CN106230006A - 微电网控制方法和装置及微电网 - Google Patents

微电网控制方法和装置及微电网 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微电网控制方法和装置及微电网。微电网包括分布式发电设备和储能装置，其中，储能装置用于储存分布式发电设备产生的电能。该方法包括：确定预设算法；以及根据预设算法控制储能装置与配电网连通或断开，其中，储能装置用于在与配电网连通时向配电网提供储存的电能。通过本发明，解决了相关技术中的分布式发电技术不能提供不间断的电源的问题。

Description

微电网控制方法和装置及微电网
技术领域
本发明涉及分布式发电领域，具体而言，涉及一种微电网控制方法和装置及微电网。
背景技术
分布式发电技术在广义上来讲，是指在用户的附近安装发电设施以支持配电网运行的技术，通常发电设施的发电方式是与用户附近的环境相结合的，例如，光伏发电、风能发电、冷热电联产及各种蓄能技术等，发电功率为小型。但是，分布式发电技术将多余的电源反馈至配电网，会引起配电网的功率波动，如果不将多余电源反馈，又会导致“弃风”、“弃光”的现象，造成资源浪费，而且由于分布式发电技术具有间歇性的特性，不能为用户提供不间断的电源，不能为配电网分担供电压力。
针对相关技术中的分布式发电技术不能提供不间断的电源的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种微电网控制方法和装置及微电网，以解决相关技术中的分布式发电技术不能提供不间断的电源的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种微电网。该微电网包括：分布式发电设备，用于产生电能；储能装置，与分布式发电设备相连接，用于储存分布式发电设备产生的电能；以及开关电路，连接在储能装置和配电网之间，用于根据预设算法控制储能装置与配电网连通或断开，其中，储能装置用于在与配电网连通时向配电网提供储存的电能。
进一步地，该微电网还包括：并联逆变器，第一端与直流母线相连接，第二端与交流母线相连接，第三端与开关电路相连接，用于在开关电路控制连通储能装置与配电网时将直流电转换为交流电，其中，储能装置连接至直流母线，配电网连接至交流母线。
进一步地，并联逆变器为多个并联逆变器，多个并联逆变器分别通过通讯线连接至开关电路。
进一步地，该微电网还包括：电参数传感器，用于检测交流母线的电参数，开关电路包括：并网开关，连接在并联逆变器和交流母线之间；控制器，与并网开关和电参数传感器相连接，用于根据预设算法和交流母线的电参数控制并网开关断开或闭合。
进一步地，分布式发电设备至少包括微型燃气轮机，微型燃气轮机包括：燃气机，用于产生热能；发电机，与燃气机相连接，用于将燃气机产生的热能转化为电能；以及整流器，连接在发电机和直流母线之间，用于将发电机转化得到的电能转化为直流电。
进一步地，分布式发电设备包括至少一个光伏发电组件，光伏发电组件包括：光伏组件；以及光伏控制器，与光伏组件和直流母线相连接。
进一步地，该微电网还包括：电池管理装置BMS，连接在储能装置和配电网之间。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种微电网控制方法。微电网包括分布式发电设备和储能装置，其中，储能装置用于储存分布式发电设备产生的电能。该方法包括：确定预设算法；以及根据预设算法控制储能装置与配电网连通或断开，其中，储能装置用于在与配电网连通时向配电网提供储存的电能。
进一步地，在确定预设算法之前，该方法还包括：确定分布式发电设备的发电功率；确定储能装置向配电网提供电能的转换效率；确定配电网的用电负荷；以及根据分布式发电设备的发电功率、储能装置向配电网提供电能的转换效率和配电网的用电负荷确定储能装置的容量。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种微电网控制装置。微电网包括分布式发电设备和储能装置，其中，储能装置用于储存分布式发电设备产生的电能。该装置包括：确定单元，用于确定预设算法；以及控制单元，用于根据预设算法控制储能装置与配电网连通或断开，其中，储能装置用于在与配电网连通时向配电网提供储存的电能。
本发明通过预设算法控制储能装置向配电网提供储存的电能，其中，储能装置用于储存分布式发电设备产生的电能，解决了相关技术中的分布式发电技术不能提供不间断的电源的问题，通过储能装置在分布式发电设备无法利用其它能源产生电能时提供储存的电能，达到了提供不间断的电源的效果，通过在用电高峰时向用户供电，在用电低谷时储电，进而达到了为配电网“削峰填谷”的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明第一实施例的微电网的示意图；
