一种并网型微电网智能控制系统及其方法与流程

本发明涉及一种智能控制系统及其方法，尤其是一种并网型微电网智能控制系统及其方法，属于电力系统自动化技术领域。

背景技术

近年来，随着分布式能源的不断发展，太阳能发电规模和风力发电规模越来越大，如何高效、最大化的消纳分布式能源成为了一个难题，微电网作为一种新型、高效的供能方式，以微电网为基础，在满足用户电需求的同时，实现能量的梯级利用，能够大大提高能源的利用率。目前，国内外对微电网的研究主要集中在设备选型、容量配置、运行策略及优化调度算法的研究方面；而随着物联网技术的快速发展，如何实现对微电网系统的智能、高效控制，不仅能有效提高微电网系统运行的经济性、提高分布式能源利用率；同时，对清洁可再生能源的发展、实现节能减排等具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供种并网型微电网智能控制系统，将物联网技术与微电网系统有效结合，对微电网系统中发电单元、储能单元等供能单元的输出功率的实时智能监测控制，通过智能监控终端实现对其运行控制的最优化及分布式能源利用的最大化，同时实现了对整个微电网系统运行的智能化、一体化控制。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：一种并网型微电网智能控制系统，包括光伏发电单元、风机发电单元，其特征在于，所述光伏发电单元与光伏发电智能监控模块连接，所述风机发电单元与风机发电智能监控模块连接，所述光伏发电智能监控模块和风机发电智能监控模块均通过数据传输总线与智能监控终端连接，所述光伏发电单元和风机发电单元均通过功率传输总线与用户连接，所述用户与用户负荷监测模块连接，所述用户负荷监测模块通过数据传输总线与智能监控终端连接。

进一步地，还包括蓄电池单元，所述蓄电池单元通过功率传输总线分别与光伏发电单元、风机发电单元及用户连接，同时蓄电池单元与储能智能监控模块连接，所述储能智能监控模块通过数据传输总线与智能监控终端连接。

进一步地，还包括电能质量监测模块，所述电能质量监测模块通过微电网系统与主网连接点接入主网，所述微电网系统与主网连接点设置在功率传输总线上，同时电能质量监测模块通过数据传输总线与智能监控终端连接。

为了进一步实现以上技术目的，本发明还提出一种并网型微电网智能控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一.将光伏发电单元的输出功率与运行成本的关系曲线、光照强度与输出功率的关系曲线信息输入光伏发电智能监控模块，将风机发电单元的输出功率与运行成本曲线、风速与输出功率的关系曲线信息输入风机发电智能监控模块，将蓄电池单元的剩余容量、最大容量、最大输入功率、最大输出功率信息输入储能智能监控模块；

步骤二.光伏发电智能监控模块实时接收光照强度气象信息，风机发电智能监控模块实时接收风速气象信息；

步骤三.智能监控终端根据用户负荷监测模块反馈的用户实时负荷需求，结合对比光伏发电单元和风机发电单元的输出功率，判断发电单元能否满足用户负荷需求。

进一步地，在步骤三中，若是白天：

第一步.当光伏发电单元的输出功率或风机发电单元的输出功率均能单独满足用户负荷需求时，判断使用光伏发电单元还是风机发电单元进行发电；

a．当光照强度较强，风速较小时，优先使用光伏发电单元发电；当光照强度较弱，风速较大时，优先使用风机发电单元发电；

b.当光照强度和风速都较大时，光伏发电智能监控模块和风机发电智能监控模块分别根据预先输入的输出功率与运行成本曲线，对比分析相同输出功率下的运行成本，并将分析数据反馈到智能监控终端，智能监控终端根据反馈数据发送遥控指令优先启用运行成本较低者进行发电；

