微電網智能中央策略控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微電網智能中央策略控制系統(tǒng)，包括：微電網電氣系統(tǒng)，其包括：分布式發(fā)電單元、儲能單元、環(huán)境監(jiān)測單元、模擬負荷單元、實際負荷單元、通信網絡單元、中央策略控制單元；微電網策略控制系統(tǒng)，其包括：信息采集系統(tǒng)單元和中央控制處理單元。本發(fā)明通過微電網智能中央策略控制系統(tǒng)，實現對微電網發(fā)電設備、用電設備、用電質量三者整體控制、協調與優(yōu)化，包括間歇性能源發(fā)電計劃、負荷用電計劃、負荷控制、儲能、柴油機發(fā)電計劃等，能夠實現系統(tǒng)應急用電控制、自動并/離網切換控制，防逆流控制，黑啟動控制，削峰填谷、時移等功能，在通訊方面，增加了智能通訊檢測技術，以及通道熱備冗余技術，保證通訊的穩(wěn)定性、可靠性。
【專利說明】微電網智能中央策略控制系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于新能源發(fā)電【技術領域】，涉及一種微電網智能中央策略控制系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]隨著國民經濟的不斷發(fā)展，電力需求的迅速增長，傳統(tǒng)電網模式存在的成本高、運行維護難度大等弊端日益突出。為了更好地適應用戶越來越高的用電安全和可靠性要求，以及多樣化供電需求，近幾年分布式發(fā)電模式越來越受到重視。
[0003]微電網主要是指由分布式發(fā)電裝置、儲能環(huán)節(jié)以及本地負荷組成的(小型)配電子網，而分布式發(fā)電則更傾向于利用新型可再生能源(風能和太陽能等)。
[0004]微電網系統(tǒng)通過分布式發(fā)電和輸配電技術，為可再生能源發(fā)電的接入提供了另外一條解決途徑，而同時又可以作為堅強智能電網體系的有機組成部分，通過優(yōu)勢互補實現更顯著的經濟和環(huán)境效益。
[0005]微電網智能中央策略控制系統(tǒng)是微電網的核心，對整個微電網的運行過程、狀態(tài)、實時數據進行監(jiān)控，并根據實際情況或控制策略自動實現系統(tǒng)實時控制，是微電網系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠、高效運行的基礎。
[0006]微電網中包含了多種電力負荷，系統(tǒng)按照這些電力負荷重要程度和供電可靠性的要求進行分級，可分為一級負荷、二級負荷、三類負荷等，重要等級依次降低。
[0007]微電網中還包括對母線、開關、輸電線路、設備進行保護的繼電保護裝置，電能表進行電能計量和確保電網安全運行的裝置和單元，接觸器、靜態(tài)開關、開關、刀閘與控制部分結合，形成微電網能量管理與控制的執(zhí)行單元的一部分。
[0008]微電網智能中央策略控制系統(tǒng)是微電網系統(tǒng)的控制核心，它的穩(wěn)定運行和智能化，將很大程度上決定了整個系統(tǒng)是否穩(wěn)定性、安全、高效的運行。


【發(fā)明內容】

[0009](一)要解決的技術問題
[0010]本發(fā)明要解決的技術問題是:如何提供一種穩(wěn)定運行和智能化的微電網智能中央策略控制系統(tǒng)，從而使得整個微電網系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、高效的運行。
[0011](二)技術方案
[0012]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種微電網智能中央策略控制系統(tǒng)，其包括:微電網電氣系統(tǒng)，其包括:分布式發(fā)電單元、儲能單元、環(huán)境監(jiān)測單元、模擬負荷單元、實際負荷單元、通信網絡單元、中央策略控制單元；微電網策略控制系統(tǒng)，其包括:信息采集系統(tǒng)單元和中央控制處理單元。
