一种厂内光伏和综合能源负载系统及其控制方法与流程

1.本公开涉及能源控制技术领域，特别涉及一种厂内光伏和综合能源负载系统及其控制方法。


背景技术：

2.光伏接入厂用电系统根据接入容量不同，有多种方案可选，但涉及投资和机组安全，且火电厂正朝着综合能负荷源供给企业转型升级，今后可能在厂区内扩充多个负载。如果上述电源和负载均接入厂用高压母线系统，一是会超出母线原设计容量，需扩展间隔；二是接入大容量负载后短路电流超限，需对设备进行大规模改造；三是设备的增加导致故障点增加，母线故障概率升高。
3.因此，有必要研究一种柔性组网方式，利用柔性电力电子技术改造的配电网是一个重要趋势，能有效解决传统配电网发展中的一些瓶颈问题。先进的电力电子技术可以构建灵活、可靠、高效的配电网，既可提升配电系统的电能质量、可靠性与运行效率，还可应对传统负荷以及比例可再生能源的波动性。潜在价值包括：一是提高厂用电系统可靠性；二是提高了光伏和综合能源负载接入经济性和可扩展性；三是将传统发电和多种经营分开。


技术实现要素：

4.本发明提供一种厂内光伏和综合能源负载系统及其控制方法，用以解决相关技术中电源和负载均接入厂用高压母线系统导致的故障概率高、成本高的问题。
5.第一方面，本发明实施例提供一种厂内光伏和综合能源负载系统，包括：火电发电单元，软开关单元，综合能源单元，其中：火电发电单元包括：火电发电机、火电机组主变、火电机组高厂变、第一母线和第二母线；软开关单元包括：功率传输开关、智能软开关sop和综合能源并网开关；综合能源单元包括：综合能源母线和光伏发电系统；第二母线通过功率传输开关与智能软开关sop相连，智能软开关sop与综合能源母线连接。
6.在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的系统中，火电发电单元还包括：第一母线并网开关、第二母线并网开关、负荷和负荷并网开关，火电发电机出口连接有火电机组主变，通过火电机组主变升压后接入电网系统，火电发电机出口还连接有火电机组高厂变高压侧，经过火电机组高厂变降压至，火电机组高厂变低压侧分别通过第一母线并网开关、第二母线并网开关连接至第一母线和第二母线，负荷通过负荷并网开关连接至第一母线和第二母线。
7.在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的系统中，综合能源单元中，光伏发电系统包括：光伏发电系统并网开关、光伏升压变、第一光伏逆变器、第二光伏逆变器、第一光伏板、第二光伏板、综合能源负荷并网开关和综合能源负荷。
8.在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的系统中，软开关单元中，智能软开关sop通过功率传输开关连接至第二母线，智能软开关sop通过综合能源并网开关连接综合能源母线。
9.在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的系统中，综合能源母线通过综合能源并网开关连接至智能软开关sop，第一光伏板通过第一光伏逆变器连接至光伏升压变低压侧，第二光伏板通过第二光伏逆变器连接至光伏升压变低压侧，光伏升压变高压侧通过光伏发电系统并网开关连接至综合能源母线，综合能源负荷通过综合能源负荷并网开关连接至综合能源母线。
10.在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的系统中，智能软开关sop采用电力电子换流元器件。
11.第二方面，本发明实施例提供一种厂内光伏和综合能源负载方法，应用于如第一方面提及的系统，包括：当光照充足时，使综合能源单元的电能通过智能软开关sop传输至火电发电单元；当光照不足时，使火电发电单元通过智能软开关sop向负荷供电。
12.在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的方法中，方法还包括：通过闭合负荷并网开关，使第一母线和第二母线向负荷供电。
13.第三方面，本发明实施例提供一种厂内光伏和综合能源负载装置，包括：正向供电单元，被配置为执行当光照充足时，使综合能源单元的电能通过智能软开关sop传输至火电发电单元；反向供电单元，被配置为执行当光照不足时，使火电发电单元通过智能软开关sop向负荷供电。
14.在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的装置中，装置还包括：控制单元，用于通过闭合负荷并网开关，使第一母线和第二母线向负荷供电。
15.第四方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在存储器中的计算机程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时实现本发明实施例第一方面提供的方法。
16.第五方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时实现本发明实施例第一方面提供的方法。
