙向DC/AC控制器根據(jù)智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的運行狀態(tài)，自動補償因為計算誤差和外部擾動產(chǎn)生的功率誤差，通過向大電網(wǎng)釋放功率或者吸收功率來保持智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)功率平衡，并根據(jù)實際狀態(tài)進行并網(wǎng)狀態(tài)和孤島狀態(tài)的平滑切換。

所述智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)易于擴展，可實現(xiàn)即插即用(Plug-and-Play)。擴展模塊可以是電源模塊1、負荷模塊2或者儲能模塊3。新接入的模塊的功率電路接入智能直流微電網(wǎng)連接功率電路5，CAN通信模塊接入微電網(wǎng)通信總線6，接入完成后CAN通信模塊首先完成初始化，包括配置CAN總線通訊節(jié)點模塊的地址，特征碼信息。CAN總線初始化完成后，新接入的模塊與監(jiān)控模塊7完成時鐘校對，保持時間一致。新接入的模塊向智能直流微電網(wǎng)預(yù)測和優(yōu)化控制模塊發(fā)送設(shè)備信息，加入智能直流微電網(wǎng)預(yù)測和優(yōu)化控制模塊算法的元素集合。新接入的模塊進行功率電路初始化，完成故障繼電器開關(guān)自檢和電容預(yù)充電。下一個控制周期開始，智能直流微電網(wǎng)預(yù)測和優(yōu)化控制模塊即可將該擴展模塊加入預(yù)測和優(yōu)化控制計算，并向該擴展模塊發(fā)送實時控制指令和預(yù)測控制指令。此后，新加入的模塊開始正常地運行。

用于上述的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：

步驟一：智能直流微電網(wǎng)預(yù)測和優(yōu)化控制模塊獲取外部信息和智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的電源模塊1、負荷模塊2、儲能模塊3和并網(wǎng)控制器的模塊運行實時信息。

步驟二：智能直流微電網(wǎng)預(yù)測和優(yōu)化控制模塊使用預(yù)測和優(yōu)化控制算法生成預(yù)測優(yōu)化指令和實時優(yōu)化指令，并通過CAN總線通信模塊下發(fā)給電源模塊1、負荷模塊2和儲能模塊3。CAN總線通信具有良好的雙向通信能力、簡單易擴展，有利于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的雙向信息通信和系統(tǒng)的擴展。

步驟三：檢測智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信狀態(tài)。智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信正常可用時，電源模塊1、負荷模塊2和儲能模塊3接受并執(zhí)行實時控制指令，同時接收并存儲預(yù)測控制指令;智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信異常時，電源模塊1、負荷模塊2和儲能模塊3提取已儲存的預(yù)測控制指令，并按照預(yù)測控制指令運行，同時報警并等待通信恢復(fù)。智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信異常使用已儲存的預(yù)測控制指令能夠提高智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性。

步驟四：電源模塊1、負荷模塊2、儲能模塊3和并網(wǎng)控制器分別在實時控制指令的控制下獨立運行，實現(xiàn)分布式控制的優(yōu)點，能夠提高智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性。

步驟五：電源模塊1、負荷模塊2、儲能模塊3和并網(wǎng)控制器自身集成的電壓電流傳感器測量得到模塊運行實時信息，并傳輸給智能直流微電網(wǎng)預(yù)測和優(yōu)化控制模塊。

步驟六：重復(fù)上述步驟一到步驟五，使智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)持續(xù)可靠、高效和安全地運行。

以上所述的具體描述，對發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。