微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)，包括：微電網(wǎng)電氣系統(tǒng)，其包括：分布式發(fā)電單元、儲能單元、環(huán)境監(jiān)測單元、模擬負荷單元、實際負荷單元、通信網(wǎng)絡(luò)單元、中央策略控制單元；微電網(wǎng)策略控制系統(tǒng)，其包括：信息采集系統(tǒng)單元和中央控制處理單元。本發(fā)明通過微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對微電網(wǎng)發(fā)電設(shè)備、用電設(shè)備、用電質(zhì)量三者整體控制、協(xié)調(diào)與優(yōu)化，包括間歇性能源發(fā)電計劃、負荷用電計劃、負荷控制、儲能、柴油機發(fā)電計劃等，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)急用電控制、自動并/離網(wǎng)切換控制，防逆流控制，黑啟動控制，削峰填谷、時移等功能，在通訊方面，增加了智能通訊檢測技術(shù)，以及通道熱備冗余技術(shù)，保證通訊的穩(wěn)定性、可靠性。
【專利說明】微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新能源發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電力需求的迅速增長，傳統(tǒng)電網(wǎng)模式存在的成本高、運行維護難度大等弊端日益突出。為了更好地適應(yīng)用戶越來越高的用電安全和可靠性要求，以及多樣化供電需求，近幾年分布式發(fā)電模式越來越受到重視。
[0003]微電網(wǎng)主要是指由分布式發(fā)電裝置、儲能環(huán)節(jié)以及本地負荷組成的(小型)配電子網(wǎng)，而分布式發(fā)電則更傾向于利用新型可再生能源(風(fēng)能和太陽能等)。
[0004]微電網(wǎng)系統(tǒng)通過分布式發(fā)電和輸配電技術(shù)，為可再生能源發(fā)電的接入提供了另外一條解決途徑，而同時又可以作為堅強智能電網(wǎng)體系的有機組成部分，通過優(yōu)勢互補實現(xiàn)更顯著的經(jīng)濟和環(huán)境效益。
[0005]微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)是微電網(wǎng)的核心，對整個微電網(wǎng)的運行過程、狀態(tài)、實時數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，并根據(jù)實際情況或控制策略自動實現(xiàn)系統(tǒng)實時控制，是微電網(wǎng)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠、高效運行的基礎(chǔ)。
[0006]微電網(wǎng)中包含了多種電力負荷，系統(tǒng)按照這些電力負荷重要程度和供電可靠性的要求進行分級，可分為一級負荷、二級負荷、三類負荷等，重要等級依次降低。
[0007]微電網(wǎng)中還包括對母線、開關(guān)、輸電線路、設(shè)備進行保護的繼電保護裝置，電能表進行電能計量和確保電網(wǎng)安全運行的裝置和單元，接觸器、靜態(tài)開關(guān)、開關(guān)、刀閘與控制部分結(jié)合，形成微電網(wǎng)能量管理與控制的執(zhí)行單元的一部分。
[0008]微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)是微電網(wǎng)系統(tǒng)的控制核心，它的穩(wěn)定運行和智能化，將很大程度上決定了整個系統(tǒng)是否穩(wěn)定性、安全、高效的運行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009](一)要解決的技術(shù)問題
[0010]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何提供一種穩(wěn)定運行和智能化的微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)，從而使得整個微電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、高效的運行。
[0011](二)技術(shù)方案
[0012]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)，其包括:微電網(wǎng)電氣系統(tǒng)，其包括:分布式發(fā)電單元、儲能單元、環(huán)境監(jiān)測單元、模擬負荷單元、實際負荷單元、通信網(wǎng)絡(luò)單元、中央策略控制單元；微電網(wǎng)策略控制系統(tǒng)，其包括:信息采集系統(tǒng)單元和中央控制處理單元。
[0013]優(yōu)選地，所述信息采集系統(tǒng)單元包括:分布式發(fā)電單元信息采集系統(tǒng)模塊，用于監(jiān)測各種分布式電源的電壓、電流、有功功率、無功功率、系統(tǒng)頻率、工作狀態(tài)以及功率因數(shù)，并向所述微電網(wǎng)策略控制系統(tǒng)傳遞信息；儲能單元信息采集系統(tǒng)模塊，用于監(jiān)測儲能單元中蓄電池、超級電容、飛輪、空氣壓縮的參數(shù)及其工作狀態(tài)，并向所述微電網(wǎng)策略控制系統(tǒng)傳遞信息；網(wǎng)絡(luò)單元信息采集模塊，用于根據(jù)通信物理連接對網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)資源使用情況進行判斷，做出網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)評估，判斷是否采用熱備冗余系統(tǒng)使通訊正常進行。
