一种微电网中储能系统和新能源系统的协调控制器及协调控制方法与流程

本发明涉及微电网电力技术领域，具体是一种微电网中储能系统和新能源系统的协调控制器及协调控制方法。

背景技术：

随着当代科学技术的快速发展，各种先进技术走入寻常百姓家，可他们中绝大多数的正常运行都需要电能支撑，故环境污染和能源危机的压力日益凸显，所以新能源和清洁能源就成为了科学界一大研究热点。由于人类对电子技术以及储能技术做了大量相关研究，微电网系统也得到了快速发展。微电网系统由于其清洁性、高可靠性等特点，将成为未来供电系统中不可或缺的一部分。

微电网系统主要由新能源发电组件、储能系统、负载系统等组成。微电网系统既是电源又是负载，当电网供电能力不足时，微电网呈现电源特性，向电网输送电力，满足了本来须限电用户的需求；同时，在电网多发时微电网呈现负荷特性，消纳了电网的出力。故若要实现微电网系统自身的稳定运行以及与现有电网系统的良好配合，其储能系统和新能源系统的协调控制器必不可少。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种微电网中储能系统和新能源系统的协调控制器及协调控制方法，具有可灵活多变的特点，并且具有很好的可扩展性，可协调处理相关数据并且将其存放在云端，人机交互模块也可实现人对微电网系统的及时干预。

本发明的技术方案：

一种微电网中储能系统和新能源系统的协调控制器，包括逻辑控制模块和扩展模块，所述逻辑控制模块设有cpu模块，cpu模块完成数据处理与逻辑控制；逻辑控制模块与扩展模块连接，实现扩展模块采集数据实时上传至逻辑控制模块，同时逻辑控制模块将处理后数据传输至扩展模块完成逻辑控制数据传输；扩展模块设有di接口、do接口、ai接口、通讯模块，实现数据采集与逻辑控制动作，负载将负载所需功率p1通过扩展模块中的ai接口和di接口传输到逻辑控制模块中的cpu模块，储能系统将储能系统当前的荷电状态通过扩展模块中的通讯模块传输到逻辑控制模块中的cpu模块；所述新能源发电组件将其当前发电功率p2通过扩展模块中的通讯模块传输到逻辑控制模块中的cpu模块，当p1>p2时，所述逻辑控制模块发出动作命令使储能系统的荷电状态为放电；当p1<p2时，所述逻辑控制模块发出动作命令使储能系统的荷电状态为充电，从而实现对微电网中储能系统和新能源系统的协调控制。

所述逻辑控制模块与人机交互模块通过usb连接，用以实现本地参数设置与数据监控。

所述逻辑控制模块与云系统之间通过tcp/ip协议实现相应模块数据的上传，所述云系统包括监控界面、云监控警报系统、监控数据统计系统。

所述通讯模块与储能系统和新能源发电组件采用rs485标准连接。

所述逻辑控制模块与扩展模块之间有spi总线系统。

一种微电网中储能系统和新能源系统的协调控制方法，包括以下具体步骤：

负载以及新能源发电组件和储能系统通过di接口、通讯模块将负载所需功率p1、新能源发电组件的发电功率p2、储能系统的荷电状态传输到逻辑控制模块中的cpu模块；

cpu模块接收到负载所需功率p1、发电功率p2、储能系统的荷电状态这些数据并对数据进行处理；

若负载所需功率p1和发电功率p2关系为p1>p2时，此时逻辑控制模块中的cpu模块发出逻辑控制动作通过通讯模块调整储能系统的荷电状态为放电，此时储能系统呈电源特性，储能系统和新能源发电组件一同向负载提供电能；

若负载所需功率p1和发电功率p2关系为p1<p2时，此时时逻辑控制模块中的cpu模块发出逻辑控制动作通过通讯模块调整储能系统的荷电状态为充电，此时储能系统呈负载特性，储能系统将新能源发电组件所发出的电能储存起来；

通过以上逻辑控制动作，实现微电网中储能系统和新能源系统的协调控制。

所述逻辑控制模块中的cpu模块将微电网中相关运行数据上传到云系统中，在监控界面上显示出采集到的数据，同时设置电网中运行参数的上限和下限值，当实时数据超过设定值时，云监控警报系统将发出警报，监控数据统计系统将微电网运行数据发送到第三方应用中供其处理，得出微电网系统此时运行健康状况。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该控制器能实时监测负载和新能源发电组件、储能系统的情况，并且根据微网和电网系统的要求，合理控制储能系统和新能源发电组件的运行情况，具有可灵活多变的特点，并且具有很好的可扩展性，可协调处理相关数据并且将其存放在云端，人机交互模块也可实现人对微电网系统的及时干预。

附图说明

图1是微电网中储能系统和新能源系统的协调控制器。

图2是微电网中储能系统和新能源系统的协调控制器中云系统的具体组成。

图3是微电网中储能系统和新能源系统的协调控制器操作方法流程图。

图中，1、逻辑控制模块；2、扩展模块；21、ai接口；22、di接口；23、do接口；24、通讯模块；3、负载；4、储能系统；5、人机交互模块；6、云系统；61、监控界面；62、云监控警报系统；63、监控数据统计系统；7、新能源发电组件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1、2、3所示，一种微电网中储能系统和新能源系统的协调控制器，包括逻辑控制模块1、人机交互模块5、扩展模块2、负载3、储能系统4、新能源发电组件7和云系统6。逻辑控制模块1设有cpu模块，完成数据处理与逻辑控制；逻辑控制模块1与扩展模块2连接，实现扩展模块2采集数据实时上传至逻辑控制模块1，同时逻辑控制模块1将处理后数据传输至扩展模块2完成逻辑控制数据传输；扩展模块设有di接口22、do接口23、ai接口21、通讯模块24等，实现数据采集与逻辑控制动作。

