一種直流微網(wǎng)系統(tǒng)及并網(wǎng)自平衡控制策略的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可再生能源發(fā)電和微電網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種直流微網(wǎng)系統(tǒng)及并網(wǎng)自平衡控制策略。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著化石燃料的消耗殆盡以及環(huán)境污染的日益加劇，分布式發(fā)電得到了越來越廣泛的應(yīng)用。微電網(wǎng)將分布式發(fā)電、儲能和負(fù)荷通過控制手段有效整合，為分布式發(fā)電技術(shù)的利用提供了靈活、高效的平臺，近年來得到了普遍關(guān)注。目前常見的利用方式是交流微網(wǎng)，但是高滲透率微網(wǎng)的復(fù)雜動態(tài)行為會帶來很多問題，包括交流微網(wǎng)與大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行、微網(wǎng)及含微網(wǎng)的配電系統(tǒng)存在的繼電保護(hù)、并網(wǎng)控制和分布式電源的協(xié)調(diào)控制；并且，很多新能源的發(fā)電都是以直流電方式發(fā)出，經(jīng)過AC-DC-AC的方式必然會存在能量的不必要損耗，針對目前傳統(tǒng)交流微網(wǎng)系統(tǒng)存在的問題，有必要探索一種新型的直流微網(wǎng)配電方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種直流微網(wǎng)系統(tǒng)及并網(wǎng)自平衡控制策略，可以最大限度地利用可再生能源發(fā)電，同時使直流微網(wǎng)最大限度就地平衡，從而有效減少與主網(wǎng)的功率交換，使直流微網(wǎng)穩(wěn)定高效地運(yùn)行。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種直流微網(wǎng)系統(tǒng)，包括多種分布式電源，每種分布式電源的輸出端依次通過DC/DC變換器和分布式電源側(cè)直流斷路器接入直流母線；直流母線通過電網(wǎng)并網(wǎng)側(cè)直流斷路器連接雙向AC/DC變流器，雙向AC/DC變流器依次通過變壓器和并網(wǎng)點開關(guān)接入大電網(wǎng)；直流母線依次通過負(fù)載側(cè)直流斷路器和負(fù)載DC/DC變換器連接智能家居負(fù)載，為智能家居負(fù)載提供電能；還包括智能管理器，智能管理器分別連接雙向AC/DC變流器、每個分布式電源、與每個分布式電源相連的DC/DC變換器和分布式電源側(cè)直流斷路器；所述的智能管理器包括能量管理系統(tǒng)和運(yùn)行控制器，所述的能量管理系統(tǒng)用于進(jìn)行電能量計費、微電網(wǎng)調(diào)度管理、微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控SCADA、信息管理以及微電網(wǎng)電能質(zhì)量檢測與治理，還用于實時數(shù)據(jù)服務(wù)、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)、圖形界面服務(wù)、通用報表服務(wù)、權(quán)限管理服務(wù)、通用告警服務(wù)、通用計算服務(wù)；所述的運(yùn)行控制器用于協(xié)調(diào)系統(tǒng)的有效運(yùn)行，并制定優(yōu)化控制策略，其中，優(yōu)化控制策略包括并網(wǎng)時制定并網(wǎng)運(yùn)行控制策略、離網(wǎng)時制定離網(wǎng)運(yùn)行控制策略以及并離網(wǎng)切換過程中制定并離網(wǎng)切換控制策略。
[0005]所述的多種分布式電源分別為:光伏電池板、模擬風(fēng)機(jī)及控制系統(tǒng)和磷酸鐵鋰電池。
[0006]所述的光伏電池板通過光伏DC/DC變換器連接光伏發(fā)電側(cè)直流斷路器，并接入直流母線；所述的光伏DC/DC變換器，用于實現(xiàn)太陽能電池板的輸出最大功率跟蹤，提高太陽能利用效率。
[0007]所述的模擬風(fēng)機(jī)及控制系統(tǒng)通過風(fēng)機(jī)發(fā)電側(cè)直流斷路器接入直流母線。
[0008]所述的磷酸鐵鋰電池通過儲能雙向DC/DC變換器連接磷酸鐵鋰電池發(fā)電側(cè)直流斷路器，并接入直流母線；所述的儲能雙向DC/DC變換器整個直流微網(wǎng)系統(tǒng)提供電壓支撐。
[0009]一種基于直流微網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)自平衡控制策略，包括以下步驟:
步驟1:通過外圍檢測設(shè)備檢測儲能雙向DC/DC變換器運(yùn)行功率、光伏DC/DC變換器輸出功率、模擬風(fēng)機(jī)輸出功率、雙向AC/DC變換器運(yùn)行功率、負(fù)載DC/DC變換器運(yùn)行功率；步驟2:判斷雙向AC/DC變換器與網(wǎng)側(cè)的交換功率ΡΜ，ΡΜ>0代表從電網(wǎng)吸收功率，PM〈0代表向電網(wǎng)輸出功率；
步驟3:若PM>0 ;判斷儲能雙向DC/DC變流器的狀態(tài)，Pbat>0代表儲能處于充電狀態(tài)，Pbat<0代表儲能處于放電狀態(tài)；
(1)若Pbat>0，儲能處于充電狀態(tài)，則判斷減少儲能充電是否滿足要求，即判斷Pbat是否大于PM;
i)若Pbat>PM，則判斷儲能是否能進(jìn)行充電，即儲能電池的S0C是否滿足充電條件，若能進(jìn)行充電，則向儲能下達(dá)充電指令Pbat=Pbat_ ，若儲能不能進(jìn)行充電，則向儲能下達(dá)待機(jī)指令；
ii)若pbat〈pM，則判斷儲能是否能進(jìn)行放電，即判斷儲能S0C是否滿足放電條件，若能進(jìn)行放電，則判斷儲能進(jìn)行放電是否能滿足調(diào)節(jié)需求，若儲能放電能滿足調(diào)節(jié)要求，則向儲能下達(dá)放電指令Pbat=PM_ Pbat，若儲能放電不能滿足調(diào)節(jié)需求，則向儲能下達(dá)放電指令Pbat=Pd1S(:hal^_，其中是儲能系統(tǒng)最大的放電功率；若儲能不能進(jìn)行放電，則向儲能下達(dá)待機(jī)指令；
(2)若Pbat〈0，儲能處于放電狀態(tài)，則判斷儲能能否放電；
i)若儲能能進(jìn)行放電，則判斷增加儲能放電功率是否滿足調(diào)節(jié)要求，即判斷pM-pbat是否小于P—__，若滿足調(diào)節(jié)要求，則向儲能下達(dá)放電指令Pbat=PM- pbat，不滿足調(diào)節(jié)要求則向儲能下達(dá)放電指令Pbat=Pdl；^hal^_;
ii)若儲能不能進(jìn)行放電，則向儲能下達(dá)待機(jī)指令；
步驟4:若Pex〈0 ;判斷儲能雙向DC/DC變流器的狀態(tài)，Pbat>0代表儲能處于充電狀態(tài)，Pbat<0代表儲能處于放電狀態(tài)；
(1)若Pbat >0，儲能處于充電狀態(tài)，則判斷儲能能否進(jìn)行充電，即判斷儲能S0C是夠滿足充電條件；
i)若儲能能進(jìn)行充電，則判斷增加儲能充電功率是否滿足調(diào)節(jié)需求，即判斷Pbat_匕是否小于Pchargemax，若滿足調(diào)節(jié)需求，則向儲能下達(dá)充電指令Pbat=Pbat_ Pex，不滿足調(diào)節(jié)要求則向儲能下達(dá)充電指令Pbat=PA?g_x，其中是儲能系統(tǒng)最大的充電功率；
ii)若儲能不能進(jìn)行充電，則向儲能下達(dá)待機(jī)指令；
(2)若Pbat〈0，儲能處于放電狀態(tài)，則判斷減少儲能充電是否滿足要求，即判斷Pbat是否小于PM;
i)若pbat〈pM，則判斷儲能是否能進(jìn)行放電，即儲能S0C是夠滿足放電條件，若能進(jìn)行放電，則向儲能下達(dá)放電指令Pbat=Pbat_ ，若儲能不能進(jìn)行放電，則向儲能下達(dá)待機(jī)指令；
ii)若Pbat>PM，則判斷儲能是否能進(jìn)行充電，即判斷儲能S0C是夠滿足充電條件，若能進(jìn)行充電，則判斷儲能進(jìn)行充電是否能滿足調(diào)節(jié)需求，若儲能充電能滿足要求，則向儲能下達(dá)充電指令Pbat=- (Pex+Pbat)，若儲能充電不能滿足調(diào)節(jié)要求，則向儲能下達(dá)充電指令Pbat=Pchal^max;若儲能不能進(jìn)行放電，則向儲能下達(dá)待機(jī)指令。
[0010]本發(fā)明的直流微網(wǎng)系統(tǒng)中由發(fā)電單元、儲能系統(tǒng)、負(fù)載、運(yùn)行控制器、能量管理系統(tǒng)還有連接主網(wǎng)的雙向AC/DC變流器組成。其中發(fā)電單元由多種分布式電源組成，包括1kW模擬風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和20kW光伏發(fā)電池板系統(tǒng)組成，儲能系統(tǒng)由20kW*lh磷酸鐵鋰電池和儲能雙向DC/DC變換器組成；負(fù)載是由20kW負(fù)載DC/DC變換器和智能家居負(fù)載組成，直流微網(wǎng)和主網(wǎng)是通過一個50kW雙向AC/DC變流器進(jìn)行能量交換；可以最大限度地利用可再生能源發(fā)電，同時使直流微網(wǎng)最大限度就地平衡，從而有效減少與主網(wǎng)的功率交換，使直流微網(wǎng)穩(wěn)定尚效地運(yùn)行。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖；