[0014]優(yōu)選地，所述中央控制處理單元包括:微電網(wǎng)功率預(yù)測模塊，用于實時氣象站、氣象數(shù)據(jù)庫、專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、間歇式發(fā)電設(shè)備、儲能系統(tǒng)功率出力預(yù)估，對微電網(wǎng)中各種新能源發(fā)電設(shè)備進行短時間、長時間功率出力預(yù)測；微電網(wǎng)負荷預(yù)測模塊，用于負荷預(yù)測專家系統(tǒng)、模糊控制技術(shù)、時間序列對微電網(wǎng)中不同級別負荷超短周期、短周期、長周期耗能預(yù)測；微電網(wǎng)實時在線狀態(tài)檢測模塊，用于對微電網(wǎng)電氣系統(tǒng)中各類設(shè)備的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、諧波、閃變、設(shè)備各開關(guān)狀態(tài)、設(shè)備運行狀態(tài)進行檢測；微電網(wǎng)系統(tǒng)決策分析模塊，用于在各種狀態(tài)統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，進行微電網(wǎng)的控制分析、故障分析、穩(wěn)定性分析、電能質(zhì)量分析，高效性分析，保證整個系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運行；微電網(wǎng)多目標優(yōu)化綜合能量管理控制模塊，用于依據(jù)微電網(wǎng)不同的運行模式和控制要求，在微電網(wǎng)關(guān)鍵發(fā)電設(shè)備狀態(tài)估計與分析基礎(chǔ)上，分析、決策微電網(wǎng)系統(tǒng)不同工作模式下間歇性能源與穩(wěn)定性能源聯(lián)合控制策略、系統(tǒng)性能指標三者之間的關(guān)系，按照微電網(wǎng)控制目標對各發(fā)電單元給出明確的控制指標，對整個微電網(wǎng)內(nèi)部所有設(shè)備進行綜合控制，實現(xiàn)微電網(wǎng)的最優(yōu)狀態(tài)運行；微電網(wǎng)防逆流控制模塊，在系統(tǒng)設(shè)備最優(yōu)運行條件下，無級調(diào)節(jié)各發(fā)電設(shè)備的輸出功率。
[0015]優(yōu)選地，所述中央控制處理單元還包括:系統(tǒng)緊急控制模塊，用于處理微電網(wǎng)緊急故障，具有危險自動預(yù)警和輔助決策、緊急控制功能；系統(tǒng)黑啟動模塊，用于系統(tǒng)故障自我排除后，進行自行啟動，實現(xiàn)系統(tǒng)自愈。
[0016]優(yōu)選地，所述中央控制處理單元還具備:微電網(wǎng)黑啟動控制功能、系統(tǒng)緊急控制功能、手動控制與自動控制功能、接受電網(wǎng)整體調(diào)度控制，具備與專業(yè)電網(wǎng)遠傳、遠動設(shè)備接□。
[0017]優(yōu)選地，還包括:人機交互模塊，用于在微電網(wǎng)運行過程中，將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h程的監(jiān)控中心計算機屏幕上。
[0018](三)有益效果
[0019]根據(jù)本發(fā)明提供的微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對微電網(wǎng)發(fā)電設(shè)備、用電設(shè)備、用電質(zhì)量三者整體控制、協(xié)調(diào)與優(yōu)化，包括間歇性能源發(fā)電計劃、負荷用電計劃、負荷控制、儲能、柴油機發(fā)電計劃等，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)急用電控制、自動并/離網(wǎng)切換控制，防逆流控制，黑啟動控制，削峰填谷、時移等功能，在通訊方面，增加了智能通訊檢測技術(shù)，以及通道熱備冗余技術(shù)，保證通訊的穩(wěn)定性、可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明提供的微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)所應(yīng)用的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明提供的微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本發(fā)明提供的微電網(wǎng)多目標優(yōu)化控制與協(xié)調(diào)控制流程示意圖。

【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0024]本發(fā)明提供的微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)是微電網(wǎng)正常運行的控制中樞。它可以使用通用的MODBUS、CANU03或其他通用協(xié)議連接微電網(wǎng)中發(fā)電設(shè)備、儲能設(shè)備、負荷、繼電保護、輸電線路、各類開關(guān)等，并通過101、104協(xié)議與大電網(wǎng)的能量調(diào)度系統(tǒng)之間交換信息，實現(xiàn)對微電網(wǎng)運行的監(jiān)控、數(shù)據(jù)遠傳以及多目標綜合最優(yōu)控制。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明提供的微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)所應(yīng)用的微電網(wǎng)除包括一些常規(guī)系統(tǒng)外，還包括間隙性發(fā)電單元發(fā)電計劃、負荷用電計劃、儲能發(fā)電計劃、柴油發(fā)電機發(fā)電計劃、超級電容發(fā)電計劃、微型氣燃機發(fā)電計劃、智能通訊檢測系統(tǒng)、微電網(wǎng)的黑啟動、系統(tǒng)緊急控制。
