一种可自动实现能量平衡的微电网系统的监控装置的制造方法
【专利说明】-种可自动实现能量平衡的微电网系统的监控装置 所属技术领域
[0001] 本发明涉一种可自动实现能量平衡的微电网系统的监控装置。
【背景技术】
[0002] 微电网（Micro-Grid)也译为微网，是一种新型网络结构，是一组微电源、负荷、储 能装置和控制装置构成的系统单元，能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与 外部电网并网运行，也可以孤立运行。
[0003] 以风电和光伏发电为主的微电网作为超高压、远距离、大电网供电模式的补充，代 表着电力系统新的发展方向。风能和太阳能资源是清洁的可再生能源，但存在着随机性和 波动性的问题，给电网带来一系列的影响。功率的波动性程度直接影响电网原有的潮流分 布，当风力发电和光伏发电的渗透率处于较高水平时，波动性和随机性会给电网的原有运 行方式带来巨大的冲击。为了减少这种冲击，可以在风电机组和光伏电站联合发电的系统 中配置大规模储能装置联合运行。
[0004] 储能技术对微电网的实现有重要作用，其应用在很大程度上解决新能源发电的波 动性和随机性问题，有效提高间歇性微源的可预测性、确定性和经济性。传统的方法是采用 单一的蓄电池储能元件来实现系统功率的平抑，但是由于频繁的充放电对蓄电池组寿命的 影响以及单一储能元件往往不能满足系统功率快速自动平衡的需要。
[0005] 此外，现配置大规模储能装置价格比较昂贵，因此，有必要综合考虑输电工程成 本，储能装置成本，输电收益，储能装置收益，建立以综合效益最大化为目标，给定输电线路 输电能力时的储能装置优化配置的方法。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种可自动实现能量平衡的微电网系统的监控装置，该监控装置可预 测微电网中的发电设备的发电功率和微电网中的负载变化，可追踪和预测微电网和大电网 连接点功率，能制定和实施最适宜的控制策略，保障微电网在并网时按照大电网的需求快 速且平稳提供有功功率和无功功率，并可提升储能装置的安全性和使用寿命。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提供一种可自动实现能量平衡的微电网系统的监控装 置，该微电网系统包括：风力发电设备、光伏发电设备、储能装置、用于将微电网与大电网连 接和隔离的AC/DC双向换流模块一、直流母线、用于连接风力发电设备、光伏发电设备和直 流母线的AC/DC双向换流模块二、微电网内负载，该储能装置包括蓄电池模块、超级电容器 和与上述直流母线连接的双向DC/DC变换器；
[0008] 该监控装置包括：
[0009] 风力发电发电设备监控模块，用于实时监控风力发电设备，并对风力发电设备的 发电功率进行预测；
[0010] 光伏发电设备监控模块，用于实时监控光伏发电设备，并对光伏发电设备的发电 功率进行预测；
[0011] 储能装置监控模块，可实时监控蓄电池模块的soc、超级电容器的电容电压值和 DC/DC双向变换器；
[0012] 大电网联络模块，用于实时从大电网调控中心获知大电网的运行情况以及相关调 度息；
[0013] 并网运行监控模块，用于控制微电网连接或隔离大电网；
[0014] 负载监控模块，用于实时监控储能电站内的负载；
[0015] 中控模块，用于确定微电网的运行策略，并向上述监控装置中的各模块发出指令， 以执行该运行策略；
[0016] 总线模块，用于该监控装置的各个模块的通信联络。
[0017] 优选的，所述储能装置由蓄电池模块和超级电容组成混合储能，将蓄电池模块分 成独立控制的两个蓄电池分组，每一组蓄电池分组均包括一个以上蓄电池，将两组蓄电池 分组分别称为第一蓄电池组和第二蓄电池组；超级电容、第一蓄电池组和第二蓄电池组分 别通过双向DC/DC变换器连接在上述直流母线上，实现超级电容、第一蓄电池组和第二蓄 电池组的双向控制。