[0013]優(yōu)選地，所述信息采集系統(tǒng)單元包括:分布式發(fā)電單元信息采集系統(tǒng)模塊，用于監(jiān)測各種分布式電源的電壓、電流、有功功率、無功功率、系統(tǒng)頻率、工作狀態(tài)以及功率因數，并向所述微電網策略控制系統(tǒng)傳遞信息；儲能單元信息采集系統(tǒng)模塊，用于監(jiān)測儲能單元中蓄電池、超級電容、飛輪、空氣壓縮的參數及其工作狀態(tài)，并向所述微電網策略控制系統(tǒng)傳遞信息；網絡單元信息采集模塊，用于根據通信物理連接對網絡通信狀態(tài)、網絡資源使用情況進行判斷，做出網絡通訊狀態(tài)評估，判斷是否采用熱備冗余系統(tǒng)使通訊正常進行。
[0014]優(yōu)選地，所述中央控制處理單元包括:微電網功率預測模塊，用于實時氣象站、氣象數據庫、專家系統(tǒng)、人工神經網絡、間歇式發(fā)電設備、儲能系統(tǒng)功率出力預估，對微電網中各種新能源發(fā)電設備進行短時間、長時間功率出力預測；微電網負荷預測模塊，用于負荷預測專家系統(tǒng)、模糊控制技術、時間序列對微電網中不同級別負荷超短周期、短周期、長周期耗能預測；微電網實時在線狀態(tài)檢測模塊，用于對微電網電氣系統(tǒng)中各類設備的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、諧波、閃變、設備各開關狀態(tài)、設備運行狀態(tài)進行檢測；微電網系統(tǒng)決策分析模塊，用于在各種狀態(tài)統(tǒng)計的基礎上，進行微電網的控制分析、故障分析、穩(wěn)定性分析、電能質量分析，高效性分析，保證整個系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運行；微電網多目標優(yōu)化綜合能量管理控制模塊，用于依據微電網不同的運行模式和控制要求，在微電網關鍵發(fā)電設備狀態(tài)估計與分析基礎上，分析、決策微電網系統(tǒng)不同工作模式下間歇性能源與穩(wěn)定性能源聯合控制策略、系統(tǒng)性能指標三者之間的關系，按照微電網控制目標對各發(fā)電單元給出明確的控制指標，對整個微電網內部所有設備進行綜合控制，實現微電網的最優(yōu)狀態(tài)運行；微電網防逆流控制模塊，在系統(tǒng)設備最優(yōu)運行條件下，無級調節(jié)各發(fā)電設備的輸出功率。
[0015]優(yōu)選地，所述中央控制處理單元還包括:系統(tǒng)緊急控制模塊，用于處理微電網緊急故障，具有危險自動預警和輔助決策、緊急控制功能；系統(tǒng)黑啟動模塊，用于系統(tǒng)故障自我排除后，進行自行啟動，實現系統(tǒng)自愈。
[0016]優(yōu)選地，所述中央控制處理單元還具備:微電網黑啟動控制功能、系統(tǒng)緊急控制功能、手動控制與自動控制功能、接受電網整體調度控制，具備與專業(yè)電網遠傳、遠動設備接□。
[0017]優(yōu)選地，還包括:人機交互模塊，用于在微電網運行過程中，將數據通過數據網絡傳輸到遠程的監(jiān)控中心計算機屏幕上。
[0018](三)有益效果
[0019]根據本發(fā)明提供的微電網智能中央策略控制系統(tǒng)，實現對微電網發(fā)電設備、用電設備、用電質量三者整體控制、協調與優(yōu)化，包括間歇性能源發(fā)電計劃、負荷用電計劃、負荷控制、儲能、柴油機發(fā)電計劃等，能夠實現系統(tǒng)應急用電控制、自動并/離網切換控制，防逆流控制，黑啟動控制，削峰填谷、時移等功能，在通訊方面，增加了智能通訊檢測技術，以及通道熱備冗余技術，保證通訊的穩(wěn)定性、可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明提供的微電網智能中央策略控制系統(tǒng)所應用的微電網結構示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明提供的微電網智能中央策略控制系統(tǒng)結構示意圖；
[0022]圖3是本發(fā)明提供的微電網多目標優(yōu)化控制與協調控制流程示意圖。

