[發明專利]一種微電網分布式電源分層協調控制系統和方法

有效

• 申請號: 201210249714.7
• 申請日: 2012-07-18
• 公開（公告）號: CN102832706A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 李衛良;宋杰;楊永標;黃莉;黃堃;陳璐
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00;H02J3/38
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及微電網運行控制技術，具體涉及一種微電網分布式電源分層協調控制系統和方法。

背景技術

微電網（Micro-Grid）也譯為微網，是一種新型網絡結構，是一組微電源、負荷、儲能系統和控制裝置構成的系統單元。微電網是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統，既可以與外部電網并網運行，也可以孤立運行。微電網是相對傳統大電網的一個概念，系指多個分布式電源及其相關負載按照一定的拓撲結構組成的網絡，并通過靜態開關關聯至常規電網。開發和延伸微電網能夠充分促進分布式電源與可再生能源的大規模接入，實現對負荷多種能源形式的高可靠供給，是實現主動式配電網的一種有效方式，是傳統電網向智能電網過渡。

微電網是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監控、保護裝置匯集而成的小型發配電系統。微電網中的電源多為容量較小的分布式電源，即含有電力電子接口的小型機組，包括微型燃氣輪機、燃料電池、光伏電池、小型風力發電機組以及超級電容、飛輪及蓄電池等儲能裝置。它們接在用戶側，具有成本低、電壓低以及污染小等特點。

微電網能夠有效、低成本地解決分布式能源、負荷及儲能等在高滲透率情況下與配電網運行可靠性問題，并滿足對特定用戶的特質性用電要求，有利于推動分布式電源的開發與利用，提高能源綜合利用效益，確保電網安全可靠。

不同形式的微電網具有不同的電源特性和負荷特性，其運行方式及運行特性與傳統電網有著極大的不同，如太陽能、風能發電，由于自然條件的限制，體現出間隙性、隨機性；這些分布式電源的并入電網的方式也是以電力電子器件居多，電力電子器件的控制特性與常規開關、斷路器的分斷特性不同。分布式電源主要面向于低壓用戶側，就地為當地用電負荷服務，負荷也體現出眾多的不同應用特性。

由于其分布式電源和負荷的不同特性，在微電網運行控制方面，需要針對分布式電源特性和負荷特性的運行控制系統。一些微電網運行控制系統在示范工程中得到了應用，但基本沿襲原先配網管理系統的方式，未能系統性地結合不同分布式電源的發電特性，導致微電網的優勢得不到發揮，能量得不到有效利用和優化，一定程度上制約了分布式電源的推廣和應用。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種微電網分布式電源分層協調控制系統和方法，針對不同分布式電源發電特性和并網方式，提出微電網分布式電源分層協調控制系統和方法，進行微電網分布式電源的運行控制。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

一種微電網分布式電源分層協調控制系統，所述系統包括分散控制層、就地協調層和遠程管理層；分散控制層的控制器采集信息并將控制器信息上傳給就地協調層的就地協調控制器，再通過所述就地協調控制器上傳給遠程管理層的采集服務器；所述遠程管理層的工作站下達計劃運行指令給就所述就地控制器，由所述就地控制器進行協調控制，下達計劃運行指令給所述控制器。

所述控制器信息包括所述控制器的運行模式、電壓、電流、有功功率、無功功率和頻率，所述計劃運行指令包括計劃發電指令和控制指令。

所述分散控制層包括控制器，所述控制器包括分布式電源控制器、儲能電池控制器、負荷控制器和離網/并網控制器，所述分布式電源控制器包括太陽能發電控制器和風能發電控制器。

所述太陽能發電控制器包括DC/AC能量轉換模塊、濾波模塊、傳感器模塊、A/D轉換模塊、CPU處理模塊、存儲器模塊、顯示模塊、通信模塊和控制輸出模塊；太陽能電池直流電經過所述DC/AC能量轉換模塊、所述濾波模塊轉換為公用電網電源；所述傳感器模塊采集所述DC/AC能量轉換模塊的電壓和電流信號，所述A/D轉換模塊將所述DC/AC能量轉換模塊的電壓和電流信號轉換為數字信號，并輸入所述CPU處理模塊進行數字信號處理，分別通過控制輸出模塊和顯示模塊對所述DC/AC能量轉換模塊進行控制和顯示，所述太陽能發電控制器通過通信模塊進行通信。

所述風能發電控制器包括AC/DC/AC能量轉換模塊、濾波模塊、傳感器模塊、A/D轉換模塊、CPU處理模塊、存儲器模塊、顯示模塊、通信模塊和控制輸出模塊；風力發電機的電能經過所述AC/DC/AC能量轉換模塊、所述濾波模塊轉換為公用電網電源；所述傳感器模塊采集所述AC/DC/AC能量轉換模塊的電壓和電流信號，所述A/D轉換模塊將所述AC/DC/AC能量轉換模塊的電壓和電流信號轉換為數字信號，并輸入所述CPU處理模塊進行數字信號處理，分別通過所述控制輸出模塊和顯示模塊對所述AC/DC/AC能量轉換模塊進行控制和顯示；所述風能發電控制器通過通信模塊進行通信。