一种基于PCC并网点限定电力的新能源微电网及其控制方法与流程

本发明属于新能源微电网技术领域，具体涉及一种基于pcc并网点限定电力的新能源微电网及其控制方法。

背景技术

新能源微电网是基于局部配电网建设的，风、光、天然气等各类分布式能源多能互补，具备较高新能源电力接入比例，可通过能量存储和优化配置实现本地能源生产与用能负荷基本平衡，可根据需要与公共电网灵活互动且相对独立运行的智慧型能源综合利用局域网。

新能源多能互补微电网是以光伏、风电为代表的可再生新能源、电化学储能、传统电网电力构成的并网型优化新能源，有利于优化电网电力应用结构、节省用能成本，倡导清洁、低碳用电。

随着分布式发电技术的发展，光伏发电系统在能源供给中所占的比例也越来越高。但独立的光伏发电由于受日照强度和温度变化的影响具有随机性、间歇性和波动性，当其在微电网系统中渗透率较大时，必将影响系统的安全和稳定运行。

技术实现要素：

如上所述，新能源应用需要解决新能源高占比并网就地消纳、新能源电力波动的平抑、储能蓄电池的动态维护等新能源多能互补微电网的关键技术与难题，实现稳定、可靠、经济、实用的高性价比多能互补微电网的推广与应用。为此提出了一种基于pcc并网点限定电力的新能源微电网及其控制方法，主要包括：电网、并网接入点控制柜、网端电力信号采集传感器、网关投切控制装置、用电户配电柜、负荷端电力信号采集传感器、环境监测装置、用电负荷、能量管控系统ems、功率平衡调控装置、光伏发电系统受控并网柜、光伏发电并网逆变系统、光伏发电系统、风力发电系统受控并网柜、风力发电并网逆变系统、风力发电系统、风光新能源功率平衡储能受控并网柜、风光新能源功率平衡储能双向逆变系统、风光新能源功率平衡储能蓄电池组串、调峰储能受控并网柜、调峰储能双向逆变系统、调峰储能蓄电池组串、补充及动态维护储能受控并网柜、补充及动态维护储能双向逆变系统、补充及动态维护储能蓄电池组串、系统信息网络通信线路、功率平衡调控通信线路、电力主干线路、风光新能源功率平衡储能蓄电池监控装置、调峰储能蓄电池监控装置、补充及动态维护储能蓄电池监控装置，其中：

光伏发电系统连接光伏发电并网逆变系统并由光伏发电并网逆变系统通过光伏发电系统受控并网柜接入电力主干线路，构成光伏发电供电电力路径；

风力发电系统连接风力发电并网逆变系统并由风力发电并网逆变系统通过风力发电系统受控并网柜接入电力主干线路，构成风力发电供电电力路径；

风光新能源功率平衡储能蓄电池组串连接风光新能源功率平衡储能双向逆变系统并由风光新能源功率平衡储能双向逆变系统通过风光新能源功率平衡储能受控并网柜接入电力主干线路，构成风光新能源功率平衡储能调节充电放电电力路径并形成动态风光新能源功率平衡储能子系统；

调峰储能蓄电池组串连接调峰平衡储能双向逆变系统并由调峰储能双向逆变系统通过调峰储能受控并网柜接入电力主干线路，构成调峰储能调节充电放电电力路径并形成动态调峰储能子系统；

补充及动态维护储能蓄电池组串连接补充及动态维护储能双向逆变系统并由补充及动态维护储能双向逆变系统通过补充及动态维护储能受控并网柜接入电力主干线路，构成光电、调峰的补充储能及动态维护储能的充电放电电力路径并动态形成补充及动态维护储能子系统；

电网通过电力主干线路顺次分别连接并网接入点、网端电力信号采集传感器、网关投切控制装置、用电户配电柜、负荷端电力信号采集传感器、环境监测装置以及用电负荷，构成电网售电购电的电力路径；

用电负荷顺次通过负荷端电力信号采集传感器、用电户配电柜接入电力主干线路，构成用电负荷购电用电的电力路径；

功率平衡调控装置通过功率平衡调控通信线路分别连接光伏发电并网逆变系统、风力发电并网逆变系统、风光新能源功率平衡储能双向逆变系统、调峰储能双向逆变系统、补充及动态维护储能双向逆变系统，构成功率平衡调控装置平抑光电、风电电力波动的功率平衡调控链路；