【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0024]本發(fā)明提供的微電網智能中央策略控制系統(tǒng)是微電網正常運行的控制中樞。它可以使用通用的MODBUS、CANU03或其他通用協議連接微電網中發(fā)電設備、儲能設備、負荷、繼電保護、輸電線路、各類開關等，并通過101、104協議與大電網的能量調度系統(tǒng)之間交換信息，實現對微電網運行的監(jiān)控、數據遠傳以及多目標綜合最優(yōu)控制。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明提供的微電網智能中央策略控制系統(tǒng)所應用的微電網除包括一些常規(guī)系統(tǒng)外，還包括間隙性發(fā)電單元發(fā)電計劃、負荷用電計劃、儲能發(fā)電計劃、柴油發(fā)電機發(fā)電計劃、超級電容發(fā)電計劃、微型氣燃機發(fā)電計劃、智能通訊檢測系統(tǒng)、微電網的黑啟動、系統(tǒng)緊急控制。
[0026]如圖2所示，本發(fā)明提供的微電網智能中央策略控制系統(tǒng)要對圖1所示的復雜系統(tǒng)進行控制，其包括微電網電氣系統(tǒng)和微電網策略控制系統(tǒng)。
[0027]所述微電網電氣系統(tǒng)包括分布式發(fā)電單元、儲能單元、環(huán)境監(jiān)測單元、模擬負荷單元、實際負荷單元、通信網絡單元、中央策略控制單元。
[0028]所述微電網策略控制系統(tǒng)包括信息采集系統(tǒng)和中央控制處理單元。其中，所述信息米集系統(tǒng)單兀包括:
[0029]分布式發(fā)電單元信息采集系統(tǒng)模塊:用于監(jiān)測各種分布式電源的電壓、電流、有功功率、無功功率、系統(tǒng)頻率、工作狀態(tài)以及功率因數，并向微電網控制系統(tǒng)傳遞信息；
[0030]儲能單元信息采集系統(tǒng)模塊:用于監(jiān)測儲能單元中蓄電池、超級電容、飛輪、空氣壓縮等儲能設備的參數及其工作狀態(tài)，并向微電網控制系統(tǒng)傳遞信息；
[0031]網絡單元信息采集模塊:主要對網絡通信狀態(tài)、網絡資源使用情況、根據通信物理連接判斷做出網絡通訊狀態(tài)評估，判斷是否采用熱備冗余系統(tǒng)，保證通訊正常。
[0032]所述中央控制處理單元包括:
[0033]微電網功率預測模塊:應用模塊包括但不限于實時氣象站、氣象數據庫、專家系統(tǒng)、人工神經網絡、間歇式發(fā)電設備、儲能系統(tǒng)功率出力預估，對微電網中各種新能源發(fā)電設備進行短時間、長時間功率出力預測；
[0034]微電網負荷預測模塊:應用模塊包括但不限于負荷預測專家系統(tǒng)、模糊控制技術、時間序列對微電網中不同級別負荷超短周期、短周期、長周期耗能預測；
[0035]微電網實時在線狀態(tài)檢測模塊:應用包括對微電網電氣系統(tǒng)中各類設備的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、諧波、閃變、設備各開關狀態(tài)、設備運行狀態(tài)進行檢測；
[0036]微電網系統(tǒng)決策分析模塊:在各種狀態(tài)統(tǒng)計的基礎上，進行微電網的控制分析、故障分析、穩(wěn)定性分析、電能質量分析，高效性分析，保證整個系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運行；
[0037]微電網多目標優(yōu)化運行于綜合能量管理控制模塊:依據微電網不同的運行模式(并網/離網)和控制要求，在微電網關鍵發(fā)電設備狀態(tài)估計與分析基礎上，分析、決策微電網系統(tǒng)不同工作模式下間歇性能源與穩(wěn)定性能源(儲能、柴油發(fā)電機、微型氣燃機等)聯合控制策略、系統(tǒng)性能指標三者之間的關系，按照微電網控制目標(電網公共接入點、間歇性能源波動、負荷跟蹤等)對各發(fā)電單元給出明確的控制指標，對整個微電網內部所有設備進行綜合控制，實現微電網的最優(yōu)狀態(tài)運行；
[0038]微電網防逆流分析模塊:在現階段很多地區(qū)無法實現微電網逆向上網，即多余電力無法反饋到電網，微電網防逆流控制模塊可以實現在系統(tǒng)設備最優(yōu)運行條件下，無級調節(jié)各發(fā)電設備的輸出功率，確保對大電網無逆流現象發(fā)生。
[0039]此外，中央控制處理單元還具備靈活的儲能、柴油發(fā)電機、微型氣燃機等穩(wěn)定性能源控制模塊，在系統(tǒng)控制策略的基礎上，分析儲能、柴油發(fā)電機、微型氣燃機單元運行狀態(tài)和運行特性，未來規(guī)定時間負荷預測和間歇性能源出力情況，以及備用電源需求，按照協調運行的原則，確定如何控制儲能、柴油發(fā)電機或微型氣燃機進行動態(tài)地能量控制，實現微電網穩(wěn)定運行以及最優(yōu)的能量利用。
