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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(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

摘要：本發(fā)明公開(kāi)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(kāi)的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，包括電源模塊、負(fù)荷模塊、儲(chǔ)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(fù)荷模塊、3—儲(chǔ)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(fù)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(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)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(shí)施例1：

參閱圖1、圖2和圖3，本實(shí)施例公開(kāi)的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)包括至少一個(gè)以上電源模塊1、負(fù)荷模塊2、儲(chǔ)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(cè)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(fù)荷模塊2包括可控直流負(fù)荷21及與其相連的可控型單向DC/DC變換器22;所述的儲(chǔ)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(fù)荷模塊2和儲(chǔ)能模塊3通過(guò)智能直流微電網(wǎng)連接功率電路5相互連接，實(shí)現(xiàn)電能流動(dòng)。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(guò)智能直流微電網(wǎng)通信總線6實(shí)現(xiàn)電源模塊1、負(fù)荷模塊2、儲(chǔ)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(cè)和優(yōu)化控制模塊運(yùn)行于監(jiān)控模塊7上，實(shí)現(xiàn)智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)優(yōu)化和預(yù)測(cè)控制。所述智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通過(guò)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(yùn)行狀態(tài)的控制。

所述智能直流微電網(wǎng)預(yù)測(cè)和優(yōu)化控制模塊獲取外部信息，包括天氣信息，電價(jià)信息和歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)等，并通過(guò)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(fù)荷模塊2、儲(chǔ)能模塊3和可控型雙向DC/AC控制器實(shí)時(shí)狀態(tài)和設(shè)備信息等。智能直流微電網(wǎng)預(yù)測(cè)和優(yōu)化控制模塊根據(jù)獲得的信息，運(yùn)行基于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行總損耗最小的優(yōu)化算法得到實(shí)時(shí)控制指令和對(duì)未來(lái)三小時(shí)內(nèi)的預(yù)測(cè)控制指令。智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信正?？捎脮r(shí)，電源模塊1、負(fù)荷模塊2和儲(chǔ)能模塊3獲得實(shí)時(shí)信息并按照實(shí)時(shí)控制指令運(yùn)行，并更新存儲(chǔ)預(yù)測(cè)控制指令;微電網(wǎng)通信異常時(shí)，無(wú)法獲得實(shí)時(shí)控制指令，或者獲得的控制指令明顯錯(cuò)誤時(shí)，按照電源模塊1、負(fù)荷模塊2和儲(chǔ)能模塊3已存儲(chǔ)的預(yù)測(cè)控制指令運(yùn)行，等待通信恢復(fù)后，重新更新為實(shí)時(shí)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(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)補(bǔ)償因?yàn)橛?jì)算誤差和外部擾動(dòng)產(chǎn)生的功率誤差，通過(guò)向大電網(wǎng)釋放功率或者吸收功率來(lái)保持智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)功率平衡，并根據(jù)實(shí)際狀態(tài)進(jìn)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(kuò)展，可實(shí)現(xiàn)即插即用(Plug-and-Play)。擴(kuò)展模塊可以是電源模塊1、負(fù)荷模塊2或者儲(chǔ)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(diǎn)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(shí)鐘校對(duì)，保持時(shí)間一致。新接入的模塊向智能直流微電網(wǎng)預(yù)測(cè)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(cè)和優(yōu)化控制模塊算法的元素集合。新接入的模塊進(jìn)行功率電路初始化，完成故障繼電器開(kāi)關(guān)自檢和電容預(yù)充電。下一個(gè)控制周期開(kāi)始，智能直流微電網(wǎng)預(yù)測(cè)和優(yōu)化控制模塊即可將該擴(kuò)展模塊加入預(yù)測(cè)和優(yōu)化控制計(jì)算，并向該擴(kuò)展模塊發(fā)送實(shí)時(shí)控制指令和預(yù)測(cè)控制指令。此后，新加入的模塊開(kāi)始正常地運(yùn)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(cè)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(fù)荷模塊2、儲(chǔ)能模塊3和并網(wǎng)控制器的模塊運(yùn)行實(shí)時(shí)信息。

步驟二：智能直流微電網(wǎng)預(yù)測(cè)和優(yōu)化控制模塊使用預(yù)測(cè)和優(yōu)化控制算法生成預(yù)測(cè)優(yōu)化指令和實(shí)時(shí)優(yōu)化指令，并通過(guò)CAN總線通信模塊下發(fā)給電源模塊1、負(fù)荷模塊2和儲(chǔ)能模塊3。CAN總線通信具有良好的雙向通信能力、簡(jiǎn)單易擴(kuò)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(kuò)展。

步驟三：檢測(cè)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?？捎脮r(shí)，電源模塊1、負(fù)荷模塊2和儲(chǔ)能模塊3接受并執(zhí)行實(shí)時(shí)控制指令，同時(shí)接收并存儲(chǔ)預(yù)測(cè)控制指令;智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信異常時(shí)，電源模塊1、負(fù)荷模塊2和儲(chǔ)能模塊3提取已儲(chǔ)存的預(yù)測(cè)控制指令，并按照預(yù)測(cè)控制指令運(yùn)行，同時(shí)報(bào)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(chǔ)存的預(yù)測(cè)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(fù)荷模塊2、儲(chǔ)能模塊3和并網(wǎng)控制器分別在實(shí)時(shí)控制指令的控制下獨(dú)立運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)分布式控制的優(yōu)點(diǎn)，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(fù)荷模塊2、儲(chǔ)能模塊3和并網(wǎng)控制器自身集成的電壓電流傳感器測(cè)量得到模塊運(yùn)行實(shí)時(shí)信息，并傳輸給智能直流微電網(wǎng)預(yù)測(cè)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(shí)現(xiàn)持續(xù)可靠、高效和安全地運(yùn)行。

以上所述的具體描述，對(duì)發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

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