优选的，本发明提供的一种微电网中储能系统和新能源系统的协调控制器，所述协调控制器的操作方法为负载3将负载所需功率p1通过扩展模块2中的ai接口21和di接口22传输到逻辑控制模块1中的cpu模块；所述储能系统4将储能系统当前的荷电状态通过扩展模块2中的通讯模块24传输到逻辑控制模块1中的cpu；所述新能源发电组件7将其当前发电功率p2通过扩展模块2中的通讯模块24传输到逻辑控制模块1中的cpu。当p1>p2时，所述逻辑控制模块1发出动作命令使储能系统4的荷电状态为放电；当p1<p2时，所述逻辑控制模块发出动作命令使储能系统4的荷电状态为充电。

优选的，本发明提供的一种微电网中储能系统和新能源系统的协调控制器，所述逻辑控制模块1与人机交互模块5通过usb连接，可实现本地参数设置与数据监控。

优选的，本发明提供的一种微电网中储能系统和新能源系统的协调控制器，所述逻辑控制模块1与云系统6之间通过tcp/ip协议实现相应模块数据的上传。

优选的，本发明提供的一种微电网中储能系统和新能源系统的协调控制器，所述通讯通道10与储能系统4和新能源发电组件7采用rs4225标准连接，其传输速度快，距离远。

优选的，本发明提供的一种微电网中储能系统和新能源系统的协调控制器，所述逻辑控制模块1与扩展模块2之间有spi总线系统。

优选的，本发明提供的一种微电网中储能系统和新能源发电组件的协调控制器，所述扩展模块2通过di接口22、do接口23、ai接口21与负载3相连接，完成数据采集和逻辑控制。

一种微电网中储能系统和新能源系统的协调控制器中云系统的具体组成，包括监控界面61、云监控警报系统62、监控数据统计系统63。

具体使用时，一种微电网中储能系统和新能源系统的协调控制器，包括逻辑控制模块1、人机交互模块5、扩展模块2、负载3、储能系统4、新能源发电组件7和云系统6。逻辑控制模块1设有cpu模块，完成数据处理与逻辑控制；逻辑控制模块1与扩展模块2连接，实现扩展模块2采集数据实时上传至逻辑控制模块1，同时逻辑控制模块1将处理后数据传输至扩展模块2完成逻辑控制数据传输；扩展模块2设有di接口22、do接口23、ai接口21、通讯模块24等接口，实现数据采集与逻辑控制动作。

逻辑控制模块1与人机交互模块5通过高速usb相连接。能实时的将逻辑控制模块1中的cpu模块采集到的数据传输到人机交互模块5中，人机交互模块5中包含用户对系统的理解，可用性好，可以方便的进行本地参数设置。当用户通过人机交互模块5接收到微电网相关模块中的数据时，可以人为的对新能源发电组件7或储能系统4进行干预。

逻辑控制模块1与云系统6之间有tcp/ip协议。逻辑控制模块1中cpu采集到的数据也会上传到云端，长时间的保留在云服务器中，这样不仅用于能在远程看到系统的运行情况，同时当系统发生紧急情况无法从本地各组件中恢复数据时，可以从云端调出历史运行数据并分析，实现了系统可回溯。

一种微电网中储能系统和新能源系统的协调控制方法，包括以下具体步骤：

负载3以及新能源发电组件7和储能系统4通过di接口22、通讯模块24将负载所需功率p1、新能源发电组件7的发电功率p2、储能系统4的荷电状态传输到逻辑控制模块1中的cpu模块；

cpu模块接收到负载所需功率p1、发电功率p2、储能系统4的荷电状态这些数据并对数据进行处理；

若负载所需功率p1和发电功率p2关系为p1>p2时，此时逻辑控制模块1中的cpu模块发出逻辑控制动作通过通讯模块24调整储能系统4的荷电状态为放电，此时储能系统4呈电源特性，储能系统4和新能源发电组件7一同向负载3提供电能；

若负载所需功率p1和发电功率p2关系为p1<p2时，此时时逻辑控制模块1中的cpu模块发出逻辑控制动作通过通讯模块24调整储能系统4的荷电状态为充电，此时储能系统4呈负载特性，储能系统4将新能源发电组件7所发出的电能储存起来；

通过以上逻辑控制动作，实现微电网中储能系统和新能源系统的协调控制。

所述逻辑控制模块1中的cpu模块将微电网中相关运行数据上传到云系统6中，在监控界面61上显示出采集到的数据，同时设置电网中运行参数的上限和下限值，当实时数据超过设定值时，云监控警报系统62将发出警报，监控数据统计系统63将微电网运行数据发送到第三方应用中供其处理，得出微电网系统此时运行健康状况。

综上，本发明实施例具有如下有益效果：本发明与现有技术相比，其有益效果体现在：该控制器能实时监测负载和新能源发电组件、储能系统的情况，并且根据微网和电网系统的要求，合理控制储能系统和新能源发电组件的运行情况，具有可灵活多变的特点，并且具有很好的可扩展性，可协调处理相关数据并且将其存放在云端，人机交互模块也可实现人对微电网系统的及时干预。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。