微电网系统及其控制方法和装置与流程

本发明涉及微电网领域，具体而言，涉及一种微电网系统及其控制方法和装置。

背景技术：

由于环境污染的问题日益严重，近年来电动汽车技术的发展迅速，电动汽车得到了大力推广，在不久的将来电动汽车会更广泛的应用，然而根据统计数据，每天电动汽车在大约90％的时间内处于停靠状态，降低了电动汽车的动力电池的利用效率。为了提高电动汽车动力电池的利用效率，国内外学者提出了将动力电池作为移动的储能系统，通过V2G(Vehicle to Grid，简称V2G)技术将电动汽车接入电网，参与配电网能量调度，通过控制电动汽车向配电网返供电，实现削峰填谷和应急电源的作用。随着微电网技术的推广，微电网与配电网结合应用的场景增多，但是现有技术中，均没有考虑到将V2G充电设备并入微电网的情况，由于微电网可以有并网运行和独立运行的不同运行策略，因此，电动汽车并入微电网不能采用与并入配电网相同的技术方案。

针对相关技术中不能将V2G充电设备并入微电网的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种微电网系统及其控制方法和装置，以解决相关技术中不能将V2G充电设备并入微电网的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种微电网系统的控制方法。微电网系统包括新能源发电设备和V2G充电设备，该方法包括：判断微电网系统处于并网运行状态或独立运行状态；根据判断结果控制新能源发电设备的运行模式和V2G充电设备的运行模式。

进一步地，根据判断结果控制新能源发电设备的运行模式和V2G充电设备的运行模式包括：如果判断出微电网系统处于并网运行状态，控制新能源发电设备和V2G充电设备均与微电网系统并网运行；如果判断出微电网系统处于独立运行状态，控制新能源发电设备工作在主控模式，并控制V2G充电设备工作在从控模式。

进一步地，控制新能源发电设备和V2G充电设备均与微电网系统并网运行包括：控制新能源发电设备和V2G充电设备处于功率控制模式，控制新能源发电设备工作在主控模式，并控制V2G充电设备工作在从控模式包括：控制新能源发电设备工作在电压/频率控制模式，并控制V2G充电设备工作在功率控制模式。

进一步地，在控制新能源发电设备工作在主控模式，并控制V2G充电设备工作在从控模式之前，该方法还包括：判断新能源发电设备中储存的电能是否低于第一电量阈值；如果判断出新能源发电设备中储存的电能低于第一电量阈值，控制新能源发电设备工作在从控模式，并控制V2G充电设备工作在主控模式。

进一步地，V2G充电设备包括第一V2G充电设备，微电网系统包括储能设备，控制V2G充电设备工作在主控模式包括：控制第一V2G充电设备工作在主控模式，其中，在控制新能源发电设备工作在从控模式，控制第一V2G充电设备工作在主控模式之后，该方法还包括：判断是否需要停止第一V2G充电设备工作在主控模式；如果判断出需要停止第一V2G充电设备工作在主控模式，判断储能设备中储存的电能是否高于第二电量阈值；如果判断出储能设备中储存的电能高于第二电量阈值，控制新能源发电设备工作在主控模式。

进一步地，在判断储能设备中储存的电能是否高于第二电量阈值之后，该方法还包括：如果判断出储能设备中储存的电能不高于第二电量阈值，判断微电网系统中是否存在第二V2G充电设备，其中，第一V2G充电设备和第二V2G充电设备是不同的设备；如果判断出微电网系统中存在第二V2G充电设备，控制第二V2G充电设备工作在主控模式，并控制新能源发电设备工作在从控模式；如果判断出微电网系统中不存在第二V2G充电设备，控制新能源发电设备处于主控模式并控制新能源发电设备的输出功率为0。