第二步.当光伏发电单元的输出功率或风机发电单元的输出功率不能单独满足用户负荷需求时，选用光伏发电单元和风机发电单元同时进行发电；

第三步.当光伏发电单元的输出功率和风机发电单元的输出功率之和仍不能满足用户负荷需求时，则需加上蓄电池单元的储能进行供电；

此时若仍不能满足用户负荷需求或当蓄电池单元的储能不足时，则需从公共电网购买电能来补足；

若是夜间：

第一步.当风机发电单元的输出功率能满足用户负荷需求时，则使用风机发电单元进行发电；

第二步.当风机发电单元的输出功率不能满足用户负荷需求时，则需加上蓄电池单元的储能进行供电；

此时若仍不能满足用户负荷需求或当蓄电池单元的储能不足时，则需从公共电网购买电能来补足。

进一步地，光伏发电智能监控模块设置光照强度最大阈值n，最小阈值n，风机发电智能监控模块设置风速最大阈值r，最小阈值r，当光伏发电单元的输出功率或风机发电单元的输出功率均能满足用户负荷需求时，当光照强度大于最大阈值n，风速小于最小阈值r，此时光照强度较强，风速较弱时，优先使用光伏发电单元发电；当光照强度小于最小阈值n，风速大于最大阈值r，此时风速较强，光照强度较弱时，优先使用风机发电单元发电；当光照强度小于最小阈值n且风速小于最小阈值r时，优先使用蓄电池单元的储能供电。

进一步地，当光伏发电单元的输出功率和或风机发电单元的输出功率在满足用户负荷需求同时，还有多余的功率时，先存入蓄电池单元，若多余的功率大于蓄电池单元的最大输入功率或蓄电池单元的储能已满，则将多余的功率卖给主网，若多余的功率大于微电网系统与主网连接点的承受能力时，智能监控终端发出弃光和或弃风的信号。

进一步地，所述电能质量监测模块实时检测微电网系统与主网连接点的电压波动情况，并将检测结构实时发送给智能监控终端，智能监控终端根据电压波动情况判断微电网系统与主网连接点的最大承受能力。

进一步地，所述用户负荷监测模块实时监测用户负荷需求，并反馈智能控制终端。

本发明具有以下优点：

1）能够对微电网系统中发电单元、储能单元等供能单元的输出功率的实时智能监测和控制，实现对其运行控制的最优化及分布式能源利用的最大化；

2）实时智能监测公共连接点（pcc点）的电压波动，保证电网电能质量的同时，实现分布式能源利用的最优化；

3）可以有效应对复杂天气变化带来的运行控制变化复杂的问题，不受复杂天气变化对系统运行的影响；

4）实现对整个微电网系统运行的智能化、一体化控制。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明控制系统白天模式的控制流程图。

图3为本发明控制系统夜间模式的控制流程图。

附图标记说明：1-光伏发电单元、2-风机发电单元、3-蓄电池单元、4-光伏发电智能监控模块、5-风机发电智能监控模块、6-智能监控终端、7-储能智能监控模块、8-电能质量监测模块、9-用户负荷监测模块。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如附图1所示，一种并网型微电网智能控制系统，包括光伏发电单元1、风机发电单元2，所述光伏发电单元1与光伏发电智能监控模块4连接，所述风机发电单元2与风机发电智能监控模块5连接，所述光伏发电智能监控模块4和风机发电智能监控模块5均通过数据传输总线与智能监控终端6连接，所述光伏发电单元1和风机发电单元2均通过功率传输总线与用户10连接，所述用户10与用户负荷监测模块9连接，所述用户负荷监测模块9通过数据传输总线与智能监控终端6连接；

光伏发电单元1包括光伏电池板，将太阳能转换为电能；

风机发电单元2包括风力发电机，将风能转换为电能；

光伏发电智能监控模块4：实时监测光照强度和光伏发电单元1的输出功率，并根据用户负荷需求，智能控制光伏阵列光伏发电单元1的投入数量；同时，还实时监测光伏发电单元1的运行状态，当光伏发电单元1出现运行故障时，将故障信息及时反馈给智能控制终端6；

风机发电智能监控模块5：实时监测风速和风机发电单元2的输出功率，并根据用户负荷需求，智能控制风机发电单元2的投入数量；同时，还实时监测风力发电机的运行状态，当风力发电机出现运行故障时，将故障信息及时反馈给智能控制终端6；

储能智能监控模块7：实时监测蓄电池单元3的剩余容量、最大输出功率、最大输入功率等；同时，还实时监测蓄电池单元3的运行状态，当蓄电池单元3出现运行故障时，将故障信息及时反馈给智能控制终端6；

用户负荷监测模块9：实时监测用户负荷需求，并反馈智能控制终端6；

智能监控终端6：对各个智能监控模块和检测模块反馈的数据的进行监测控制，同时向各个智能监控模块和检测模块发出调度控制指令；

蓄电池单元3，所述蓄电池单元3通过功率传输总线分别与光伏发电单元1、风机发电单元2及用户10连接，同时蓄电池单元3与储能智能监控模块7连接，所述储能智能监控模块7通过数据传输总线与智能监控终端6连接，蓄电池单元3包括储能单元，储存微电网系统多余电网，并在需要时输出电能。