图2是根据本发明第二实施例的微电网的示意图；
图3是根据本发明实施例的微电网控制方法的流程图；以及
图4是根据本发明实施例的微电网控制装置的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明的实施例提供了一种微电网。
图1是根据本发明第一实施例的微电网的示意图。如图1所示，该微电网包括分布式发电设备10，储能装置20和开关电路30。
分布式发电设备10用于产生电能。
分布式发电设备10可以是光伏发电设备、风能发电设备、生物质发电设备、燃料电池发电设备和微型燃气轮机发电设备等多个种类的发电设备，该实施例的微电网中的分布式发电设备10可以包括一个设备或多个设备，也可以包括多个种类的发电设备中的一种或多种，可以根据该实施例的微电网所处的区域的具体情况选择分布式发电设备10的具体实施方式。
储能装置20与分布式发电设备10相连接，用于储存分布式发电设备10产生的电能。
储能装置20可以是储能电池，具体地，储能电池可以是一个或多个，可以是采用并联、串联或串并联等多种连接方式。储能装置20可以储存电能，也可以输出电能。
开关电路30连接在储能装置20和配电网40之间，可以根据预设算法控制储能装置20与配电网40连通或断开。
储能装置20在与配电网40连通时，可以向配电网40提供储能装置20中储存的电能。储能装置20可以在与配电网40连通或断开时都储存分布式发电设备10产生的电能，也可以仅在与配电网40断开时储存分布式发电设备10产生的电能。
优选地，该微电网还可以包括电池管理装置(简称BMS)，连接在储能装置20和配电网40之间。
开关电路30可以是通过开关选择储能装置20是否与配电网40连通，也可以通过继电器等不同的实施方式控制储能装置20与配电网40的连通状态。开关电路30中可以包括配置有预设算法的控制芯片、电路等，根据预设算法判断储能装置20是否与配电网40连通，在得到判断结果之后，开关电路30执行储能装置20与配电网40连通或断开。
开关电路30采用的预设算法可以是在用电高峰期时通过储能装置20向配电网40供电。
该实施例提供的微电网，通过储能装置20储存分布式发电设备10产生的电能，通过开关电路30根据预设算法控制储能装置20是否向配电网40提供储存的电能，解决了相关技术中的分布式发电技术不能提供不间断的电源的问题，通过储能装置20在分布式发电设备10无法利用其它能源产生电能时提供储存的电能，达到了提供不间断的电源的效果，通过在用电高峰时向用户供电，在用电低谷时储电，进而达到了为配电网“削峰填谷”的效果。
作为上述实施例的一个优选实施例，分布式发电设备10还可以与开关电路30和配电网40相连接，开关电路30在判断出配电网40处于用电高峰期时，可以控制分布式发电设备10和储能装置20均与配电网40连通，直接将分布式发电设备10产生的电能和储能装置20储存的电能提供给配电网40。
优选地，上述实施例中的微电网可以包括并联逆变器。储能装置20与直流母线相连接，提供直流电源，并联逆变器一端与与直流母线相连接，另一端与交流母线相连接，将直流电转换为交流电，交流母线与配电网40相连接。储能装置20在向配电网40提供电能的时候是通过并联逆变器将直流电转换为交流电提供给配电网40。
并联逆变器可以包括多个并联逆变器，多个并联逆变器分别通过通讯线连接至开关电路30，可以接受开关电路30的控制，开关电路30也可以接收并联逆变器的信号。
优选地，该微电网还可以包括电参数传感器。电参数传感器可以与交流母线相连接，检测交流母线的电参数。开关电路30可以与电参数传感器相连接，如果判断出交流母线端过电压或过电流，断开储能装置20与配电网40之间的电连接，防止配电网40出现波动。
可选地，开关电路30可以包括并网开关和控制器。并网开关连接在并联逆变器和交流母线之间；控制器与并网开关和电参数传感器相连接，用于根据预设算法和交流母线的电参数控制并网开关断开或闭合。
可选地，分布式发电设备可以至少包括微型燃气轮机。微型燃气轮机包括燃气机、发电机和整流器。燃气机用于产生热能；发电机与燃气机相连接，用于将燃气机产生的热能转化为电能；整流器连接在发电机和直流母线之间，用于将发电机转化得到的电能转化为直流电。
可选地，分布式发电设备可以包括至少一个光伏发电组件。光伏发电组件包括光伏组件和光伏控制器。光伏控制器与光伏组件和直流母线相连接。