17.本发明实施例提供的厂内光伏和综合能源负载系统包括：火电发电单元，软开关单元，综合能源单元，其中：火电发电单元包括：火电发电机、火电机组主变、火电机组高厂变、第一母线和第二母线；软开关单元包括：功率传输开关、智能软开关sop和综合能源并网开关；综合能源单元包括：综合能源母线和光伏发电系统；第二母线通过功率传输开关与智能软开关sop相连，智能软开关sop与综合能源母线连接。与相关技术相比，解决了电源和负载均接入厂用高压母线系统导致的故障概率高、成本高的问题，构建灵活、可靠、高效的配电网，既可提升火电配电系统的电能质量、可靠性与运行效率，还可减少火电机组厂用电率。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使
用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例提供的一种厂内光伏和综合能源负载系统的结构示意图；图2为本发明实施例提供的一种厂内光伏和综合能源负载系统控制方法的流程示意图；图3为本发明实施例提供的一种厂内光伏和综合能源负载系统控制装置的结构示意图；图4为本发明实施例提供的一种厂内光伏和综合能源负载的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
20.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
21.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
22.下面对文中出现的一些词语进行解释：1、本发明实施例中术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
23.本发明实施例描述的应用场景是为了更加清楚的说明本发明实施例的技术方案，并不构成对于本发明实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着新应用场景的出现，本发明实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。其中，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
24.光伏接入厂用电系统根据接入容量不同，有多种方案可选，但涉及投资和机组安全，且火电厂正朝着综合能负荷源供给企业转型升级，今后可能在厂区内扩充多个负载。如果上述电源和负载均接入厂用高压母线系统，一是会超出母线原设计容量，需扩展间隔；二是接入大容量负载后短路电流超限，需对设备进行大规模改造；三是设备的增加导致故障点增加，母线故障概率升高。
25.因此，有必要研究一种柔性组网方式，利用柔性电力电子技术改造的配电网是一个重要趋势，能有效解决传统配电网发展中的一些瓶颈问题。先进的电力电子技术可以构建灵活、可靠、高效的配电网，既可提升配电系统的电能质量、可靠性与运行效率，还可应对传统负荷以及比例可再生能源的波动性。潜在价值包括：一是提高厂用电系统可靠性；二是提高了光伏和综合能源负载接入经济性和可扩展性；三是将传统发电和多种经营分开。
26.如图1所示，本公开实施例提供的厂内光伏和综合能源负载系统包括，火电发电单元1、软开关单元2和综合能源单元3，其中火电发电单元1中，火电发电机1-1出口连接有火电机组主变1-2，通过火电机组主变1-2升压后接入电网系统，火电发电机1-1出口还连接有
火电机组高厂变1-3高压侧，经过火电机组高厂变1-3将20kv的电压降至6kv，火电机组高厂变1-3低压侧分别通过第一母线并网开关1-4、第二母线并网开关1-5连接至第一母线1-6和第二母线1-7。
27.火电发电单元1还包括：第一母线并网开关1-4、第二母线并网开关1-5、负荷和负荷并网开关，此处以负荷分为第一负荷1-10与第二负荷1-11，负荷并网开关包含第一负荷并网开关1-8与第二负荷并网开关1-9为例，第一负荷1-10通过第一负荷并网开关1-8连接至第一母线1-6，第二负荷1-11通过第二负荷并网开关1-9连接至第二母线1-7。通过闭合第一负荷并网开关1-8、第二负荷并网开关1-9，实现第一母线1-6向第一负荷1-10供电，第二母线1-7向第二负荷1-11供电。
28.综合能源单元3包括：综合能源母线3-1和光伏发电系统，其中光伏发电系统包括：光伏发电系统并网开关3-2、光伏升压变3-3、第一光伏逆变器3-4、第二光伏逆变器3-5；第一光伏板3-6、第二光伏板3-7、综合能源负荷并网开关和综合能源负荷。综合能源母线3-1通过综合能源并网开关2-3连接至智能软开关sop2-2，第一光伏板3-6通过第一光伏逆变器3-4连接至光伏升压变3-3低压侧，第二光伏板3-7通过第二光伏逆变器3-5连接至光伏升压变3-3低压侧，光伏升压变3-3高压侧通过光伏发电系统并网开关3-2连接至综合能源母线3-1，综合能源负荷分为第一综合能源负荷3-10与第二综合能源负荷3-11，综合能源负荷并网开关分为第一综合能源负荷并网开关3-8和第二综合能源负荷并网开关3-9，其中第一综合能源负荷3-10通过第一综合能源负荷并网开关3-8连接至综合能源母线3-1，第二综合能源负荷3-11通过第二综合能源负荷并网开关3-9连接至综合能源母线3-1。将第一光伏板3-6、第二光伏板3-7安装关口表单独计量，所发电量按照全额上网模式由电网公司收购，布置光伏发电系统可以提高火电厂经济效益。