圖2為本發(fā)明的流程圖A ;
圖3為本發(fā)明的流程圖B;
圖4為本發(fā)明的流程圖C。
【具體實施方式】
[0012]如圖1、2、3和4所示，本發(fā)明包括多種分布式電源，每種分布式電源的輸出端依次通過DC/DC變換器和分布式電源側(cè)直流斷路器接入直流母線；直流母線通過電網(wǎng)并網(wǎng)側(cè)直流斷路器連接雙向AC/DC變流器，雙向AC/DC變流器依次通過變壓器和并網(wǎng)點開關(guān)接入大電網(wǎng)；直流母線依次通過負(fù)載側(cè)直流斷路器和負(fù)載DC/DC變換器連接智能家居負(fù)載，為智能家居負(fù)載提供電能；還包括智能管理器，智能管理器分別連接雙向AC/DC變流器、每個分布式電源、與每個分布式電源相連的DC/DC變換器和分布式電源側(cè)直流斷路器；所述的智能管理器包括能量管理系統(tǒng)和運(yùn)行控制器，所述的能量管理系統(tǒng)用于進(jìn)行電能量計費、微電網(wǎng)調(diào)度管理、微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控SCADA、信息管理以及微電網(wǎng)電能質(zhì)量檢測與治理，還用于實時數(shù)據(jù)服務(wù)、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)、圖形界面服務(wù)、通用報表服務(wù)、權(quán)限管理服務(wù)、通用告警服務(wù)、通用計算服務(wù)；所述的運(yùn)行控制器用于協(xié)調(diào)系統(tǒng)的有效運(yùn)行，并制定優(yōu)化控制策略，其中，優(yōu)化控制策略包括并網(wǎng)時制定并網(wǎng)運(yùn)行控制策略、離網(wǎng)時制定離網(wǎng)運(yùn)行控制策略以及并離網(wǎng)切換過程中制定并離網(wǎng)切換控制策略。
[0013]所述的多種分布式電源分別為:光伏電池板、模擬風(fēng)機(jī)及控制系統(tǒng)和磷酸鐵鋰電池。
[0014]所述的光伏電池板通過光伏DC/DC變換器連接光伏發(fā)電側(cè)直流斷路器，并接入直流母線；所述的光伏DC/DC變換器，用于實現(xiàn)太陽能電池板的輸出最大功率跟蹤，提高太陽能利用效率。
[0015]所述的模擬風(fēng)機(jī)及控制系統(tǒng)通過風(fēng)機(jī)發(fā)電側(cè)直流斷路器接入直流母線。
[0016]所述的磷酸鐵鋰電池通過儲能雙向DC/DC變換器連接磷酸鐵鋰電池發(fā)電側(cè)直流斷路器，并接入直流母線；所述的儲能雙向DC/DC變換器整個直流微網(wǎng)系統(tǒng)提供電壓支撐。
[0017]一種基于直流微網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)自平衡控制策略，包括以下步驟:
步驟1:通過外圍檢測設(shè)備檢測儲能雙向DC/DC變換器運(yùn)行功率、光伏DC/DC變換器輸出功率、模擬風(fēng)機(jī)輸出功率、雙向AC/DC變換器運(yùn)行功率、負(fù)載DC/DC變換器運(yùn)行功率；
步驟2:判斷雙向AC/DC變換器與網(wǎng)側(cè)的交換功率ΡΜ，ΡΜ>0代表從電網(wǎng)吸收功率，PM〈0代表向電網(wǎng)輸出功率；
步驟3:若PM>0 ;判斷儲能雙向DC/DC變流器的狀態(tài)，Pbat>0代表儲能處于充電狀態(tài)，Pbat<0代表儲能處于放電狀態(tài)；
(1)若Pbat>0，儲能處于充電狀態(tài)，則判斷減少儲能充電是否滿足要求，即判斷Pbat是否大于PM;
i)若Pbat>PM，則判斷儲能是否能進(jìn)行充電，即儲能電池的SOC是否滿足充電條件，若能進(jìn)行充電，則向儲能下達(dá)充電指令Pbat=Pbat_ ，若儲能不能進(jìn)行充電，則向儲能下達(dá)待機(jī)指令；
ii)若pbat〈pM，則判斷儲能是否能進(jìn)行放電，即判斷儲能SOC是否滿足放電條件，若能進(jìn)行放電，則判斷儲能進(jìn)行放電是否能滿足調(diào)節(jié)需求，若儲能放電能滿足調(diào)節(jié)要求，則向儲能下達(dá)放電指令Pbat=PM_ Pbat，若儲能放電不能滿足調(diào)節(jié)需求，則向儲能下達(dá)放電指令Pbat=Pd1S(:hal^_，其中是儲能系統(tǒng)最大的放電功率；若儲能不能進(jìn)行放電，則向儲能下達(dá)待機(jī)指令；
(2)若Pbat〈0，儲能處于放電狀態(tài)，則判斷儲能能否放電；
i)若儲能能進(jìn)行放電，則判斷增加儲能放