[0040]具體的，在微電網智能中央策略控制系統(tǒng)中，所述耗電大負荷一般指消耗功率大于微電網總容量5%的負載。
[0041]具體的，在微電網智能中央策略控制系統(tǒng)中，所述超短期負載預測和發(fā)電預測以分鐘為單位、短周期負載預測和發(fā)電預測以小時為單位、長周期負載預測和發(fā)電預測以天為單位。
[0042]具體的，在微電網智能中央策略控制系統(tǒng)中，所述中央控制處理單元還具備:微電網黑啟動控制功能、系統(tǒng)緊急控制功能、手動控制與自動控制功能、接受電網整體調度控制，具備與專業(yè)電網遠傳、遠動設備接口。
[0043]具體的，在微電網智能中央策略控制系統(tǒng)中，所述微電網電氣系統(tǒng)和微電網策略控制系統(tǒng)構成了一整套自治、自愈電網系統(tǒng)，即可以與大電網并網運行，也可以獨立大電網孤島運行，可以在無人值守狀態(tài)下工作，可以實現自動與人工干預相結合的運行模式。
[0044]根據本實施例，微電網智能中央策略控制系統(tǒng)可以包括信息采集單元、通訊網絡和中央控制處理單元，各部分所對應的功能模塊及工作原理如下:
[0045]信息采集系統(tǒng)單元:
[0046]信息采集系統(tǒng)單元包括采集微電網中各單元的電氣參數、狀態(tài)信息、故障信息、大電網能量管理調度信息以及環(huán)境氣象信息。后面兩個信息主要考慮到微電網中的負荷預測、負荷控制、微電網能量輸出管理和受氣象影響比較大的發(fā)電裝置，如光伏和風電等。
[0047]微電網內部各單元包括發(fā)電單元、儲能單元、繼電器、開關、繼電保護裝置、負荷單元、整流器或變流器、輸電線路監(jiān)控等裝置。
[0048]針對這些設備和單元，信息采集系統(tǒng)單元中集成的傳感器將檢測這些單元的電壓、電流、有功功率、無功功率、系統(tǒng)頻率、功率因數、諧波、閃變等信息，儲能系統(tǒng)還包括單體電池的電壓、電流、溫度、系統(tǒng)的SOC和壽命預測信息等，設備狀態(tài)(設備啟停、開關閉合或斷開)信息等，然后通過局域網將這些數據輸入到微電網智能中央策略控制系統(tǒng)中的實時數據庫，參見圖1。
[0049]通訊網絡:
[0050]通訊網絡包括兩個部分，一部分是微電網內部局域網，另一部為與大電網或更高調度系統(tǒng)的對外通訊網絡。
[0051]通訊網絡主要負責將信息采集單元采集的信息通過網絡設備和網絡鏈路傳遞到控制系統(tǒng)，或將控制信息、電網信息下傳到被控單元，系統(tǒng)支持本地監(jiān)控與遠程登錄web瀏覽。
[0052]通訊傳輸的協議采用通用協議包含但不限于M0DBUS、現場總線、以太網、103或電力規(guī)約，不通協議設備接入后可通過網絡通訊模塊將協議轉換成標準協議。物理鏈路上可以是有線方式和無線方式。
[0053]通訊物理鏈路具備熱備冗余，一旦系統(tǒng)檢測到物理斷開，將快速切換到熱備冗余線路，保證設備通訊可靠正常，同時上位機監(jiān)控會接收到故障線路的報警。
[0054]中央控制處理單元:
[0055]微電網智能中央策略控制系統(tǒng)的中央控制處理單元通過通訊網絡接受到各單元的檢測信息，然后系統(tǒng)嵌入式軟件將根據這些信息進行分析和儲存。中央控制處理單元可以包括:
[0056]微電網功率預測模塊:對中央控制器提供分鐘級、小時級的微電網功率預測。由于風能、太陽能等可再生能源屬于受天氣條件影響較大的發(fā)電系統(tǒng)，因此，在微電網運行過程中，必須重視這些新能源的功率出力情況，比便及早采取控制措施，保證供電的可靠性。
[0057]儲能系統(tǒng)、超級電容、柴油發(fā)電機、微型氣燃機等新能源發(fā)電系統(tǒng)相對穩(wěn)定，可以通過檢測重要參數進行發(fā)電計劃的預測。
[0058]在微電網功率預測模塊中應用了最新的數字氣象數據庫，專家系統(tǒng)，采用了模糊控制等算法，形成了一套完整的數據解析、數據分析和得出最終的控制指令，在數據分析過程中，還考慮了微電網內部設備的經濟性和高效性。
[0059]微電網負荷預測模塊:負荷預測分為兩類，一類是根據微電網內部的負荷分類進行用電預測，一類是根據大電網對微電網整體用電負荷預測。
