[發(fā)明專利]一種微電網(wǎng)智能控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310010606.9
• 申請日: 2013-01-12
• 公開（公告）號: CN103078407A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜貴平;陳爽
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電網(wǎng)控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微電網(wǎng)智能控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著石油、煤炭等資源儲量的不斷下降，世界范圍內(nèi)的能源供應(yīng)持續(xù)緊張，開發(fā)利用清潔高效的可再生能源成為解決未來能源問題的主要出路。目前應(yīng)用較為廣泛的幾種新能源包括太陽能、風(fēng)能、燃料電池等，均為分布式電源（Distributed?Energy?Resources，DER），相應(yīng)的一些發(fā)電技術(shù)稱為分布式發(fā)電技術(shù)（Distributed?Generation，DG）。將分布式發(fā)電技術(shù)與大電網(wǎng)相結(jié)合，被國內(nèi)外許多專家學(xué)者認(rèn)為是降低能耗、提高電力系統(tǒng)安全性和靈活性的主要方式，但分布式發(fā)電技術(shù)對大電網(wǎng)的影響卻是一個不得不考慮的重要問題。為了能充分利用分布式發(fā)電所帶來的經(jīng)濟(jì)效益，同時提高可靠性，并盡量減少其對主網(wǎng)的沖擊，微電網(wǎng)（microgrid）的概念被提了出來。

微電網(wǎng)是規(guī)模較小的獨(dú)立分散系統(tǒng)，采用大量的現(xiàn)代電力技術(shù)，將燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)電、光伏發(fā)電，燃料電池及儲能設(shè)備等合并在一起，直接接在用戶側(cè)。對于大電網(wǎng)而言，微電網(wǎng)可被視為電網(wǎng)中的一個可控單元，它可以在數(shù)秒鐘內(nèi)動作以滿足外部輸配電網(wǎng)絡(luò)的需求；另一方面，微電網(wǎng)還可滿足用戶的特定需求，如提高本地可靠性、保持本地電壓穩(wěn)定、通過利用余熱提高能量利用效率及提供不間斷電源等。微電網(wǎng)和大電網(wǎng)通過能量交換，二者互為備用，從而大大提高供電可靠性。

微電網(wǎng)具備智能性、靈活性、環(huán)保以及能量利用的多元化等優(yōu)點(diǎn)，勢必將成為未來電網(wǎng)的重要發(fā)展方向。在我國，有關(guān)分布式能源系統(tǒng)的集成及控制研究與發(fā)達(dá)國家相比還有很大的差距，一些高校和研究機(jī)構(gòu)的研究工作多集中于單個分布式發(fā)電設(shè)備和電站系統(tǒng)等硬件的研制，或者小型獨(dú)立風(fēng)力發(fā)電/太陽能發(fā)電/柴油機(jī)系統(tǒng)集成。但從微電網(wǎng)角度出發(fā)，對基于風(fēng)能、太陽能、燃料電池等分布式發(fā)電單元與負(fù)載、儲能環(huán)節(jié)構(gòu)成的微網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行與控制理論、最佳匹配控制策略，并且考慮可再生能源發(fā)電電源和負(fù)載隨機(jī)性的條件下，微網(wǎng)系統(tǒng)在線智能控制系統(tǒng)的研究還涉足很少，這嚴(yán)重阻礙我國分布式能源系統(tǒng)的推廣應(yīng)用和有關(guān)產(chǎn)業(yè)的做大做強(qiáng)。因此研究開發(fā)更加網(wǎng)絡(luò)化和智能化的微電網(wǎng)實時在線智能控制系統(tǒng)，將EMS系統(tǒng)與WEB相融合，提高系統(tǒng)的擴(kuò)展性和兼容性，具有較高的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種微電網(wǎng)智能控制系統(tǒng)，能夠為包括光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、燃料電池發(fā)電等分布式電源和蓄電池儲能單元提供監(jiān)視和控制功能。本發(fā)明的微電網(wǎng)智能控制系統(tǒng)包括微電網(wǎng)能量管理單元、中央控制單元和分布式控制單元，該微電網(wǎng)智能控制系統(tǒng)可以對整個微電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，并根據(jù)當(dāng)前微電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，采用微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行與控制理論，選擇最佳匹配控制策略，針對分布式電源不同的特點(diǎn)，對微電網(wǎng)能量供給進(jìn)行智能控制，充分發(fā)揮微電網(wǎng)低碳、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢。本發(fā)明采用分層的方式來架構(gòu)系統(tǒng)，通過將整個系統(tǒng)分為不同的邏輯塊，細(xì)化了系統(tǒng)功能，大大降低了系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)的成本。

本發(fā)明是通過下述方案予以實現(xiàn)的：

一種微電網(wǎng)智能控制系統(tǒng)，包括微電網(wǎng)能量管理單元、中央控制單元以及分布式控制單元；所述中央控制單元分別與微電網(wǎng)能量管理單元和分布式控制單元連接；所述微電網(wǎng)能量管理單元用于實現(xiàn)微電網(wǎng)最優(yōu)的能量匹配；所述中央控制單元根據(jù)微電網(wǎng)能量管理單元的綜合運(yùn)行控制指令下達(dá)指令給分布式控制單元；所述分布式控制單元控制發(fā)電單元或儲能裝置的工作。

????所述微電網(wǎng)能量管理單元接受電網(wǎng)調(diào)度/控制指令，并根據(jù)當(dāng)前微電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)以及各分布式發(fā)電單元的特點(diǎn)，通過優(yōu)化計算形成中央控制單元的綜合運(yùn)行控制指令，同時收集處理各分布式控制單元上傳的各子系統(tǒng)運(yùn)行信息，評估當(dāng)前微電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。

????所述微電網(wǎng)能量管理單元為微電網(wǎng)調(diào)度控制中心提供數(shù)據(jù)管理、監(jiān)視、控制和優(yōu)化，保障微電網(wǎng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行；

所述中央控制單元完成微電網(wǎng)運(yùn)行控制和模式切換；通過接收微電網(wǎng)能量管理單元的綜合運(yùn)行控制指令，轉(zhuǎn)換成各子系統(tǒng)指令，下發(fā)給分布式控制單元執(zhí)行，實現(xiàn)并/離網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行；同時采集各分布式控制單元的實時運(yùn)行數(shù)據(jù)，并上傳至微電網(wǎng)能量管理單元；

所述分布式控制單元接受并執(zhí)行中央控制單元下達(dá)的指令，控制發(fā)電單元或儲能裝置投入或停止運(yùn)行，投入或切除負(fù)荷；并將各子系統(tǒng)運(yùn)行信息實時上傳至中央控制單元。