能量管控系统ems通过系统信息网络通信线路分别连接并网接入点控制柜、网端电力信号采集传感器、网关投切控制装置、用电户配电柜、负荷端电力信号采集传感器、环境监测装置、功率平衡调控装置、光伏发电系统受控并网柜、光伏发电并网逆变系统、风力发电系统受控并网柜、风力发电并网逆变系统、风光新能源功率平衡储能受控并网柜、风光新能源功率平衡储能双向逆变系统、调峰储能受控并网柜、调峰储能双向逆变系统、补充及动态维护储能受控并网柜、补充及动态维护储能双向逆变系统、风光新能源功率平衡储能蓄电池监控装置、调峰储能蓄电池监控装置、补充及动态维护储能蓄电池监控装置，构成发电、供电、电网售电及购电的电力能量管控链路；

一种基于pcc并网点限定电力的新能源微电网的控制方法为：

根据各个储能蓄电池组串的运行状态将储能系统动态分为风光新能源功率平衡储能子系统、调峰储能子系统、补充及动态维护储能子系统三个部分，功率平衡调控装置根据能量管控系统ems设置的相关参数及发送的调控指令和各个储能蓄电池组串的运行状态进行动态调整；

整个电力系统开启后，运行异常时：能量管控系统ems和功率平衡调控装置进行报警信息处理；

整个电力系统开启后，运行正常时：在具备调峰供电经济优势运行条件时段，选通调峰储能蓄电池组串连接调峰平衡储能双向逆变系统并由调峰储能双向逆变系统通过调峰储能受控并网柜接入电力主干线路的电力链路，并执行谷电时段蓄电峰电时段峰电；否则，功率平衡调控装置根据能量管控系统ems设置的相关参数及发送的调控指令和各个储能蓄电池组串的运行状态，将调峰储能子系统调整为风光新能源功率平衡储能子系统或补充及动态维护储能子系统；

整个电力系统运行正常时：能量管控系统ems根据环境监测装置的环境监测信息和负荷端电力信号采集传感器监测的用电负荷功率信息以及光伏发电并网逆变系统、风力发电并网逆变系统发电供电和风光新能源功率平衡储能蓄电池监控装置、调峰储能蓄电池监控装置、补充及动态维护储能蓄电池监控装置提供的储能蓄电池荷电状态soc数据，进行综合分析、分析判断、生成相应能量优化供电的计划与调控指令，控制光电和风电并网馈电的电量确保满足电网对馈电量的限制条件，同时相应信息及指令发送给功率平衡调控装置；

功率平衡调控装置根据能量管控系统ems设置的相关参数及发送的调控指令，采集和分析光伏发电并网逆变系统、风力发电并网逆变系统以及并网接入点控制柜的网端电力信号采集传感器采集的实时功率数值，并根据电网对馈电功率波动限制条件调节风光新能源功率平衡储能双向逆变系统、调峰储能双向逆变系统的充电及放电功率，其调节的功率与相应的光电和风电的波动功率相反并同步，使得光伏发电并网逆变系统、风力发电并网逆变系统的实时功率波动幅值控制在电网对发电供电功率波动的限制条件范围内，同时功率平衡调控装置根据风光新能源功率平衡储能蓄电池组串、调峰储能蓄电池组串及相应储能子系统的运行状况，适时与补充及动态维护储能蓄电池组串及相应储能子系统进行调换，使得每一个蓄电池组串都能够得到动态自动维护；

一种基于pcc并网点限定电力的新能源微电网发电供电的控制特征还在于，能量管控系统ems和功率平衡调控装置相互协调并分别独立控制电量调控和功率调节。

本发明一种基于pcc并网点限定电力的新能源微电网及其控制方法，通过柔性构造的新能源多能互补微电网系统和采用创新的基于pcc并网点限定电力的功率平衡调控与能量管控互补的新能源微电网控制技术，能量管控系统ems和功率平衡调控相互协调并分别独立控制电量调控和功率调节，实现新能源电力波动平抑功能以及系统架构的柔性重构和并网/离网无缝切换，为解决新能源高占比并网就地消纳、新能源电力波动的平抑、储能蓄电池的动态维护等新能源多能互补微电网的关键技术与难题提供了一种有效的解决方案，实现了稳定、可靠、经济、实用的高性价比多能互补微电网系统的推广与应用。