[0026]如圖2所示，本發(fā)明提供的微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)要對圖1所示的復(fù)雜系統(tǒng)進行控制，其包括微電網(wǎng)電氣系統(tǒng)和微電網(wǎng)策略控制系統(tǒng)。
[0027]所述微電網(wǎng)電氣系統(tǒng)包括分布式發(fā)電單元、儲能單元、環(huán)境監(jiān)測單元、模擬負荷單元、實際負荷單元、通信網(wǎng)絡(luò)單元、中央策略控制單元。
[0028]所述微電網(wǎng)策略控制系統(tǒng)包括信息采集系統(tǒng)和中央控制處理單元。其中，所述信息米集系統(tǒng)單兀包括:
[0029]分布式發(fā)電單元信息采集系統(tǒng)模塊:用于監(jiān)測各種分布式電源的電壓、電流、有功功率、無功功率、系統(tǒng)頻率、工作狀態(tài)以及功率因數(shù)，并向微電網(wǎng)控制系統(tǒng)傳遞信息；
[0030]儲能單元信息采集系統(tǒng)模塊:用于監(jiān)測儲能單元中蓄電池、超級電容、飛輪、空氣壓縮等儲能設(shè)備的參數(shù)及其工作狀態(tài)，并向微電網(wǎng)控制系統(tǒng)傳遞信息；
[0031]網(wǎng)絡(luò)單元信息采集模塊:主要對網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)資源使用情況、根據(jù)通信物理連接判斷做出網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)評估，判斷是否采用熱備冗余系統(tǒng)，保證通訊正常。
[0032]所述中央控制處理單元包括:
[0033]微電網(wǎng)功率預(yù)測模塊:應(yīng)用模塊包括但不限于實時氣象站、氣象數(shù)據(jù)庫、專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、間歇式發(fā)電設(shè)備、儲能系統(tǒng)功率出力預(yù)估，對微電網(wǎng)中各種新能源發(fā)電設(shè)備進行短時間、長時間功率出力預(yù)測；
[0034]微電網(wǎng)負荷預(yù)測模塊:應(yīng)用模塊包括但不限于負荷預(yù)測專家系統(tǒng)、模糊控制技術(shù)、時間序列對微電網(wǎng)中不同級別負荷超短周期、短周期、長周期耗能預(yù)測；
[0035]微電網(wǎng)實時在線狀態(tài)檢測模塊:應(yīng)用包括對微電網(wǎng)電氣系統(tǒng)中各類設(shè)備的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、諧波、閃變、設(shè)備各開關(guān)狀態(tài)、設(shè)備運行狀態(tài)進行檢測；
[0036]微電網(wǎng)系統(tǒng)決策分析模塊:在各種狀態(tài)統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，進行微電網(wǎng)的控制分析、故障分析、穩(wěn)定性分析、電能質(zhì)量分析，高效性分析，保證整個系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運行；
[0037]微電網(wǎng)多目標優(yōu)化運行于綜合能量管理控制模塊:依據(jù)微電網(wǎng)不同的運行模式(并網(wǎng)/離網(wǎng))和控制要求，在微電網(wǎng)關(guān)鍵發(fā)電設(shè)備狀態(tài)估計與分析基礎(chǔ)上，分析、決策微電網(wǎng)系統(tǒng)不同工作模式下間歇性能源與穩(wěn)定性能源(儲能、柴油發(fā)電機、微型氣燃機等)聯(lián)合控制策略、系統(tǒng)性能指標三者之間的關(guān)系，按照微電網(wǎng)控制目標(電網(wǎng)公共接入點、間歇性能源波動、負荷跟蹤等)對各發(fā)電單元給出明確的控制指標，對整個微電網(wǎng)內(nèi)部所有設(shè)備進行綜合控制，實現(xiàn)微電網(wǎng)的最優(yōu)狀態(tài)運行；
[0038]微電網(wǎng)防逆流分析模塊:在現(xiàn)階段很多地區(qū)無法實現(xiàn)微電網(wǎng)逆向上網(wǎng)，即多余電力無法反饋到電網(wǎng)，微電網(wǎng)防逆流控制模塊可以實現(xiàn)在系統(tǒng)設(shè)備最優(yōu)運行條件下，無級調(diào)節(jié)各發(fā)電設(shè)備的輸出功率，確保對大電網(wǎng)無逆流現(xiàn)象發(fā)生。
[0039]此外，中央控制處理單元還具備靈活的儲能、柴油發(fā)電機、微型氣燃機等穩(wěn)定性能源控制模塊，在系統(tǒng)控制策略的基礎(chǔ)上，分析儲能、柴油發(fā)電機、微型氣燃機單元運行狀態(tài)和運行特性，未來規(guī)定時間負荷預(yù)測和間歇性能源出力情況，以及備用電源需求，按照協(xié)調(diào)運行的原則，確定如何控制儲能、柴油發(fā)電機或微型氣燃機進行動態(tài)地能量控制，實現(xiàn)微電網(wǎng)穩(wěn)定運行以及最優(yōu)的能量利用。
[0040]具體的，在微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)中，所述耗電大負荷一般指消耗功率大于微電網(wǎng)總?cè)萘?%的負載。