[0060]對于微電網內部負荷的用電預測，中央處理單元采用分鐘級和小時級周期間隔。
[0061]對于微電網而言，在通常情況下，系統(tǒng)內部的負荷的數量、特性和用電曲線是已知的，根據現有的分類，城市民用負荷、商業(yè)負荷、農村負荷、工業(yè)負荷及其它負荷。
[0062]這些不同性質的負荷接入微電網中不同的母線上，都有著各自的用電特性。
[0063]在進行負荷預測時，可以根據這些負荷特性(天氣、氣候、時間等)，各自選用適合的負荷預測方法或不同方法的組合，采用人工神經網絡、時間序列、模糊控制等相關算法進行控制。
[0064]同時，對于實際的母線負荷結果，也可以結合當時的氣候條件、節(jié)假日、負荷行業(yè)特性等建立歷史數據庫，以后可以根據歷史數據庫的數據作為未來相同條件下的負荷預測依據。
[0065]而對于接受大電網調度的負荷要求，則根據電網調度要求，對微電網整體負荷進行控制，然后微電網內部在根據控制算法對負荷進行管理，以滿足大電網對整體輸電線路上負荷的控制要求。
[0066]微電網實時在線狀態(tài)檢測模塊:系統(tǒng)狀態(tài)是指微電網管理與控制的基礎，系統(tǒng)分析是微電網可靠運行的前提。
[0067]在線狀態(tài)檢測，需要對微電網系統(tǒng)中間歇式能源、儲能單元、柴油機、超級電容、微型氣燃機等單元的工作特性有所了解?？紤]到間歇性能源與相對穩(wěn)定性能源的影響，系統(tǒng)需要采用隨機潮流狀態(tài)預估技術。由于整個系統(tǒng)能量管理與控制周期在秒級，這對通訊網絡的穩(wěn)定性和可靠性提出了更高的要求。
[0068]考慮到微電網容量比較小，需要實現的功能多樣性，對于在線狀態(tài)檢測需要的變量和輸入關鍵參數也不一樣，但通常都需要對間歇性能源需要預測，對儲能等穩(wěn)定性能源需要編制發(fā)電計劃，不建議采用精確的數學模型，而是采用廠家提供的設備特性曲線、歷史數據、氣象數據與電源狀態(tài)相結合的統(tǒng)計方法進行預測。
[0069]微電網狀態(tài)檢測也包括系統(tǒng)故障檢測，系統(tǒng)故障出現后，需要根據故障級別進行處理，保證系統(tǒng)安全。
[0070]微電網系統(tǒng)決策分析模塊:與傳統(tǒng)的電網類似，微電網也需要對系統(tǒng)進行決策分析，依據在系統(tǒng)狀態(tài)估計的基礎上，進行微電網的控制分析、故障分析、穩(wěn)定性分析、電能質量分析和聞效性分析。
[0071]控制分析主要是根據事先編制的微電網實現功能，如平抑波動、削峰填谷、時移、電能質量改善等控制策略而定的。
[0072]故障分析是微電網穩(wěn)定運行的保障，在失去(或投入)任意新能源發(fā)電設備后，其電網的穩(wěn)定性需要進行檢測，對系統(tǒng)的過電壓、過電流等狀態(tài)需要監(jiān)視，確保系統(tǒng)運行安全可靠。
[0073]若上述情況發(fā)生時，系統(tǒng)需要快速對安全問題處理，釋放/增加儲能單元的能量，或切除普通負荷等措施改變系統(tǒng)的運行方式，或系統(tǒng)停機，以確保系統(tǒng)的安全運行。
[0074]穩(wěn)定性分析是微電網在運行過程，遇到微小或大擾動之后，系統(tǒng)是否能夠快速恢復到原有狀態(tài)或過渡到新的穩(wěn)定狀態(tài)的能力。
[0075]微小擾動主要間隙性能源、儲能等輸出功率的波動，輸電線路的波動、負荷小規(guī)模調整等微小的變化等等。
[0076]大的擾動是指負載突加、突卸，大電網的停運，三相短路、故障、系統(tǒng)突然失去某一發(fā)電電源、儲能等情況。
[0077]如果穩(wěn)定性分析模塊分析出系統(tǒng)出現不穩(wěn)定情況，則應根據系統(tǒng)的運行狀態(tài)，穩(wěn)定分析中心指定相應的緊急控制措施，通過聯合協調負載、儲能、各種發(fā)電單元進行能量調節(jié)措施，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定。
[0078]電能質量分析是根據當前微電網電能質量的情況，是否進行電能質量補償，制定電能質量補償的控制策略。