进一步地，在控制新能源发电设备工作在从控模式，并控制V2G充电设备工作在主控模式之前，该方法还包括：判断V2G充电设备是否连接电动汽车；如果判断出V2G充电设备与电动汽车连接，判断电动汽车储存的电能是否高于第三电量阈值；如果判断出电动汽车储存的电能高于第三电量阈值，控制V2G充电设备工作在主控模式并控制电动汽车向微电网系统放电。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种微电网系统的控制装置。微电网系统包括新能源发电设备和V2G充电设备，该装置包括：判断单元，用于判断微电网系统处于并网运行状态或独立运行状态；控制单元，用于根据判断结果控制新能源发电设备的运行模式和V2G充电设备的运行模式。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种微电网系统。该系统包括：新能源发电设备；V2G充电设备；微电网系统的控制装置，包括：判断单元，用于判断微电网系统处于并网运行状态或独立运行状态；控制单元，用于根据判断结果控制新能源发电设备的运行模式和V2G充电设备的运行模式。

进一步地，该系统还包括：状态检测装置，与微电网系统的控制装置相连接，用于检测微电网系统是否并入配电网，并向微电网系统的控制装置反馈检测结果，其中，微电网系统的控制装置用于根据检测结果判断微电网系统处于并网运行状态或独立运行状态。

本发明通过判断微电网系统所处的运行状态是并网运行状态或独立运行状态，根据判断结果控制新能源发电设备的运行模式处于与微电网系统所处的运行状态对应的模式，并控制V2G充电设备的运行模式处于与微电网系统所处的运行状态对应的模式，解决了相关技术中不能将V2G充电设备并入微电网的问题，进而达到了可以将V2G充电设备并入微电网的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的微电网系统的控制方法的流程图；

图2是根据本发明第一实施例的微电网系统中的设备切换运行模式的流程图；

图3是根据本发明第二实施例的微电网系统中的设备切换运行模式的流程图；

图4是根据本发明实施例的微电网系统的控制装置的示意图；

图5是根据本发明实施例的微电网系统的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明的实施例提供了一种微电网系统的控制方法。

图1是根据本发明实施例的微电网系统的控制方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S101，判断微电网系统处于并网运行状态或独立运行状态。

微电网系统包括新能源发电设备和V2G充电设备。新能源发电设备是利用新能源，例如，风能、光能等进行发电的设备，微电网系统通过新能源发电设备可以在配电网用电高峰时向微电网系统提供电能。优选地，新能源发电设备可以是光伏发电设备。

在微电网系统处于并网运行状态时，微电网系统与配电网是连通的。在微电网系统处于独立运行状态时，此时可以称微电网系统处于孤岛运行状态，微电网系统在处于独立运行状态时与配电网是断开的。

判断微电网系统处于并网运行状态还是独立运行状态可以通过微电网系统与配电网之间是否连接来判断，具体地，可以在微电网系统和配电网之间设置并网开关，如果并网开关闭合，则微电网系统处于并网运行状态，如果并网开关断开，则微电网系统处于独立运行状态。判断微电网系统是否处于并网运行状态可以是通过检测装置检测并网开关是否闭合的方式来进行判断。

步骤S102，根据判断结果控制新能源发电设备的运行模式和V2G充电设备的运行模式。

在判断微电网系统处于并网运行状态或独立运行状态之后，根据判断结果控制新能源发电设备的运行模式和V2G充电设备的运行模式。判断结果为微电网系统处于并网运行状态或微电网系统处于独立运行状态。

新能源发电设备的运行模式和V2G充电设备的运行模式均包括三种模式：第一种是并网运行模式，新能源发电设备在并网运行模式下与微电网系统并网运行，V2G充电设备在并网运行模式下与微电网系统并网运行；第二种是主控模式，新能源发电设备在主控模式下可以向微电网系统放电，V2G充电设备在主控模式下可以向微电网系统放电；第三种是从控模式，新能源发电设备在从控模式下可以作为微电网系统的备用电源，V2G充电设备在从控模式下可以作为微电网系统的备用电源。