附图说明

图1是一种基于pcc并网点限定电力的新能源微电网的构成原理框图。

具体实施方式

作为实施例子，结合图1对一种基于pcc并网点限定电力的新能源微电网及其控制方法给予说明，但是，本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。

如图1所示，本发明提出一种基于pcc并网点限定电力的新能源微电网及其控制方法，主要包括：电网(1)、并网接入点控制柜(2)、网端电力信号采集传感器(3)、网关投切控制装置(4)、用电户配电柜(5)、负荷端电力信号采集传感器(6)、环境监测装置(7)、用电负荷(8)、能量管控系统ems(9)、功率平衡调控装置(10)、光伏发电系统受控并网柜(11)、光伏发电并网逆变系统(12)、光伏发电系统(13)、风力发电系统受控并网柜(14)、风力发电并网逆变系统(15)、风力发电系统(16)、风光新能源功率平衡储能受控并网柜(17)、风光新能源功率平衡储能双向逆变系统(18)、风光新能源功率平衡储能蓄电池组串(19)、调峰储能受控并网柜(20)、调峰储能双向逆变系统(21)、调峰储能蓄电池组串(22)、补充及动态维护储能受控并网柜(23)、补充及动态维护储能双向逆变系统(24)、补充及动态维护储能蓄电池组串(25)、系统信息网络通信线路(26)、功率平衡调控通信线路(27)、电力主干线路(28)、风光新能源功率平衡储能蓄电池监控装置(29)、调峰储能蓄电池监控装置(30)、补充及动态维护储能蓄电池监控装置(31)，其中：

光伏发电系统(13)连接光伏发电并网逆变系统(12)并由光伏发电并网逆变系统(12)通过光伏发电系统受控并网柜(11)接入电力主干线路(28)，构成光伏发电供电电力路径；

风力发电系统(16)连接风力发电并网逆变系统(15)并由风力发电并网逆变系统(15)通过风力发电系统受控并网柜(14)接入电力主干线路(28)，构成风力发电供电电力路径；

风光新能源功率平衡储能蓄电池组串(19)连接风光新能源功率平衡储能双向逆变系统(18)并由风光新能源功率平衡储能双向逆变系统(18)通过风光新能源功率平衡储能受控并网柜(17)接入电力主干线路(28)，构成风光新能源功率平衡储能调节充电放电电力路径并形成动态风光新能源功率平衡储能子系统；

调峰储能蓄电池组串(22)连接调峰平衡储能双向逆变系统(21)并由调峰储能双向逆变系统(21)通过调峰储能受控并网柜(20)接入电力主干线路(28)，构成调峰储能调节充电放电电力路径并形成动态调峰储能子系统；

补充及动态维护储能蓄电池组串(25)连接补充及动态维护储能双向逆变系统(24)并由补充及动态维护储能双向逆变系统(24)通过补充及动态维护储能受控并网柜(23)接入电力主干线路(28)，构成光电、调峰的补充储能及动态维护储能的充电放电电力路径并动态形成补充及动态维护储能子系统；

电网(1)通过电力主干线路(28)顺次分别连接并网接入点(2)、网端电力信号采集传感器(3)、网关投切控制装置(4)、用电户配电柜(5)、负荷端电力信号采集传感器(6)、环境监测装置(7)以及用电负荷(8)，构成电网(1)售电购电的电力路径；

用电负荷(8)顺次通过负荷端电力信号采集传感器(6)、用电户配电柜(5)接入电力主干线路(28)，构成用电负荷(8)购电用电的电力路径；

功率平衡调控装置(10)通过功率平衡调控通信线路(27)分别连接光伏发电并网逆变系统(12)、风力发电并网逆变系统(15)、风光新能源功率平衡储能双向逆变系统(18)、调峰储能双向逆变系统(21)、补充及动态维护储能双向逆变系统(24)，构成功率平衡调控装置(10)平抑光电、风电电力波动的功率平衡调控链路；