[0079]高效性分析，通常指系統(tǒng)是否運行在最佳效率狀態(tài)，是否是最佳經濟性。由于不同的間歇性能源、儲能發(fā)電成本各不一樣，以及不同負載運行所產生的經濟效益和社會效益各不一樣，對于微電網而言，需要通過分析這些能源，研究如何控制，保證它們發(fā)電特征的互補性，使得整個系統(tǒng)運行成本最低，設備高效運作，經濟效益最高。
[0080]微電網多目標優(yōu)化運行與綜合能量管理控制模塊:依據微電網不同運行模式和實現功能，在微電網系統(tǒng)分析和狀態(tài)估計基礎上，分析并網模式與孤島模式下系統(tǒng)運行控制量，間歇性能源、儲能系統(tǒng)、柴油發(fā)電機、超級電容、微型氣燃機等，系統(tǒng)控制指標三者之間的關系，對整個微電網進行整體聯合最優(yōu)控制。
[0081]一般在并網運行模式下，控制目標包括:間隙性能源平抑、電網公共連平抑、接點削峰填谷、時移、系統(tǒng)最優(yōu)控制、后備電源等，一般以系統(tǒng)都以事先設定好的控制目標去實現控制，但如果負荷電能質量要求較高，則系統(tǒng)會考慮增加其他控制目標，如電能質量控制等，以滿足特定控制目標的需求，這些控制目標，可在監(jiān)控界面上進行設定。
[0082]在孤島運行模式下，控制目標主要是保證孤島電網的用電平衡和電能質量要求。
[0083]防逆流控制模塊:依據微電網公共接入點的功率情況，統(tǒng)計出出現逆流的概率，在一定閾值情況下，系統(tǒng)不進行防逆流控制，但超過閾值后，系統(tǒng)便啟動防逆流控制模塊，根據系統(tǒng)發(fā)電設備情況，進行系統(tǒng)限功率處理。
[0084]另外，本例中央控制處理單元，還包含了分布式能源發(fā)電特性互補的控制策略，靈活控制儲能模塊，以及電能質量聯合補償的控制模塊。
[0085]分布式能源發(fā)電特性互補目前主要是針對風、光的互補控制、風、光、儲的互補控制以及風、光、柴的互補控制。
[0086]靈活控制儲能模塊主要是根據各種儲能運行特征的差異，當前狀況，控制目標的周期，負荷預測和間歇性能源功率預測，按照協調運行的原則，確定各種儲能在不同階段、不同環(huán)境下動態(tài)的儲能或釋能的技術，保證系統(tǒng)控制指標符合設計要求。
[0087]電能質量是用戶一直關心的問題，在微電網中，電能質量也需要符合國家相關標準。
[0088]微電網中電能質量需要實時監(jiān)測，并進行聯合補償，根據不同的補償單元(電源、補償設備、儲能)的動態(tài)特性和空間、時間關系，采用分布式的補償模式，確定最優(yōu)的電能質量補償策略。
[0089]靈活控制儲能模塊需要重點考慮幾個因素:
[0090](I)儲能單元容量需要與系統(tǒng)整體控制策略相聯系，與用電負荷預測和發(fā)電預測相聯系；
[0091](2)需要考慮用電負荷的特性是否會影響到儲能系統(tǒng)，根據用電負荷特性選擇適宜的儲能介質；
[0092](3)需要考慮儲能的電氣特性、動態(tài)特性對用電負荷的影響；
[0093](4)需要考慮儲能的經濟性；
[0094](5)需要考慮不同儲能介質的使用壽命和維護方式，保證儲能設備長壽命使用。
[0095]在微電網多目標優(yōu)化運行于綜合能量管理控制模塊之后，如果需要進行系統(tǒng)調節(jié)，而這些調整措施主要是針對新能源發(fā)電設備、儲能設備、和某些受控的電能質量補償裝置，一般情況下，系統(tǒng)通信以及設備相應還是非常迅速，命令的延時不會對系統(tǒng)穩(wěn)定性和控制時間產生影響。
[0096]本實施例的中央控制處理單元還包括另外兩個安全保障措施模塊，即系統(tǒng)緊急控制模塊和系統(tǒng)黑啟動模塊。
[0097]系統(tǒng)緊急控制模塊主要用于處理微電網緊急故障，具有危險自動預警和輔助決策、緊急控制功能。
[0098]能夠根據系統(tǒng)當前運行狀態(tài)和關鍵控制參數，對系統(tǒng)未來安全情況進行自動評估，并給與提示。
[0099]當系統(tǒng)預計出現故障，或發(fā)生突發(fā)性故障時，系統(tǒng)則自動輔助決策，以聲、光、電形式提示相關人員，并自動或手動進行干預，實施緊急制動。
[0100]本實施例中為增加遠程數據瀏覽和歷史數據儲存，增設了人機交互模塊。
[0101]在微電網運行過程中，會將一些數據通過數據網絡傳輸到遠程的監(jiān)控中心計算機屏幕上，例如，系統(tǒng)信息、系統(tǒng)狀態(tài)、控制模式、系統(tǒng)故障信息、輔助決策信息等。
