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发明专利|一种微电网系统及微电网系统的控制方法

北极星储能网  来源:北极星储能网整理    2017/1/18 10:17:48  我要投稿  

北极星储能网讯:摘要:本发明提供了一种微电网系统及微电网系统的控制方法,涉及微电网技术领域,可实现微电网系统由并网到离网的平滑切换。其中,微电网系统包括第一区块、第二区块和微电网中央控制模块;在系统处于离网状态进入孤岛运行前,第二区块的中压储能模块为系统中的全部负荷提供功率;在系统处于离网状态进入孤岛运行后,第一区块的微电网供用能模块中的微电源单元向负荷单元供应功率;微电网中央控制模块对中压储能模块的最大放电功率、微电源单元可供应的功率和负荷单元所需的功率进行预测;并在系统处于离网状态后,下发指令;第一区块的末端数据采集及控制模块在指令的控制下,对负荷进行投入或切除。上述微电网系统用于在离网状态时独立向负荷供电。

技术背景:

微电网系统是一种将分布式发电系统、储能以及末端负荷相结合的智能可控小型 电网系统,并且是可以实现自我控制、保护和管理的自治系统。

微电网系统主要包括用于供 应功率的微电源单元和用于消耗功率的负荷单元。其中,微电源单元包括至少一个微电源,所述负荷单元包括至少一个负荷。相对于外部电网,微电网系统有并网和离网两种运行模 式:当外部电网正常供电时,微电网系统中的微电源作为辅助电源并入,与外部电网共同为 负荷输送功率;当外部电网发生故障时,微电网系统与外部电网断开连接,形成孤岛,独立向负荷输送功率。

但是,现有的微电网系统普遍存在如下问题:当外部电网发生突发故障时,现有的 微电网系统不能立即根据微电源单元可供应的功率与负荷单元所需的功率划分一合适的 孤岛范围,而在划分出合适的孤岛范围之前,微电源单元中的微电源并不足以向负荷单元 中所有负荷进行供电,从而导致在划分出合适的孤岛范围之前,微电网系统中的全部负荷 都处于停电状态,也就是说,当外部电网发生突发故障时,现有的微电网系统并不能够保证 平滑无缝地由并网状态切换到离网状态。此外,现有的微电网系统仅能对孤岛范围进行一 次划分,不能保证微电源单元可供应的功率与负荷单元所需的功率之间维持平衡关系,从 而降低了微电网系统运行的安全可靠性和能源利用率。

发明内容:

本发明提供了一种微电网系统及微电网系统的控制方法,可实现微电网系统由并 网状态到离网状态的平滑无缝切换,并提高微电网系统运行的安全可靠性和能源的利用 率。

为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:

本发明第一方面提供了一种微电网系统,所述微电网系统包括至少一个第一区 块、至少一个第二区块、以及与各所述第一区块和各所述第二区块相连的微电网中央控制 模块,所述第一区块包括相连的微电网供用能模块和末端数据采集及控制模块,所述第二 区块包括中压储能模块;其中,在所述微电网系统处于并网状态时,所述中压储能模块与外 部电网相连,在所述微电网系统处于离网状态时,所述中压储能模块与外部电网断开;所述 中压储能模块用于在所述微电网系统处于离网状态进入孤岛运行模式之前,为所述微电网 系统中的全部负荷提供功率;在所述微电网系统处于并网状态时,所述微电网供用能模块 与外部电网相连,在所述微电网系统处于离网状态时,所述微电网供用能模块与外部电网 断开;所述微电网供用能模块包括微电源单元和负荷单元,所述微电源单元包括至少一个 微电源,所述负荷单元包括至少一个负荷,在所述微电网系统处于离网状态进入孤岛运行模式后,所述微电源单元用于向所述负荷单元供应功率;所述微电网中央控制模块用于:对 所述中压储能模块的最大放电功率、所述微电源单元可供应的功率以及所述负荷单元所需 的功率进行实时预测;在所述微电网系统处于离网状态进入孤岛运行模式之前,根据对所 述最大放电功率进行实时预测的预测数据下发相应的控制指令,控制所述中压储能模块向 所述微电网系统中的全部负荷提供功率;在所述微电网系统处于离网状态进入孤岛运行模 式后,根据对所述微电源单元可供应的功率、所述负荷单元所需的功率进行实时预测的预 测数据及所述微电网系统的供用能平衡滞环裕量不断调整孤岛范围,然后根据所调整的孤 岛范围及所述负荷单元中各负荷的重要性确定需要投入的负荷和需要切除的负荷,并下发相应的控制指令;所述末端数据采集及控制模块用于在所述微电网中央控制模块所下发控 制指令的控制下,对所述负荷单元中的负荷进行相应的投入或切除,使所述微电源单元可 供应的功率与所述负荷单元所需的功率保持平衡。

在本发明所提供的微电网系统中,增设了中压储能模块,中压储能模块可提供的 功率足以满足微电网系统中的全部负荷所需的功率,因而当外部电网发生突发故障,需要 与微电网系统断开连接时,微电网系统可在由并网状态切换至离网状态的过程中,首先利 用中压储能模块向微电网系统中的所有负荷供电,这就为微电网系统划分一合适的孤岛范 围预留了一定时间,从而保证了微电网系统由并网状态到离网状态的平滑无缝切换。此外, 利用本发明所提供的微电网系统,通过对微电网系统中微电源可供应的电能以及负荷所需 的电能进行实时预测,可判断出二者之间的关系,当二者处于非平衡态时,通过调整孤岛范围,对负荷进行投入或切除,从而使微电源可供应的电能与负荷所需的电能的关系快速恢 复平衡,提高了微电网系统运行的安全可靠性和能源利用率。

本发明第二方面提供了一种微电网系统的控制方法,所述控制方法应用于如本发 明第一方面所述的微电网系统中,其特征在于,所述微电网控制方法包括:步骤S1:实时预 测中压储能模块的最大放电功率、微电源单元中各微电源可供应的功率、以及负荷单元中 各负荷所需的功率;步骤S2:实时计算所述微电网系统全部负荷所需的总功率;步骤S3:实 时判断所述微电网系统与外部电网之间是否需要断开,如果是,则判断当前时间点所预测 的中压储能模块的最大放电功率是否大于或等于所计算的微电网系统中全部负荷所需的 总功率,如果是,则进入步骤S4,如果否,则进入步骤S7;步骤S4:计算中压储能模块对所述 微电网系统全部负荷的最大供电时间;步骤S5:断开所述微电网系统与外部电网之间的连 接,在所述最大供电时间内,通过所述中压储能模块对所述微电网系统中全部负荷进行供 电,并根据实时预测的微电源单元中各微电源可供应的功率、负荷单元中各负荷所需的功 率确定首次孤岛范围,使所述微电网系统进入孤岛运行模式;步骤S6:实时判断微电源单元 可供应的功率与当前孤岛范围内所覆盖的全部负荷所需的功率是否保持平衡,如果否,则 重新调整孤岛范围,使微电源单元可供应的功率与调整后的孤岛范围所覆盖的全部负荷所 需的功率重新达到平衡;步骤S7:保持所述微电网系统与外部电网之间继续连接,所述微电 网系统不进行工作。

本发明第二方面提供的微电网系统的控制方法的有益效果与第一方面提供的微 电网系统的有益效果相同,此处不再赘述。

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