能量管控系统ems(9)通过系统信息网络通信线路(26)分别连接并网接入点控制柜(2)、网端电力信号采集传感器(3)、网关投切控制装置(4)、用电户配电柜(5)、负荷端电力信号采集传感器(6)、环境监测装置(7)、功率平衡调控装置(10)、光伏发电系统受控并网柜(11)、光伏发电并网逆变系统(12)、风力发电系统受控并网柜(14)、风力发电并网逆变系统(15)、风光新能源功率平衡储能受控并网柜(17)、风光新能源功率平衡储能双向逆变系统(18)、调峰储能受控并网柜(20)、调峰储能双向逆变系统(21)、补充及动态维护储能受控并网柜(23)、补充及动态维护储能双向逆变系统(24)、风光新能源功率平衡储能蓄电池监控装置(29)、调峰储能蓄电池监控装置(30)、补充及动态维护储能蓄电池监控装置(31)，构成发电、供电、电网售电及购电的电力能量管控链路；

一种基于pcc并网点限定电力的新能源微电网的控制方法为：

根据各个储能蓄电池组串的运行状态将储能系统动态分为风光新能源功率平衡储能子系统、调峰储能子系统、补充及动态维护储能子系统三个部分，功率平衡调控装置(10)根据能量管控系统ems(9)设置的相关参数及发送的调控指令和各个储能蓄电池组串的运行状态进行动态调整；

整个电力系统开启后，运行异常时：能量管控系统ems(9)和功率平衡调控装置(10)进行报警信息处理；

整个电力系统开启后，运行正常时：在具备调峰供电经济优势运行条件时段，选通调峰储能蓄电池组串(22)连接调峰平衡储能双向逆变系统(21)并由调峰储能双向逆变系统(21)通过调峰储能受控并网柜(20)接入电力主干线路(28)的电力链路，并执行谷电时段蓄电峰电时段峰电；否则，功率平衡调控装置(10)根据能量管控系统ems(9)设置的相关参数及发送的调控指令和各个储能蓄电池组串的运行状态，将调峰储能子系统调整为风光新能源功率平衡储能子系统或补充及动态维护储能子系统；

整个电力系统运行正常时：能量管控系统ems(9)根据环境监测装置(7)的环境监测信息和负荷端电力信号采集传感器(6)监测的用电负荷(8)功率信息以及光伏发电并网逆变系统(12)、风力发电并网逆变系统(15)发电供电和风光新能源功率平衡储能蓄电池监控装置(29)、调峰储能蓄电池监控装置(30)、补充及动态维护储能蓄电池监控装置(31)提供的储能蓄电池荷电状态soc数据，进行综合分析、分析判断、生成相应能量优化供电的计划与调控指令，控制光电和风电并网馈电的电量确保满足电网(1)对馈电量的限制条件，同时相应信息及指令发送给功率平衡调控装置(10)；

功率平衡调控装置(10)根据能量管控系统ems(9)设置的相关参数及发送的调控指令，采集和分析光伏发电并网逆变系统(12)、风力发电并网逆变系统(15)以及并网接入点控制柜(2)的网端电力信号采集传感器(3)采集的实时功率数值，并根据电网(1)对馈电功率波动限制条件调节风光新能源功率平衡储能双向逆变系统(18)、调峰储能双向逆变系统(21)的充电及放电功率，其调节的功率与相应的光电和风电的波动功率相反并同步，使得光伏发电并网逆变系统(12)、风力发电并网逆变系统(15)的实时功率波动幅值控制在电网(1)对发电供电功率波动的限制条件范围内，同时功率平衡调控装置(10)根据风光新能源功率平衡储能蓄电池组串(19)、调峰储能蓄电池组串(22)及相应储能子系统的运行状况，适时与补充及动态维护储能蓄电池组串(25)及相应储能子系统进行调换，使得每一个蓄电池组串都能够得到动态自动维护；

一种基于pcc并网点限定电力的新能源微电网发电供电的控制特征还在于，能量管控系统ems(9)和功率平衡调控装置(10)相互协调并分别独立控制电量调控和功率调节。

本发明一种基于pcc并网点限定电力的新能源微电网及其控制方法，通过柔性构造的新能源多能互补微电网系统和采用创新的基于pcc并网点限定电力的功率平衡调控与能量管控互补的新能源微电网控制技术，能量管控系统ems和功率平衡调控相互协调并分别独立控制电量调控和功率调节，实现新能源电力波动平抑功能以及系统架构的柔性重构和并网/离网无缝切换，为解决新能源高占比并网就地消纳、新能源电力波动的平抑、储能蓄电池的动态维护等新能源多能互补微电网的关键技术与难题提供了一种有效的解决方案，实现了稳定、可靠、经济、实用的高性价比多能互补微电网系统的推广与应用。