[0102]人際交互界面通過高級語言編寫，采用大型關系型數據庫儲存歷史數據，操縱人員可以通過web瀏覽器方式進行實時監(jiān)控。
[0103]與現有微電網的控制技術相比，本發(fā)明具有以下幾個特點:
[0104](I)智能型:
[0105]增加了微電網功率預測模塊、微電網負荷預測模塊，通過預測模塊與系統(tǒng)歷史數據，共同制定系統(tǒng)發(fā)電計劃和用電計劃，使得在線學習能力，系統(tǒng)狀態(tài)分析，決策分析的輸入數據更加可靠，以便后續(xù)多目標優(yōu)化能夠更加精確。
[0106]系統(tǒng)增加了故障分析、預警和輔助緊急控制模塊，能夠在系統(tǒng)出現問題之前給與正確的指示和相關建議，輔助操作人員進行安全操作。
[0107]系統(tǒng)增加了黑啟動功能，保證了在微電網故障停止后，能夠在沒有人的參與下，系統(tǒng)自動啟動，恢復運7TT，實現系統(tǒng)自愈功能。
[0108](2)自我決策:
[0109]由于增加了很多智能化模塊，使得系統(tǒng)能夠自我學習，自我控制，系統(tǒng)根據預先設定好的控制目標，可根據系統(tǒng)狀態(tài)模塊、預測模塊、在線狀態(tài)檢測模塊、系統(tǒng)決策分析模塊以及多目標優(yōu)化管理模塊自行尋找實現路徑，完成控制目標的工作，實現了自我決策能力。
[0110](3)明確提出負荷預測:
[0111]明確提出了微電網中超短周期、短周期、長周期的負荷預測功能，結合系統(tǒng)決策模塊，實現在各種情況下，對負載的管理和控制，有利于根據負載的特性進行分類。
[0112](4)增強型通訊檢測:
[0113]在以往的控制中，都重點強調控制的重要性，在本發(fā)明中，除了重點強調控制的重要性外，增加了通訊檢測功能以及物理連接線路的熱備冗余，通過各種通訊檢測手段，對微電網中建立的物理連接進行實時檢測，保證系統(tǒng)通訊的正常與可靠。
[0114](5)提升了系統(tǒng)控制功能:
[0115]在以往的控制中，控制器只對系統(tǒng)進行數據采集和簡單的數據分析，得出控制指令，而本發(fā)明中提出了更加完善的控制系統(tǒng)方案供用于選擇，并網模式下，可以提供間歇性能源波動平抑功能、公共并網點功率平抑功能、各種條件下的時移功能、后備電源功能、電能質量補償功能、系統(tǒng)防逆流功能等，在離網模式下，可以提供用電平衡和電能質量控制功能，優(yōu)先利用新能源發(fā)電的控制策略，實現系統(tǒng)自治。
[0116]另外，在以往的控制中，不存在防逆流控制，而本發(fā)明中提出了系統(tǒng)防逆流控制模塊，重點應用于微電網只能并網但不能上網的地區(qū)。
[0117](6)明確提出微電網電能質量在線監(jiān)測和電能質量聯合補償:
[0118]在以往的控制中，往往忽略了微電網的電能質量，在本發(fā)明中提出了，利用儲能系統(tǒng)、電能質量專業(yè)補償設備聯合補償的方案，利用系統(tǒng)決策分析模塊，對微電網各部分的電能質量進行監(jiān)控，利用儲能、電能質量專業(yè)補償設備的不同特性和不同空間、時間特性進行聯合，分布式的補償。
[0119](7)明確提出了黑啟動控制模式:
[0120]在以往的微電網控制中，不曾提及黑啟動模式，在本次發(fā)明中，明確提出系統(tǒng)黑啟動控制概念，在微電網孤島運行過程中，若系統(tǒng)出現故障停機后，在故障自我排除后，需要黑啟動控制模塊進行協調控制，保證微電網在無人值守情況下，自行啟動，實現系統(tǒng)自愈。
[0121](8)增強了本地監(jiān)控能力:
[0122]在本次發(fā)明中，提出了本地監(jiān)控顯示的模塊，將微電網多年數據采用高效關系型數據庫進行儲存和管理，作為后續(xù)數據挖掘和分析，同時本地監(jiān)控作為通訊中轉站，將遠程需要的數據上傳至遠程調度系統(tǒng)或web監(jiān)控界面，極大滿足了遠程管理與控制的需求。
[0123]根據本發(fā)明提供的微電網智能中央策略控制系統(tǒng)，提出了微電網完善的控制方法和保障措施，豐富了微電網的控制策略，進一步提升了微電網在能量管理、系統(tǒng)控制、通訊穩(wěn)定可靠以及與傳統(tǒng)電網友好接口方面的功能，增強了微電網的控制精度和實效性。