在确定判断结果之后，根据判断结果控制新能源发电设备的运行模式处于与微电网系统所处的运行状态对应的模式，并根据判断结果控制V2G充电设备的运行模式处于与微电网系统所处的运行状态对应的模式。

例如，如果判断出微电网系统处于并网运行状态，控制新能源发电设备和V2G充电设备均与微电网系统并网运行；如果判断出微电网系统处于独立运行状态，控制新能源发电设备工作在主控模式，并控制V2G充电设备工作在从控模式。

该实施例提供的微电网系统的控制方法，通过判断微电网系统所处的运行状态是并网运行状态或独立运行状态，根据判断结果控制新能源发电设备的运行模式处于与微电网系统所处的运行状态对应的模式，并控制V2G充电设备的运行模式处于与微电网系统所处的运行状态对应的模式，解决了相关技术中不能将V2G充电设备并入微电网的问题，进而达到了可以将V2G充电设备并入微电网的效果。

控制新能源发电设备和V2G充电设备均与微电网系统并网运行可以包括控制新能源发电设备和V2G充电设备处于功率(简称PQ)控制模式，控制新能源发电设备工作在主控模式可以包括控制新能源发电设备工作在电压/频率(简称V/f)控制模式，控制V2G充电设备工作在从控模式可以包括控制V2G充电设备工作在功率控制模式。

作为上述实施例的一个优选实施例，在控制新能源发电设备工作在主控模式，并控制V2G充电设备工作在从控模式之前，该方法还可以包括：判断新能源发电设备中储存的电能是否低于第一电量阈值；如果判断出新能源发电设备中储存的电能低于第一电量阈值，控制新能源发电设备工作在从控模式，并控制V2G充电设备工作在主控模式。

V2G充电设备包括第一V2G充电设备，微电网系统包括储能设备，作为上述实施例的一个优选实施例，控制V2G充电设备工作在主控模式可以包括：控制第一V2G充电设备工作在主控模式，其中，在控制新能源发电设备工作在从控模式，控制第一V2G充电设备工作在主控模式之后，该方法还可以包括：判断是否需要停止第一V2G充电设备工作在主控模式；如果判断出需要停止第一V2G充电设备工作在主控模式，判断储能设备中储存的电能是否高于第二电量阈值；如果判断出储能设备中储存的电能高于第二电量阈值，控制新能源发电设备工作在主控模式。

作为上述实施例的一个优选实施例，在判断储能设备中储存的电能是否高于第二电量阈值之后，该方法还可以包括：如果判断出储能设备中储存的电能不高于第二电量阈值，判断微电网系统中是否存在第二V2G充电设备，其中，第一V2G充电设备和第二V2G充电设备是不同的设备；如果判断出微电网系统中存在第二V2G充电设备，控制第二V2G充电设备工作在主控模式，并控制新能源发电设备工作在从控模式；如果判断出微电网系统中不存在第二V2G充电设备，控制新能源发电设备处于主控模式并控制新能源发电设备的输出功率为0。

作为上述实施例的一个优选实施例，在控制新能源发电设备工作在从控模式，并控制V2G充电设备工作在主控模式之前，该方法还可以包括：判断V2G充电设备是否连接电动汽车；如果判断出V2G充电设备与电动汽车连接，判断电动汽车储存的电能是否高于第三电量阈值；如果判断出电动汽车储存的电能高于第三电量阈值，控制V2G充电设备工作在主控模式并控制电动汽车向微电网系统放电。

作为上述实施例的一个优选实施例，新能源发电设备为光伏发电设备，V2G充电设备为直流V2G充电设备，微电网系统中还包括储能设备，储能设备用于储存新能源发电设备产生的电能。初始状态时，微电网系统处于独立运行状态(孤岛运行)，光伏发电设备工作在主控模式，也即，微电网系统中的主控单元为光伏发电设备，切换光伏发电设备和直流V2G充电设备的运行模式的步骤可以如图2所示：