29.软开关单元2包括：功率传输开关2-1、智能软开关sop2-2和综合能源并网开关2-3，其中智能软开关sop2-2通过功率传输开关2-1，连接至第二母线1-7，智能软开关sop2-2通过综合能源并网开关2-3连接至综合能源母线3-1。
30.柔性配电网中，智能软开关sop2-2作为综合能源微网单元与火电发电厂用单元能量交换开关，可提升配电系统的电能质量、可靠性与运行效率，还可应对传统负荷以及比例可再生能源的波动性。智能软开关sop2-2具有功率连续可控、控制方式灵活的特点，作为一种全控型电力电子装置，智能软开关sop2-2可以替代柔性配电网的厂内光伏和综合能源负载系统中部分传统联络开关，对所连馈线的有功和无功功率实现准确、快速、灵活控制，进而优化主动配电网电压的功能。
31.进一步的，柔性配电网中，智能软开关sop2-2采用电力电子换流元器件，可以实现单位功率因数运行或根据用电负荷实时功率调节需求，按照给定的功率因数运行。使用大功率高频igbt元器件，所能提供的最大短路电流不超过其额定电流的1.5倍，保护判断逻辑简单、高效。
32.本发明配置的柔性配电网的厂内光伏和综合能源负载系统，具有良好的扩展性，不管是再接入可再生能源还是负载，方式灵活、应用高效。
33.如图2所示，本公开实施例的一种厂内光伏和综合能源负载系统控制方法，应用于如图1提及的系统，包括：步骤s201，当光照充足时，使综合能源单元3的电能通过智能软开关sop2-2传输至
火电发电单元1。
34.具体实施时，当光照充足情况下，综合能源单元3电能通过柔性配电网智能软开关sop2-2传输至火电发电单元1，实现光伏倒送电至火电发电单元1，减少厂用电率，提高火电机组经济效益。
35.步骤s202，当光照不足时，使火电发电单元1通过智能软开关sop2-2向负荷供电。
36.具体实施时，当夜晚或者光照不足情况下，火电发电单元1通过柔性配电网智能软开关sop2-2向综合能源单元3中用电负荷供电。
37.当然，在步骤s201和步骤s202中，均可以通过闭合负荷并网开关，使第一母线1-6和第二母线1-7向负荷供电，如图1所示结构中，通过闭合第一负荷并网开关1-8、第二负荷并网开关1-9，实现第一母线1-6向第一负荷1-10供电，第二母线1-7向第二负荷1-11供电。
38.如图3所示，本发明实施例提供一种厂内光伏和综合能源负载系统控制装置，包括：正向供电单元301，被配置为执行当光照充足时，使综合能源单元3的电能通过智能软开关sop2-2传输至火电发电单元1；反向供电单元302，被配置为执行当光照不足时，使火电发电单元1通过智能软开关sop2-2向负荷供电。
39.在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的装置中，装置还包括：控制单元，用于通过闭合负荷并网开关，使第一母线1-6和第二母线1-7向负荷供电。
40.另外，结合图1-图3描述的本技术实施例的厂内光伏和综合能源负载方法和装置可以由厂内光伏和综合能源负载的电子设备来实现。图4示出了本技术实施例提供的厂内光伏和综合能源负载的电子设备的硬件结构示意图。
41.下面具体参考图4，其示出了适于用来实现本公开实施例中的电子设备400的结构示意图。图4示出的电子设备400仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
42.如图4所示，电子设备400可以包括处理装置（例如中央处理器、图形处理器等）401，其可以根据存储在只读存储器（rom）402中的程序或者从存储装置408加载到随机访问存储器（ram）403中的程序而执行各种适当的动作和处理以实现如本公开所述的实施例的语音控制方法。在随机访问存储器（ram）403中，还存储有电子设备400操作所需的各种程序和数据。处理装置401、只读存储器（rom）402以及随机访问存储器（ram）403通过总线404彼此相连。输入/输出（i/o）接口405也连接至总线404。
43.通常，以下装置可以连接至输入/输出（i/o）接口405：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置406；包括例如液晶显示器（lcd）、扬声器、振动器等的输出装置407；包括例如磁带、硬盘等的存储装置408；以及通信装置409。通信装置409可以允许电子设备400与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图4示出了具有各种装置的电子设备400，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
44.特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在非暂态计算机可
读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码，从而实现如上所述的语音控制方法。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置409从网络上被下载和安装，或者从存储装置408被安装，或者从只读存储器（rom）402被安装。在该计算机程序被处理装置401执行时，执行本公开实施例的方法中限定的上述功能。