[0041]具體的，在微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)中，所述超短期負載預(yù)測和發(fā)電預(yù)測以分鐘為單位、短周期負載預(yù)測和發(fā)電預(yù)測以小時為單位、長周期負載預(yù)測和發(fā)電預(yù)測以天為單位。
[0042]具體的，在微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)中，所述中央控制處理單元還具備:微電網(wǎng)黑啟動控制功能、系統(tǒng)緊急控制功能、手動控制與自動控制功能、接受電網(wǎng)整體調(diào)度控制，具備與專業(yè)電網(wǎng)遠傳、遠動設(shè)備接口。
[0043]具體的，在微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)中，所述微電網(wǎng)電氣系統(tǒng)和微電網(wǎng)策略控制系統(tǒng)構(gòu)成了一整套自治、自愈電網(wǎng)系統(tǒng)，即可以與大電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以獨立大電網(wǎng)孤島運行，可以在無人值守狀態(tài)下工作，可以實現(xiàn)自動與人工干預(yù)相結(jié)合的運行模式。
[0044]根據(jù)本實施例，微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)可以包括信息采集單元、通訊網(wǎng)絡(luò)和中央控制處理單元，各部分所對應(yīng)的功能模塊及工作原理如下:
[0045]信息采集系統(tǒng)單元:
[0046]信息采集系統(tǒng)單元包括采集微電網(wǎng)中各單元的電氣參數(shù)、狀態(tài)信息、故障信息、大電網(wǎng)能量管理調(diào)度信息以及環(huán)境氣象信息。后面兩個信息主要考慮到微電網(wǎng)中的負荷預(yù)測、負荷控制、微電網(wǎng)能量輸出管理和受氣象影響比較大的發(fā)電裝置，如光伏和風(fēng)電等。
[0047]微電網(wǎng)內(nèi)部各單元包括發(fā)電單元、儲能單元、繼電器、開關(guān)、繼電保護裝置、負荷單元、整流器或變流器、輸電線路監(jiān)控等裝置。
[0048]針對這些設(shè)備和單元，信息采集系統(tǒng)單元中集成的傳感器將檢測這些單元的電壓、電流、有功功率、無功功率、系統(tǒng)頻率、功率因數(shù)、諧波、閃變等信息，儲能系統(tǒng)還包括單體電池的電壓、電流、溫度、系統(tǒng)的SOC和壽命預(yù)測信息等，設(shè)備狀態(tài)(設(shè)備啟停、開關(guān)閉合或斷開)信息等，然后通過局域網(wǎng)將這些數(shù)據(jù)輸入到微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)中的實時數(shù)據(jù)庫，參見圖1。
[0049]通訊網(wǎng)絡(luò):
[0050]通訊網(wǎng)絡(luò)包括兩個部分，一部分是微電網(wǎng)內(nèi)部局域網(wǎng)，另一部為與大電網(wǎng)或更高調(diào)度系統(tǒng)的對外通訊網(wǎng)絡(luò)。
[0051]通訊網(wǎng)絡(luò)主要負責(zé)將信息采集單元采集的信息通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)鏈路傳遞到控制系統(tǒng)，或?qū)⒖刂菩畔?、電網(wǎng)信息下傳到被控單元，系統(tǒng)支持本地監(jiān)控與遠程登錄web瀏覽。
[0052]通訊傳輸?shù)膮f(xié)議采用通用協(xié)議包含但不限于M0DBUS、現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)、103或電力規(guī)約，不通協(xié)議設(shè)備接入后可通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊將協(xié)議轉(zhuǎn)換成標準協(xié)議。物理鏈路上可以是有線方式和無線方式。
[0053]通訊物理鏈路具備熱備冗余，一旦系統(tǒng)檢測到物理斷開，將快速切換到熱備冗余線路，保證設(shè)備通訊可靠正常，同時上位機監(jiān)控會接收到故障線路的報警。
[0054]中央控制處理單元:
[0055]微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)的中央控制處理單元通過通訊網(wǎng)絡(luò)接受到各單元的檢測信息，然后系統(tǒng)嵌入式軟件將根據(jù)這些信息進行分析和儲存。中央控制處理單元可以包括:
[0056]微電網(wǎng)功率預(yù)測模塊:對中央控制器提供分鐘級、小時級的微電網(wǎng)功率預(yù)測。由于風(fēng)能、太陽能等可再生能源屬于受天氣條件影響較大的發(fā)電系統(tǒng)，因此，在微電網(wǎng)運行過程中，必須重視這些新能源的功率出力情況，比便及早采取控制措施，保證供電的可靠性。
[0057]儲能系統(tǒng)、超級電容、柴油發(fā)電機、微型氣燃機等新能源發(fā)電系統(tǒng)相對穩(wěn)定，可以通過檢測重要參數(shù)進行發(fā)電計劃的預(yù)測。
[0058]在微電網(wǎng)功率預(yù)測模塊中應(yīng)用了最新的數(shù)字氣象數(shù)據(jù)庫，專家系統(tǒng)，采用了模糊控制等算法，形成了一套完整的數(shù)據(jù)解析、數(shù)據(jù)分析和得出最終的控制指令，在數(shù)據(jù)分析過程中，還考慮了微電網(wǎng)內(nèi)部設(shè)備的經(jīng)濟性和高效性。
