發明專利｜一種智能直流微電網系統及控制方法

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

摘要：本發明公開的一種智能直流微電網系統及控制方法，屬于電力系統新能源發電領域。本發明公開的一種智能直流微電網系統，包括電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網控制器、智能直流微電網連接功率電路、智能直

其中：1—電源模塊、2—負荷模塊、3—儲能模塊、4—并網控制器、5—智能直流微電網連接功率電路、6—智能直流微電網通信總線、7—監控模塊、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

現在結合附圖對本發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明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。

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系統包括至少一個以上電源模塊1、負荷模塊2、儲能模塊3、并網控制器、智能直流微電網連接功率電路5、智能直流微電網通信總線6、智能直流微電網預測和優化控制模塊和監控模塊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連接功率電路5相互連接，實現電能流動。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通信總線6實現電源模塊1、負荷模塊2、儲能模塊3、可控型雙向DC/AC控制器和監控模塊7之間的高速雙向信息通信。所述智能直流微電網預測和優化控制模塊運行于監控模塊7上，實現智能直流微電網系統的實時優化和預測控制。所述智能直流微電網系統通過可控型雙向DC/AC控制器與大電網相連，并且用于智能直流微電網系統并網或孤島運行狀態的控制。

所述智能直流微電網預測和優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據等，并通過CAN總線通訊獲得智能直流微電網系統的電源模塊1、負荷模塊2、儲能模塊3和可控型雙向DC/AC控制器實時狀態和設備信息等。智能直流微電網預測和優化控制模塊根據獲得的信息，運行基于智能直流微電網系統運行總損耗最小的優化算法得到實時控制指令和對未來三小時內的預測控制指令。智能直流微電網系統通信正常可用時，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，并更新存儲預測控制指令;微電網通信異常時，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已存儲的預測控制指令運行，等待通信恢復后，重新更新為實時控制指令。所述的可控型雙向DC/AC控制器根據智能直流微電網系統的運行狀態，自動補償因為計算誤差和外部擾動產生的功率誤差，通過向大電網釋放功率或者吸收功率來保持智能直流微電網系統功率平衡，并根據實際狀態進行并網狀態和孤島狀態的平滑切換。

所述智能直流微電網系統易于擴展，可實現即插即用(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連接功率電路5，CAN通信模塊接入微電網通信總線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預測和優化控制模塊發送設備信息，加入智能直流微電網預測和優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自檢和電容預充電。下一個控制周期開始，智能直流微電網預測和優化控制模塊即可將該擴展模塊加入預測和優化控制計算，并向該擴展模塊發送實時控制指令和預測控制指令。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系統的控制方法，包括如下步驟：

步驟一：智能直流微電網預測和優化控制模塊獲取外部信息和智能直流微電網系統的電源模塊1、負荷模塊2、儲能模塊3和并網控制器的模塊運行實時信息。

步驟二：智能直流微電網預測和優化控制模塊使用預測和優化控制算法生成預測優化指令和實時優化指令，并通過CAN總線通信模塊下發給電源模塊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系統的雙向信息通信和系統的擴展。

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

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

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預測和優化控制模塊。

步驟六：重復上述步驟一到步驟五，使智能直流微電網系統實現持續可靠、高效和安全地運行。

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