图2是根据本发明第二实施例的微电网的示意图。该实施例可以作为上述第一实施例的优选实施方式，如图2所示，该微电网的连接方式如下：
光伏发电组件11、微型燃气轮机12和储能装置20与直流母线51相连接。并联逆变器60第一端与直流母线51相连接，第二端与并网开关31的第一端相连接。并网开关31的第二端与交流母线52相连接，配电网40与交流母线52相连接。
光伏发电组件11包括光伏组件111和光伏控制器112。光伏组件111是太阳能电池板，用于接收光能转化为电能。光伏组件111和光伏控制器112可以包括多套太阳能电池板与控制器的组合。
微型燃气轮机12在燃烧燃料之后，驱动永磁同步发电机G发电，永磁同步发电机G通过电力传输线与整流器122相连接，微型燃气轮机12通过整流器122与直流母线51相连接。微型燃气轮机12排出的余热烟气和缸套水可以用于供热供冷，具体地，通过余热回收装置121为采暖负荷供热、热水负荷供热或用于吸收式制冷机的制冷。
储能装置20包括多个储能电池，每个储能电池配置有一个BMS，储能电池通过BMS与直流母线51相连接。储能装置20可以储存光伏发电组件11和微型燃气轮机12产生的电能。
并联逆变器60第一端与直流母线51相连接，可以包括多个并联逆变器，图2中所示为三个并联逆变器的情况。多个并联逆变器之间可以通过通讯相连接，进行通讯，以保证同时动作，与配电网40同期合闸。
并联逆变器60通过并网开关31与交流母线52相连接，多个并联逆变器60可以与多个并网开关31一一对应连接，在并网开关31闭合时，并联逆变器60可以将直流母线51上的直流电转化为交流电提供给配电网40。
并网开关31可以由图2中未示出的控制器控制，控制器中可以预置有算法，控制并网开关31何时合闸。可选地，控制器可以根据实时检测的交流母线52的电压和电流判断是否断开并网开关31，当出现过电压或过电流时，控制器控制并网开关31断开，并联逆变器60通过并网开关31与交流母线52断开连接。
控制器还可以接受调度人员输入的发电计划和调度命令，以更加灵活的控制微型燃气轮机12的运行方式，提高储能装置20的寿命，减少配电网40的扰动。
并联逆变器60还可以与开关电路的控制器相连接，接受微电网集中控制器的调度命令和发电计划命令，平均分配多个并联逆变器的功率。
配电网40可以包括用户负荷、公共节点开关和配电变压器等。交流母线52通过公共节点开关与配电变压器连接。
微电网集中控制器包括发电计划和调度命令模块、电池容量分析模块、联产发电量分析模块、电网扰动分析模块、削峰填谷控制模块。该微电网集中控制器可以控制并网逆变器与配电网的交换功率，当电网用电低谷时，电池存储微型燃气轮机和光伏组件多余的发电量，当电网用电高峰时，通过并网逆变器将存储的电能注入配电网。
本发明的实施例还提供了一种微电网控制方法。需要说明的是，本发明实施例的微电网控制方法可以在本发明的微电网中执行。
微电网包括分布式发电设备和储能装置，其中，储能装置用于储存分布式发电设备产生的电能。
图3是根据本发明实施例的微电网控制方法的流程图。如图3所示，该方法包括以下步骤：
步骤S301，确定预设算法。
该步骤可以由本发明实施例提供的微电网的开关电路来执行。
步骤S302，根据预设算法控制储能装置与配电网连通或断开。
在确定预设算法之后，根据预设算法控制储能装置与配电网连通或断开。储能装置可以在与配电网连通时向配电网提供储存的电能。
该实施例提供的微电网控制方法，通过预设算法控制储能装置向配电网提供储存的电能，其中，储能装置用于储存分布式发电设备产生的电能，解决了相关技术中的分布式发电技术不能提供不间断的电源的问题，通过储能装置在分布式发电设备无法利用其它能源产生电能时提供储存的电能，达到了提供不间断的电源的效果，通过在用电高峰时向用户供电，在用电低谷时储电，进而达到了为配电网“削峰填谷”的效果。
优选地，在确定预设算法之前，该方法还可以包括：确定分布式发电设备的发电功率；确定储能装置向配电网提供电能的转换效率；确定配电网的用电负荷；以及根据分布式发电设备的发电功率、储能装置向配电网提供电能的转换效率和配电网的用电负荷确定储能装置的容量。
如果该实施例提供的微电网控制方法应用在采用微型燃气轮机和光伏发电组件作为分布式发电设备的微电网中，首先要确定微型燃气轮机和光伏发电组件的发电功率。
微型燃气轮机驱动的永磁同步发电机的发电功率为其中，PQ为单位面积热负荷功率或制冷负荷功率；S为供热或制冷面积；GHPR为微型燃气发电机组的热电比，取值可以是1～2。
光伏发电组件可以包括多组，多组光伏发电组件的额定发电功率之和为PPV。