[0059]微電網(wǎng)負荷預(yù)測模塊:負荷預(yù)測分為兩類，一類是根據(jù)微電網(wǎng)內(nèi)部的負荷分類進行用電預(yù)測，一類是根據(jù)大電網(wǎng)對微電網(wǎng)整體用電負荷預(yù)測。
[0060]對于微電網(wǎng)內(nèi)部負荷的用電預(yù)測，中央處理單元采用分鐘級和小時級周期間隔。
[0061]對于微電網(wǎng)而言，在通常情況下，系統(tǒng)內(nèi)部的負荷的數(shù)量、特性和用電曲線是已知的，根據(jù)現(xiàn)有的分類，城市民用負荷、商業(yè)負荷、農(nóng)村負荷、工業(yè)負荷及其它負荷。
[0062]這些不同性質(zhì)的負荷接入微電網(wǎng)中不同的母線上，都有著各自的用電特性。
[0063]在進行負荷預(yù)測時，可以根據(jù)這些負荷特性(天氣、氣候、時間等)，各自選用適合的負荷預(yù)測方法或不同方法的組合，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、時間序列、模糊控制等相關(guān)算法進行控制。
[0064]同時，對于實際的母線負荷結(jié)果，也可以結(jié)合當(dāng)時的氣候條件、節(jié)假日、負荷行業(yè)特性等建立歷史數(shù)據(jù)庫，以后可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)作為未來相同條件下的負荷預(yù)測依據(jù)。
[0065]而對于接受大電網(wǎng)調(diào)度的負荷要求，則根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度要求，對微電網(wǎng)整體負荷進行控制，然后微電網(wǎng)內(nèi)部在根據(jù)控制算法對負荷進行管理，以滿足大電網(wǎng)對整體輸電線路上負荷的控制要求。
[0066]微電網(wǎng)實時在線狀態(tài)檢測模塊:系統(tǒng)狀態(tài)是指微電網(wǎng)管理與控制的基礎(chǔ)，系統(tǒng)分析是微電網(wǎng)可靠運行的前提。
[0067]在線狀態(tài)檢測，需要對微電網(wǎng)系統(tǒng)中間歇式能源、儲能單元、柴油機、超級電容、微型氣燃機等單元的工作特性有所了解?？紤]到間歇性能源與相對穩(wěn)定性能源的影響，系統(tǒng)需要采用隨機潮流狀態(tài)預(yù)估技術(shù)。由于整個系統(tǒng)能量管理與控制周期在秒級，這對通訊網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性提出了更高的要求。
[0068]考慮到微電網(wǎng)容量比較小，需要實現(xiàn)的功能多樣性，對于在線狀態(tài)檢測需要的變量和輸入關(guān)鍵參數(shù)也不一樣，但通常都需要對間歇性能源需要預(yù)測，對儲能等穩(wěn)定性能源需要編制發(fā)電計劃，不建議采用精確的數(shù)學(xué)模型，而是采用廠家提供的設(shè)備特性曲線、歷史數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)與電源狀態(tài)相結(jié)合的統(tǒng)計方法進行預(yù)測。
[0069]微電網(wǎng)狀態(tài)檢測也包括系統(tǒng)故障檢測，系統(tǒng)故障出現(xiàn)后，需要根據(jù)故障級別進行處理，保證系統(tǒng)安全。
[0070]微電網(wǎng)系統(tǒng)決策分析模塊:與傳統(tǒng)的電網(wǎng)類似，微電網(wǎng)也需要對系統(tǒng)進行決策分析，依據(jù)在系統(tǒng)狀態(tài)估計的基礎(chǔ)上，進行微電網(wǎng)的控制分析、故障分析、穩(wěn)定性分析、電能質(zhì)量分析和聞效性分析。
[0071]控制分析主要是根據(jù)事先編制的微電網(wǎng)實現(xiàn)功能，如平抑波動、削峰填谷、時移、電能質(zhì)量改善等控制策略而定的。
[0072]故障分析是微電網(wǎng)穩(wěn)定運行的保障，在失去(或投入)任意新能源發(fā)電設(shè)備后，其電網(wǎng)的穩(wěn)定性需要進行檢測，對系統(tǒng)的過電壓、過電流等狀態(tài)需要監(jiān)視，確保系統(tǒng)運行安全可靠。
[0073]若上述情況發(fā)生時，系統(tǒng)需要快速對安全問題處理，釋放/增加儲能單元的能量，或切除普通負荷等措施改變系統(tǒng)的運行方式，或系統(tǒng)停機，以確保系統(tǒng)的安全運行。
[0074]穩(wěn)定性分析是微電網(wǎng)在運行過程，遇到微小或大擾動之后，系統(tǒng)是否能夠快速恢復(fù)到原有狀態(tài)或過渡到新的穩(wěn)定狀態(tài)的能力。
[0075]微小擾動主要間隙性能源、儲能等輸出功率的波動，輸電線路的波動、負荷小規(guī)模調(diào)整等微小的變化等等。
[0076]大的擾動是指負載突加、突卸，大電網(wǎng)的停運，三相短路、故障、系統(tǒng)突然失去某一發(fā)電電源、儲能等情況。
[0077]如果穩(wěn)定性分析模塊分析出系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定情況，則應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的運行狀態(tài)，穩(wěn)定分析中心指定相應(yīng)的緊急控制措施，通過聯(lián)合協(xié)調(diào)負載、儲能、各種發(fā)電單元進行能量調(diào)節(jié)措施，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定。