电能质量监测模块8，所述电能质量监测模块8通过微电网系统与主网连接点接入主网，所述微电网系统与主网连接点设置在功率传输总线上，同时电能质量监测模块8通过数据传输总线与智能监控终端6连接，电能质量监测模块8实时监测微电网系统与主网连接点（即公共连接点，pcc点）的电压波动情况，并反馈给智能控制终端6，保证系统的电能质量；

上述实施例中并网型微电网智能控制系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤一.将光伏发电单元1的输出功率与运行成本的关系曲线、光照强度与输出功率的关系曲线信息输入光伏发电智能监控模块4，将风机发电单元2的输出功率与运行成本曲线、风速与输出功率的关系曲线信息输入风机发电智能监控模块5，将蓄电池单元3的剩余容量、最大容量、最大输入功率、最大输出功率信息输入储能智能监控模块7；

步骤二.光伏发电智能监控模块4实时接收光照强度气象信息，风机发电智能监控模块5实时接收风速气象信息；

步骤三.智能监控终端6根据用户负荷监测模块9反馈的用户实时负荷需求，结合对比光伏发电单元1和风机发电单元2的输出功率，判断发电单元能否满足用户负荷需求；

如图2所示，若是白天：

第一步.当光伏发电单元1的输出功率或风机发电单元2的输出功率均能单独满足用户负荷需求时，判断使用光伏发电单元1还是风机发电单元2进行发电；

a．当光照强度较强，风速较小时，优先使用光伏发电单元1发电；当光照强度较弱，风速较大时，优先使用风机发电单元2发电；

b.当光照强度和风速都较大时，光伏发电智能监控模块4和风机发电智能监控模块5分别根据预先输入的输出功率与运行成本曲线，对比分析相同输出功率下的运行成本，并将分析数据反馈到智能监控终端6，智能监控终端6根据反馈数据发送遥控指令优先启用运行成本较低者进行发电；

第二步.当光伏发电单元1的输出功率或风机发电单元2的输出功率不能单独满足用户负荷需求时，选用光伏发电单元1和风机发电单元2同时进行发电；

第三步.当光伏发电单元1的输出功率和风机发电单元2的输出功率之和仍不能满足用户负荷需求时，则需加上蓄电池单元3的储能进行供电；

此时若仍不能满足用户负荷需求或当蓄电池单元3的储能不足时，则需从公共电网购买电能来补足；

如图3所示，若是夜间：

第一步.当风机发电单元2的输出功率能满足用户负荷需求时，则使用风机发电单元2进行发电；

第二步.当风机发电单元2的输出功率不能满足用户负荷需求时，则需加上蓄电池单元3的储能进行供电；

此时若仍不能满足用户负荷需求或当蓄电池单元3的储能不足时，则需从公共电网购买电能来补足。

光伏发电智能监控模块4设置光照强度最大阈值n1，最小阈值n2，风机发电智能监控模块5设置风速最大阈值r2，最小阈值r1，当光伏发电单元1的输出功率或风机发电单元2的输出功率均能满足用户负荷需求时，当光照强度大于最大阈值n1，风速小于最小阈值r1，此时光照强度较强，风速较弱时，优先使用光伏发电单元1发电；当光照强度小于最小阈值n2，风速大于最大阈值r2，此时风速较强，光照强度较弱时，优先使用风机发电单元2发电；当光照强度小于最小阈值n2且风速小于最小阈值r1时，优先使用蓄电池单元3的储能供电。

当光伏发电单元1的输出功率和或风机发电单元2的输出功率在满足用户负荷需求同时，还有多余的功率时，先存入蓄电池单元3，若多余的功率大于蓄电池单元3的最大输入功率或蓄电池单元3的储能已满，则将多余的功率卖给主网，若多余的功率大于微电网系统与主网连接点（pcc点）的承受能力（即超出了pcc点的电能质量要求）时，智能监控终端6发出弃光和或弃风的信号。

所述电能质量监测模块8实时检测微电网系统与主网连接点的电压波动情况，并将检测结构实时发送给智能监控终端6，智能监控终端6根据电压波动情况判断微电网系统与主网连接点的最大承受能力。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。