步骤S201，微电网孤岛运行，主控单元为光伏发电设备。

步骤S202，检测储能设备剩余电量。

步骤S203，储能SOC<30％？也即，判断储能设备中剩余的电量是否小于30％。如果判断结果为否，跳转到步骤S204，如果判断结果为是，跳转到步骤S205。

步骤S204，降低光伏发电设备输出电流。优选地，降低光伏发电设备输出电流至0输出，使得微电网系统功率为0，进入待机状态。

步骤S205，检测直流V2G充电设备空闲状态。具体地，可以通过判断是否有电动汽车接入检测直流V2G充电设备空闲状态。直流V2G充电设备没有电动汽车接入时，直流V2G充电设备处于空闲状态，直流V2G充电设备有电动汽车接入时，直流V2G充电设备处于占用状态，其中，电动汽车接入直流V2G充电设备是指电动汽车通过充电接口等方式与直流V2G充电设备电连接。

步骤S206，是否有电动汽车接入？该步骤判断是否有电动汽车接入直流V2G充电设备。直流V2G充电设备可以为多个，可以有多辆电动汽车通过直流V2G充电设备接入微电网系统。如果判断结果为是，跳转到步骤S207。如果判断结果为否，跳转到步骤S204。

步骤S207，将接入电动汽车按剩余SOC大小排序。如果接入的电动汽车为多辆，则对接入电动汽车按照剩余电量大小进行排序，如果仅有一辆电动汽车接入或没有电动汽车接入，则可以不执行该步骤。

步骤S208，最大SOC>60％？判断剩余电量最大的电动汽车的电量是否超过自身储能能力的60％，如果判断结果为是，跳转到步骤S209。如果判断结果为否，跳转到步骤S204。

步骤S209，将剩余SOC最大的电动汽车接入的直流V2G充电设备作为备选的主控单元。

步骤S210，启动备选的主控单元，并设置为V/f控制模式，将光伏发电设备设置为PQ控制模式。

步骤S211，主控单元转换结束。

作为上述实施例的一个优选实施例，新能源发电设备为光伏发电设备，V2G充电设备为直流V2G充电设备，微电网系统中还包括储能设备，储能设备用于储存新能源发电设备产生的电能。初始状态时，微电网系统处于独立运行状态(孤岛运行)，直流V2G充电设备工作在主控模式，也即，微电网系统中的主控单元为直流V2G充电设备，切换光伏发电设备和直流V2G充电设备的运行模式的步骤可以如图3所示：

步骤S301，微电网孤岛运行，主控单元为直流V2G充电设备。

步骤S302，直流V2G充电设备接收到电动汽车离网结算信息，或者主控单元的电动汽车剩余SOC<40％。该步骤用于判断作为主控单元的直流V2G充电设备是否需要停止主控模式，停止主控模式的情况包括作为主控单元的直流V2G充电设备连接的电动汽车要离开，发出离开的请求，或者，作为主控单元的直流V2G充电设备连接的电动汽车剩余电量低于预设阈值，例如，低于自身储能的40％。

步骤S303，检测储能设备的剩余电量。储能设备是微电网系统中用于储存光伏发电设备产生的电能的设备。

步骤S304，剩余SOC>40％？判断储能设备的剩余电量是否高于预设电量阈值。如果判断结果为是，跳转到步骤S305，如果判断结果为否，跳转到步骤S307。

步骤S305，光伏逆变器锁定电压和频率，并以V/f模式放电。光伏逆变器是光伏发电设备中的逆变器，V/f模式为主控模式。

步骤S306，主控直流V2G充电设备结束放电。

步骤S307，循环检测其它直流V2G充电设备连接状态。

步骤S308，是否有其它电动汽车连接？如果判断结果为是，跳转到步骤S309，如果判断结果为否，跳转到步骤S313。

步骤S309，将其它接入的电动汽车按剩余SOC大小排序。

步骤S310，最大SOC>60％？判断剩余电量最大的电动汽车剩余的电量是否超过预设阈值。如果判断结果为是，跳转到步骤S311，如果判断结果为否，跳转到步骤S313。