[0124]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種微電網智能中央策略控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 微電網電氣系統(tǒng)，其包括:分布式發(fā)電單元、儲能單元、環(huán)境監(jiān)測單元、模擬負荷單元、實際負荷單元、通信網絡單元、中央策略控制單元； 微電網策略控制系統(tǒng)，其包括:信息采集單元和中央控制處理單元。
2.根據權利要求1所述的微電網智能中央策略控制系統(tǒng)，其特征在于，所述信息采集單元包括: 分布式發(fā)電單元信息采集模塊，用于監(jiān)測各種分布式電源的電壓、電流、有功功率、無功功率、系統(tǒng)頻率、工作狀態(tài)以及功率因數，并向所述微電網策略控制系統(tǒng)傳遞信息； 儲能單元信息采集模塊，用于監(jiān)測儲能單元中蓄電池、超級電容、飛輪、空氣壓縮的參數及其工作狀態(tài)，并向所述微電網策略控制系統(tǒng)傳遞信息； 網絡單元信息采集模塊，用于根據通信物理連接對網絡通信狀態(tài)、網絡資源使用情況進行判斷，做出網絡通訊狀態(tài)評估，判斷是否采用熱備冗余系統(tǒng)使通訊正常進行。
3.根據權利要求1或2所述的微電網智能中央策略控制系統(tǒng)，所述中央控制處理單元包括: 微電網功率預測模塊，用于實時氣象站、氣象數據庫、專家系統(tǒng)、人工神經網絡、間歇式發(fā)電設備、儲能系統(tǒng)功率出力預估，對微電網中各種新能源發(fā)電設備進行短時間、長時間功率出力預測； 微電網負荷預測模塊，用于負荷預測專家系統(tǒng)、模糊控制技術、時間序列對微電網中不同級別負荷超短周期、短周期、長周期耗能預測； 微電網實時在線狀態(tài)檢測模塊，用于對微電網電氣系統(tǒng)中各類設備的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、諧波、閃變、設備各開關狀態(tài)、設備運行狀態(tài)進行檢測； 微電網系統(tǒng)決策分析模塊，用于在各種狀態(tài)統(tǒng)計的基礎上，進行微電網的控制分析、故障分析、穩(wěn)定性分析、電能質量分析，高效性分析，保證整個系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運行；微電網多目標優(yōu)化綜合能量管理控制模塊，用于依據微電網不同的運行模式和控制要求，在微電網關鍵發(fā)電設備狀態(tài)估計與分析基礎上，分析、決策微電網系統(tǒng)不同工作模式下間歇性能源與穩(wěn)定性能源聯合控制策略、系統(tǒng)性能指標三者之間的關系，按照微電網控制目標對各發(fā)電單元給出明確的控制指標，對整個微電網內部所有設備進行綜合控制，實現微電網的最優(yōu)狀態(tài)運行； 微電網防逆流控制模塊，在系統(tǒng)設備最優(yōu)運行條件下，無級調節(jié)各發(fā)電設備的輸出功率。
4.根據權利要求3所述的微電網智能中央策略控制系統(tǒng)，其特征在于，所述中央控制處理單元還包括: 系統(tǒng)緊急控制模塊，用于處理微電網緊急故障，具有危險自動預警和輔助決策、緊急控制功能； 系統(tǒng)黑啟動模塊，用于系統(tǒng)故障自我排除后，進行自行啟動，實現系統(tǒng)自愈。
5.根據權利要求3所述的微電網智能中央策略控制系統(tǒng)，其特征在于，所述中央控制處理單元還具備:微電網黑啟動控制功能、系統(tǒng)緊急控制功能、手動控制與自動控制功能、接受電網整體調度控制，具備與專業(yè)電網遠傳、遠動設備接口。
6.根據權利要求1所述的微電網智能中央策略控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 人機交互模塊，用于在微電網運行過程中，將數據通過數據網絡傳輸到遠程的監(jiān)控中心計算機屏幕上。
【文檔編號】H02J3/38GK104283308SQ201310288109
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月10日 優(yōu)先權日:2013年7月10日
【發(fā)明者】周磊 申請人:北京中電建投微電網科技有限公司