[0078]電能質(zhì)量分析是根據(jù)當(dāng)前微電網(wǎng)電能質(zhì)量的情況，是否進行電能質(zhì)量補償，制定電能質(zhì)量補償?shù)目刂撇呗浴?br> [0079]高效性分析，通常指系統(tǒng)是否運行在最佳效率狀態(tài)，是否是最佳經(jīng)濟性。由于不同的間歇性能源、儲能發(fā)電成本各不一樣，以及不同負載運行所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和社會效益各不一樣，對于微電網(wǎng)而言，需要通過分析這些能源，研究如何控制，保證它們發(fā)電特征的互補性，使得整個系統(tǒng)運行成本最低，設(shè)備高效運作，經(jīng)濟效益最高。
[0080]微電網(wǎng)多目標優(yōu)化運行與綜合能量管理控制模塊:依據(jù)微電網(wǎng)不同運行模式和實現(xiàn)功能，在微電網(wǎng)系統(tǒng)分析和狀態(tài)估計基礎(chǔ)上，分析并網(wǎng)模式與孤島模式下系統(tǒng)運行控制量，間歇性能源、儲能系統(tǒng)、柴油發(fā)電機、超級電容、微型氣燃機等，系統(tǒng)控制指標三者之間的關(guān)系，對整個微電網(wǎng)進行整體聯(lián)合最優(yōu)控制。
[0081]一般在并網(wǎng)運行模式下，控制目標包括:間隙性能源平抑、電網(wǎng)公共連平抑、接點削峰填谷、時移、系統(tǒng)最優(yōu)控制、后備電源等，一般以系統(tǒng)都以事先設(shè)定好的控制目標去實現(xiàn)控制，但如果負荷電能質(zhì)量要求較高，則系統(tǒng)會考慮增加其他控制目標，如電能質(zhì)量控制等，以滿足特定控制目標的需求，這些控制目標，可在監(jiān)控界面上進行設(shè)定。
[0082]在孤島運行模式下，控制目標主要是保證孤島電網(wǎng)的用電平衡和電能質(zhì)量要求。
[0083]防逆流控制模塊:依據(jù)微電網(wǎng)公共接入點的功率情況，統(tǒng)計出出現(xiàn)逆流的概率，在一定閾值情況下，系統(tǒng)不進行防逆流控制，但超過閾值后，系統(tǒng)便啟動防逆流控制模塊，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)電設(shè)備情況，進行系統(tǒng)限功率處理。
[0084]另外，本例中央控制處理單元，還包含了分布式能源發(fā)電特性互補的控制策略，靈活控制儲能模塊，以及電能質(zhì)量聯(lián)合補償?shù)目刂颇K。
[0085]分布式能源發(fā)電特性互補目前主要是針對風(fēng)、光的互補控制、風(fēng)、光、儲的互補控制以及風(fēng)、光、柴的互補控制。
[0086]靈活控制儲能模塊主要是根據(jù)各種儲能運行特征的差異，當(dāng)前狀況，控制目標的周期，負荷預(yù)測和間歇性能源功率預(yù)測，按照協(xié)調(diào)運行的原則，確定各種儲能在不同階段、不同環(huán)境下動態(tài)的儲能或釋能的技術(shù)，保證系統(tǒng)控制指標符合設(shè)計要求。
[0087]電能質(zhì)量是用戶一直關(guān)心的問題，在微電網(wǎng)中，電能質(zhì)量也需要符合國家相關(guān)標準。
[0088]微電網(wǎng)中電能質(zhì)量需要實時監(jiān)測，并進行聯(lián)合補償，根據(jù)不同的補償單元(電源、補償設(shè)備、儲能)的動態(tài)特性和空間、時間關(guān)系，采用分布式的補償模式，確定最優(yōu)的電能質(zhì)量補償策略。
[0089]靈活控制儲能模塊需要重點考慮幾個因素:
[0090](I)儲能單元容量需要與系統(tǒng)整體控制策略相聯(lián)系，與用電負荷預(yù)測和發(fā)電預(yù)測相聯(lián)系；
[0091](2)需要考慮用電負荷的特性是否會影響到儲能系統(tǒng)，根據(jù)用電負荷特性選擇適宜的儲能介質(zhì)；
[0092](3)需要考慮儲能的電氣特性、動態(tài)特性對用電負荷的影響；
[0093](4)需要考慮儲能的經(jīng)濟性；
[0094](5)需要考慮不同儲能介質(zhì)的使用壽命和維護方式，保證儲能設(shè)備長壽命使用。
[0095]在微電網(wǎng)多目標優(yōu)化運行于綜合能量管理控制模塊之后，如果需要進行系統(tǒng)調(diào)節(jié)，而這些調(diào)整措施主要是針對新能源發(fā)電設(shè)備、儲能設(shè)備、和某些受控的電能質(zhì)量補償裝置，一般情況下，系統(tǒng)通信以及設(shè)備相應(yīng)還是非常迅速，命令的延時不會對系統(tǒng)穩(wěn)定性和控制時間產(chǎn)生影響。
[0096]本實施例的中央控制處理單元還包括另外兩個安全保障措施模塊，即系統(tǒng)緊急控制模塊和系統(tǒng)黑啟動模塊。
[0097]系統(tǒng)緊急控制模塊主要用于處理微電網(wǎng)緊急故障，具有危險自動預(yù)警和輔助決策、緊急控制功能。
[0098]能夠根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前運行狀態(tài)和關(guān)鍵控制參數(shù)，對系統(tǒng)未來安全情況進行自動評估，并給與提示。
[0099]當(dāng)系統(tǒng)預(yù)計出現(xiàn)故障，或發(fā)生突發(fā)性故障時，系統(tǒng)則自動輔助決策，以聲、光、電形式提示相關(guān)人員，并自動或手動進行干預(yù)，實施緊急制動。
[0100]本實施例中為增加遠程數(shù)據(jù)瀏覽和歷史數(shù)據(jù)儲存，增設(shè)了人機交互模塊。