[0018] 优选的，将第一蓄电池组作为充电蓄电池组，将第二蓄电池组作为放电蓄电池组， 充电蓄电池组中的蓄电池处于充电状态或充电完成状态，放电蓄电池组中的蓄电池处于放 电状态或等待放电状态；当放电蓄电池组中的部分或全部蓄电池的荷电状态到达荷电状态 下限时，调节该部分或全部蓄电池到充电蓄电池组，同时将充电蓄电池组中达到荷电状态 上限的部分或全部蓄电池调节到放电蓄电池组，重新分配充电蓄电池组和放电蓄电池组， 形成新的第一蓄电池组和第二蓄电池组；在放电蓄电池组中，优先驱动荷电量最小的若干 蓄电池或放电蓄电池组整体以额定功率输出的方式调节超级电容电压在额定工作范围以 内；在充电蓄电池组中，优先驱动荷电量最大的若干蓄电池或充电蓄电池组整体进入放电 蓄电池组。
[0019] 优选的，光伏发电设备监控模块至少包括光伏发电设备电压、电流检测设备、光强 及温度检测设备。
[0020] 优选的，所述光伏发电设备监控模块实时获取光伏发电设备的运行数据，并存储 数据。
[0021] 优选的，所述风力发电设备监控模块至少包括风力发电设备电压、电流及频率检 测设备，风速检测设备。
[0022] 优选的，所述风力发电设备监控模块实时获取风力发电设备的运行数据，并存储 数据。
[0023] 优选的，储能装置监控模块至少包括蓄电池端电压、电流、S0C获取设备以及温度 检测设备。
[0024] 优选的，所述S0C获取设备包括：第一获取模块，用于获取电池的工作状态；第一 确定模块，用于根据电池的工作状态确定用于估算电池荷电状态的估算方法；计算模块，用 于按照估算方法计算电池处于不同的工作状态下的电池荷电状态值。
[0025] 优选的，第一确定模块包括：第一确定子模块，用于在获取到的工作状态为静止状 态的情况下，确定估算方法为第一估算方法，其中，第一估算方法包括开路电压法；第二确 定子模块，用于在获取到的工作状态为恢复状态的情况下，确定估算方法为第二估算方法； 第三确定子模块，用于在获取到的工作状态为充放电状态的情况下，确定估算方法为第三 估算方法，其中，第三估算方法包括卡尔曼滤波法。
[0026] 本发明的监控装置具有如下优点：（1)准确预测风力发电设备和光伏发电设备的 输出功率变化情况；（2)准确预测微电网与大电网连接点的功率变化和微电网内部负载的 功率变化；（3)通过将蓄电池和超级电容优势互补组成混合储能系统来增强储能系统的功 率调节能力和调节速度，同时将蓄电池模块分成充电组和放电组，有效的提高了蓄电池组 的寿命；（4)控制策略兼顾配大电网调度要求和储能装置运行情况，可同时为大电网提供 有功功率和无功功率，满足大电网的调度需求和微电网内部负载需求的同时，可有效抑制 微电网的功率波动，兼顾了供电可靠性，保障微电网的安全性，延长了微电网内设备的使用 寿命。
【附图说明】
[0027] 图1示出了本发明的一种可自动实现能量平衡的微电网系统及其监控装置的框 图；
[0028] 图2示出了本发明的微电网系统的运行及监控方法。
【具体实施方式】
[0029] 图1是示出了本发明的一种具有可平抑功率波动的储能装置的微电网10,该微电 网10包括：光伏发电设备12、储能装置13、风力发电设备14、用于将微电网10与大电网20 连接和隔离的AC/DC双向换流模块一 16、直流母线、用于连接光伏发电设备12和直流母线 的AC/DC双向换流模块二15、负载17以及监控装置11。
[0030] 参见图1，该储能装置13包括蓄电池模块131、超级电容器132与上述直流母线连 接的双向DC/DC变换器133和134,其中双向DC/DC变化器133连接蓄电池模块131和直 流母线，双向DC/DC变化器134连接超级电容器和直流母线，所述双向DC/DC变换器133和 134均可以包括多个多个DC/DC变换模块。
[0031] 优选的，所述储能装置13由蓄电池模块131和超级电容组132成混合储能，将蓄 电池模块131分成独立控制的两个蓄电池分组（未示出），每一组蓄电池分组均包括一个以 上蓄电池，将两组蓄电池分组分别称为第一蓄电池组和第二蓄电池组；超级电容132、第一 蓄电池组和第二蓄电池组分别通过双向DC/DC变换器连接在上述直流母线上，实现超级电 容、第一蓄电池组和第二蓄电池组的双向控制。
[0032] 优选的，将第一蓄电池组作为充电蓄电池组，将第二蓄电池组作为放电蓄电池组， 充电蓄电池组中的蓄电池处于充电状态或充电完成状态，放电蓄电池组中的蓄电池处于放 电状态或等待放电状态