45.需要说明的是，本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、半导体的系统、装置、器件，以及任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器（ram）、只读存储器（rom）、可擦式可编程只读存储器（eprom或闪存）、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器（cd-rom）、光存储器件、磁存储器件、及上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置、器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号及上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播以及传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、rf（射频）等等，以及上述的任意合适的组合。
46.在一些实施方式中，客户端、服务器可以利用诸如http（hypertext transfer protocol，超文本传输协议）之类的任何当前已知或未来研发的网络协议进行通信，并且可以与任意形式或介质的数字数据通信（例如，通信网络）互连。通信网络的示例包括局域网（“lan”），广域网（“wan”），网际网（例如，互联网）以及端对端网络（例如，ad hoc端对端网络），以及任何当前已知或未来研发的网络。
47.上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。
48.上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，使得该电子设备：获取系统端对应的第一升级数据，第一升级数据中包括升级文件包和升级列表，升级列表用于确定系统端中待升级单元和待升级单元对应的升级文件包中的升级文件；将第一升级数据发送至系统端；发送升级指令至系统端，升级指令用于指示系统端基于第一升级数据进行固件升级。
49.可选的，当上述一个或者多个程序被该电子设备执行时，该电子设备还可以执行上述实施例所述的其他步骤。
50.可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立
的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。
51.附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、代码的一部分，该模块、程序段、代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
52.描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
53.本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列（fpga）、专用集成电路（asic）、专用标准产品（assp）、片上系统（soc）、复杂可编程逻辑设备（cpld）等等。
54.在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、半导体系统、装置或设备，以及上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（ram）、只读存储器（rom）、可擦除可编程只读存储器（eprom或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（cd-rom）、光学储存设备、磁储存设备、以及上述内容的任何合适组合。
55.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
56.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机、其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
57.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特
定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
58.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
59.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
60.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。