[0101]在微電網(wǎng)運行過程中，會將一些數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h程的監(jiān)控中心計算機屏幕上，例如，系統(tǒng)信息、系統(tǒng)狀態(tài)、控制模式、系統(tǒng)故障信息、輔助決策信息等。
[0102]人際交互界面通過高級語言編寫，采用大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫儲存歷史數(shù)據(jù)，操縱人員可以通過web瀏覽器方式進行實時監(jiān)控。
[0103]與現(xiàn)有微電網(wǎng)的控制技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下幾個特點:
[0104](I)智能型:
[0105]增加了微電網(wǎng)功率預(yù)測模塊、微電網(wǎng)負荷預(yù)測模塊，通過預(yù)測模塊與系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)，共同制定系統(tǒng)發(fā)電計劃和用電計劃，使得在線學(xué)習(xí)能力，系統(tǒng)狀態(tài)分析，決策分析的輸入數(shù)據(jù)更加可靠，以便后續(xù)多目標優(yōu)化能夠更加精確。
[0106]系統(tǒng)增加了故障分析、預(yù)警和輔助緊急控制模塊，能夠在系統(tǒng)出現(xiàn)問題之前給與正確的指示和相關(guān)建議，輔助操作人員進行安全操作。
[0107]系統(tǒng)增加了黑啟動功能，保證了在微電網(wǎng)故障停止后，能夠在沒有人的參與下，系統(tǒng)自動啟動，恢復(fù)運7TT，實現(xiàn)系統(tǒng)自愈功能。
[0108](2)自我決策:
[0109]由于增加了很多智能化模塊，使得系統(tǒng)能夠自我學(xué)習(xí)，自我控制，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的控制目標，可根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)模塊、預(yù)測模塊、在線狀態(tài)檢測模塊、系統(tǒng)決策分析模塊以及多目標優(yōu)化管理模塊自行尋找實現(xiàn)路徑，完成控制目標的工作，實現(xiàn)了自我決策能力。
[0110](3)明確提出負荷預(yù)測:
[0111]明確提出了微電網(wǎng)中超短周期、短周期、長周期的負荷預(yù)測功能，結(jié)合系統(tǒng)決策模塊，實現(xiàn)在各種情況下，對負載的管理和控制，有利于根據(jù)負載的特性進行分類。
[0112](4)增強型通訊檢測:
[0113]在以往的控制中，都重點強調(diào)控制的重要性，在本發(fā)明中，除了重點強調(diào)控制的重要性外，增加了通訊檢測功能以及物理連接線路的熱備冗余，通過各種通訊檢測手段，對微電網(wǎng)中建立的物理連接進行實時檢測，保證系統(tǒng)通訊的正常與可靠。
[0114](5)提升了系統(tǒng)控制功能:
[0115]在以往的控制中，控制器只對系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集和簡單的數(shù)據(jù)分析，得出控制指令，而本發(fā)明中提出了更加完善的控制系統(tǒng)方案供用于選擇，并網(wǎng)模式下，可以提供間歇性能源波動平抑功能、公共并網(wǎng)點功率平抑功能、各種條件下的時移功能、后備電源功能、電能質(zhì)量補償功能、系統(tǒng)防逆流功能等，在離網(wǎng)模式下，可以提供用電平衡和電能質(zhì)量控制功能，優(yōu)先利用新能源發(fā)電的控制策略，實現(xiàn)系統(tǒng)自治。
[0116]另外，在以往的控制中，不存在防逆流控制，而本發(fā)明中提出了系統(tǒng)防逆流控制模塊，重點應(yīng)用于微電網(wǎng)只能并網(wǎng)但不能上網(wǎng)的地區(qū)。
[0117](6)明確提出微電網(wǎng)電能質(zhì)量在線監(jiān)測和電能質(zhì)量聯(lián)合補償:
[0118]在以往的控制中，往往忽略了微電網(wǎng)的電能質(zhì)量，在本發(fā)明中提出了，利用儲能系統(tǒng)、電能質(zhì)量專業(yè)補償設(shè)備聯(lián)合補償?shù)姆桨?，利用系統(tǒng)決策分析模塊，對微電網(wǎng)各部分的電能質(zhì)量進行監(jiān)控，利用儲能、電能質(zhì)量專業(yè)補償設(shè)備的不同特性和不同空間、時間特性進行聯(lián)合，分布式的補償。
[0119](7)明確提出了黑啟動控制模式:
[0120]在以往的微電網(wǎng)控制中，不曾提及黑啟動模式，在本次發(fā)明中，明確提出系統(tǒng)黑啟動控制概念，在微電網(wǎng)孤島運行過程中，若系統(tǒng)出現(xiàn)故障停機后，在故障自我排除后，需要黑啟動控制模塊進行協(xié)調(diào)控制，保證微電網(wǎng)在無人值守情況下，自行啟動，實現(xiàn)系統(tǒng)自愈。
[0121](8)增強了本地監(jiān)控能力:
[0122]在本次發(fā)明中，提出了本地監(jiān)控顯示的模塊，將微電網(wǎng)多年數(shù)據(jù)采用高效關(guān)系型數(shù)據(jù)庫進行儲存和管理，作為后續(xù)數(shù)據(jù)挖掘和分析，同時本地監(jiān)控作為通訊中轉(zhuǎn)站，將遠程需要的數(shù)據(jù)上傳至遠程調(diào)度系統(tǒng)或web監(jiān)控界面，極大滿足了遠程管理與控制的需求。