微型燃气轮机和光伏发电组件产生的电能为直流电，可以通过并联逆变器等转换装置将直流电转换为交流电供配电网使用。并联逆变器可以为多个，所有并联逆变器的额定功率之和为其中，η1为并联逆变器的效率。
则确定出的储能装置的容量为其中，η2为电池储能装置的充放电效率，t为时间，确定出的储能装置的容量可以储存t时间内微型燃气轮机的富裕发电量。例如，t等于24小时时，储能装置可以存储一个典型日内的微型燃气轮机的富裕发电量。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明的实施例还提供了一种微电网控制装置。需要说明的是，本发明实施例的微电网控制装置可以用于执行本发明的微电网控制方法。
图4是根据本发明实施例的微电网控制装置的示意图。如图4所示，该装置包括确定单元100和控制单元200。
确定单元100用于确定预设算法。控制单元200用于根据预设算法控制储能装置与配电网连通或断开，其中，储能装置用于在与配电网连通时向配电网提供储存的电能。
该实施例提供的微电网控制装置，通过确定单元100确定预设算法，控制单元200根据预设算法控制储能装置与配电网连通或断开，其中，储能装置用于在与配电网连通时向配电网提供储存的电能，解决了相关技术中的分布式发电技术不能提供不间断的电源的问题，通过储能装置在用电高峰时向用户供电，在用电低谷时储电，进而达到了能够向用户提供不间断的电源的效果。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微电网，其特征在于，包括：
分布式发电设备，用于产生电能；
储能装置，与所述分布式发电设备相连接，用于储存分布式发电设备产生的电能；以及
开关电路，连接在所述储能装置和所述配电网之间，用于根据预设算法控制所述储能装置与所述配电网连通或断开，其中，所述储能装置用于在与所述配电网连通时向所述配电网提供储存的电能。
2.根据权利要求1所述的微电网，其特征在于，所述微电网还包括：
并联逆变器，第一端与直流母线相连接，第二端与交流母线相连接，第三端与所述开关电路相连接，用于在所述开关电路控制连通所述储能装置与所述配电网时将直流电转换为交流电，
其中，所述储能装置连接至所述直流母线，所述配电网连接至所述交流母线。
3.根据权利要求2所述的微电网，其特征在于，所述并联逆变器为多个并联逆变器，所述多个并联逆变器分别通过通讯线连接至所述开关电路。
4.根据权利要求2所述的微电网，其特征在于，
所述微电网还包括：电参数传感器，用于检测所述交流母线的电参数，
所述开关电路包括：并网开关，连接在所述并联逆变器和所述交流母线之间；控制器，与所述并网开关和所述电参数传感器相连接，用于根据所述预设算法和所述交流母线的电参数控制所述并网开关断开或闭合。
5.根据权利要求2所述的微电网，其特征在于，所述分布式发电设备至少包括微型燃气轮机，所述微型燃气轮机包括：
燃气机，用于产生热能；
发电机，与所述燃气机相连接，用于将所述燃气机产生的热能转化为电能；以及
整流器，连接在所述发电机和所述直流母线之间，用于将所述发电机转化得到的电能转化为直流电。
6.根据权利要求2所述的微电网，其特征在于，所述分布式发电设备包括至少一个光伏发电组件，所述光伏发电组件包括：
光伏组件；以及
光伏控制器，与所述光伏组件和所述直流母线相连接。
7.根据权利要求1所述的微电网，其特征在于，所述微电网还包括：
电池管理装置BMS，连接在所述储能装置和所述配电网之间。
8.一种微电网控制方法，其特征在于，微电网包括分布式发电设备和储能装置，其中，所述储能装置用于储存分布式发电设备产生的电能，所述方法包括：
确定预设算法；以及
根据预设算法控制所述储能装置与配电网连通或断开，其中，所述储能装置用于在与所述配电网连通时向所述配电网提供储存的电能。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在确定预设算法之前，所述方法还包括：
确定所述分布式发电设备的发电功率；
确定所述储能装置向所述配电网提供电能的转换效率；
确定所述配电网的用电负荷；以及
根据所述分布式发电设备的发电功率、所述储能装置向所述配电网提供电能的转换效率和所述配电网的用电负荷确定所述储能装置的容量。
10.一种微电网控制装置，其特征在于，微电网包括分布式发电设备和储能装置，其中，所述储能装置用于储存分布式发电设备产生的电能，所述装置包括：
确定单元，用于确定预设算法；以及
控制单元，用于根据预设算法控制所述储能装置与配电网连通或断开，其中，所述储能装置用于在与所述配电网连通时向所述配电网提供储存的电能。
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