步骤S311，将剩余SOC最大的电动汽车接入的直流V2G充电设备作为备选的主控单元。

步骤S312，启动备选直流V2G充电设备，并设置为V/f控制模式，将光伏发电设备设置为PQ控制模式。

步骤S313，光伏逆变器锁定系统电压和频率，并以V/f模式放电。

步骤S314，光伏逆变器输出功率降为0kW，进入待机模式。

步骤S315，主控单元转换结束。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本发明的实施例还提供了一种微电网系统的控制装置。需要说明的是，本发明实施例的微电网系统的控制装置可以用于执行本发明的微电网系统的控制方法。

图4是根据本发明实施例的微电网系统的控制装置的示意图。微电网系统包括新能源发电设备和V2G充电设备，如图4所示，该实施例提供的微电网系统的控制装置包括判断单元10和控制单元20。

判断单元10用于判断微电网系统处于并网运行状态或独立运行状态。

控制单元20用于根据判断结果控制新能源发电设备的运行模式和V2G充电设备的运行模式。

该实施例提供的微电网系统的控制装置，通过判断单元10判断微电网系统处于并网运行状态或独立运行状态，控制单元20根据判断结果控制新能源发电设备的运行模式和V2G充电设备的运行模式，解决了相关技术中不能将V2G充电设备并入微电网的问题，进而达到了可以将V2G充电设备并入微电网的效果。

本发明的实施例还提供了一种微电网系统。需要说明的是，本发明实施例的微电网系统可以包括本发明的微电网系统的控制装置。

该实施例提供的系统包括新能源发电设备；V2G充电设备；微电网系统的控制装置，微电网系统的控制装置包括：判断单元，用于判断微电网系统处于并网运行状态或独立运行状态；控制单元，用于根据判断结果控制新能源发电设备的运行模式和V2G充电设备的运行模式。

图5作为上述实施例的一个优选实施例，提供的微电网系统中新能源发电设备为光伏发电设备，V2G充电设备包括V2G直流充电设备和V2G交流充电设备，100为微电网系统的控制装置。

微电网系统的控制装置100通过AC/DC转换器与微电网系统的母线连接。微电网系统的控制装置100包括PQ控制模块和V/f控制模块，在微电网系统并网运行时，通过PQ控制模块进行控制，在微电网系统孤岛运行时，通过V/f控制模块进行控制。电参数检测装置与微电网系统的母线连接，并将检测到的电参数反馈给微电网系统的控制装置100，电参数检测装置可以进行电压、电流测量。

该优选实施例提供的系统中还包括状态检测装置，与微电网系统的控制装置100相连接，用于检测微电网系统是否并入配电网，并向微电网系统的控制装置100反馈检测结果，其中，微电网系统的控制装置100用于根据检测结果判断微电网系统处于并网运行状态或独立运行状态。微电网系统与配电网之间通过开关连接，状态检测装置用于检测开关的闭合状态，并可以根据开关的闭合状态判断微电网系统是否并入配电网。

V2G直流充电设备用于连接电动汽车，与PQ控制器相连接，PQ控制器与电参数检测装置相连接，电参数检测装置与微电网系统的母线连接，将检测到的电参数反馈给PQ控制器。V2G交流充电设备的连接方式与V2G直流充电设备相似，在此不再赘述。

系统中还包括储能设备，用于储存光伏发电设备的电能，光伏发电设备和储能设备之间通过DC/DC转换器进行转换。该系统中还包括负荷，负荷与微电网系统的母线连接，负荷控制器可以用于控制负荷，负荷控制器通过电参数检测装置与微电网系统的母线连接。

该实施例提供的系统通过电动汽车与储能设备的连接可以建立微网系统，实现并离网控制，其中，直流和交流V2G系统在微电网孤岛运行时能够无卡启动。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。