[0123]根據(jù)本發(fā)明提供的微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)，提出了微電網(wǎng)完善的控制方法和保障措施，豐富了微電網(wǎng)的控制策略，進一步提升了微電網(wǎng)在能量管理、系統(tǒng)控制、通訊穩(wěn)定可靠以及與傳統(tǒng)電網(wǎng)友好接口方面的功能，增強了微電網(wǎng)的控制精度和實效性。
[0124]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 微電網(wǎng)電氣系統(tǒng)，其包括:分布式發(fā)電單元、儲能單元、環(huán)境監(jiān)測單元、模擬負荷單元、實際負荷單元、通信網(wǎng)絡(luò)單元、中央策略控制單元； 微電網(wǎng)策略控制系統(tǒng)，其包括:信息采集單元和中央控制處理單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)，其特征在于，所述信息采集單元包括: 分布式發(fā)電單元信息采集模塊，用于監(jiān)測各種分布式電源的電壓、電流、有功功率、無功功率、系統(tǒng)頻率、工作狀態(tài)以及功率因數(shù)，并向所述微電網(wǎng)策略控制系統(tǒng)傳遞信息； 儲能單元信息采集模塊，用于監(jiān)測儲能單元中蓄電池、超級電容、飛輪、空氣壓縮的參數(shù)及其工作狀態(tài)，并向所述微電網(wǎng)策略控制系統(tǒng)傳遞信息； 網(wǎng)絡(luò)單元信息采集模塊，用于根據(jù)通信物理連接對網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)資源使用情況進行判斷，做出網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)評估，判斷是否采用熱備冗余系統(tǒng)使通訊正常進行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)，所述中央控制處理單元包括: 微電網(wǎng)功率預(yù)測模塊，用于實時氣象站、氣象數(shù)據(jù)庫、專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、間歇式發(fā)電設(shè)備、儲能系統(tǒng)功率出力預(yù)估，對微電網(wǎng)中各種新能源發(fā)電設(shè)備進行短時間、長時間功率出力預(yù)測； 微電網(wǎng)負荷預(yù)測模塊，用于負荷預(yù)測專家系統(tǒng)、模糊控制技術(shù)、時間序列對微電網(wǎng)中不同級別負荷超短周期、短周期、長周期耗能預(yù)測； 微電網(wǎng)實時在線狀態(tài)檢測模塊，用于對微電網(wǎng)電氣系統(tǒng)中各類設(shè)備的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、諧波、閃變、設(shè)備各開關(guān)狀態(tài)、設(shè)備運行狀態(tài)進行檢測； 微電網(wǎng)系統(tǒng)決策分析模塊，用于在各種狀態(tài)統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，進行微電網(wǎng)的控制分析、故障分析、穩(wěn)定性分析、電能質(zhì)量分析，高效性分析，保證整個系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運行；微電網(wǎng)多目標優(yōu)化綜合能量管理控制模塊，用于依據(jù)微電網(wǎng)不同的運行模式和控制要求，在微電網(wǎng)關(guān)鍵發(fā)電設(shè)備狀態(tài)估計與分析基礎(chǔ)上，分析、決策微電網(wǎng)系統(tǒng)不同工作模式下間歇性能源與穩(wěn)定性能源聯(lián)合控制策略、系統(tǒng)性能指標三者之間的關(guān)系，按照微電網(wǎng)控制目標對各發(fā)電單元給出明確的控制指標，對整個微電網(wǎng)內(nèi)部所有設(shè)備進行綜合控制，實現(xiàn)微電網(wǎng)的最優(yōu)狀態(tài)運行； 微電網(wǎng)防逆流控制模塊，在系統(tǒng)設(shè)備最優(yōu)運行條件下，無級調(diào)節(jié)各發(fā)電設(shè)備的輸出功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)，其特征在于，所述中央控制處理單元還包括: 系統(tǒng)緊急控制模塊，用于處理微電網(wǎng)緊急故障，具有危險自動預(yù)警和輔助決策、緊急控制功能； 系統(tǒng)黑啟動模塊，用于系統(tǒng)故障自我排除后，進行自行啟動，實現(xiàn)系統(tǒng)自愈。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)，其特征在于，所述中央控制處理單元還具備:微電網(wǎng)黑啟動控制功能、系統(tǒng)緊急控制功能、手動控制與自動控制功能、接受電網(wǎng)整體調(diào)度控制，具備與專業(yè)電網(wǎng)遠傳、遠動設(shè)備接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)智能中央策略控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 人機交互模塊，用于在微電網(wǎng)運行過程中，將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h程的監(jiān)控中心計算機屏幕上。
【文檔編號】H02J3/38GK104283308SQ201310288109
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月10日
【發(fā)明者】周磊 申請人:北京中電建投微電網(wǎng)科技有限公司