CN110165690B - 基于反向协同调控的多能互补微电网系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于反向协同调控的多能互补微电网系统，所述系统包括微电网控制系统、反向协调控制装置、储能功率协调通信线、系统通信网络线、用电负荷、负荷用电变压器、用电负荷电力线、微电网电力干线以及分别与所述微电网电力干线连接的光伏发电单元子系统网络、协同储能单元子系统网络、独立储能单元子系统网络、柴油发电机组网络、电流监测网络、充放电功率协同调节网络和微电网控制网络，该种基于反向协同调控的多能互补微电网系统，使得储能单元子系统相对于新能源出力的功率进行反向功率互补协同出力，快速且有效平抑供电的电力波动，达到在设定的出力裕度范围内平稳供电，解决了新能源发电微电网供电波动及不稳定的技术中缺陷。

Description

基于反向协同调控的多能互补微电网系统
技术领域
本发明属于新能源微电网应用技术领域，具体涉及基于反向协同调控的多能互补微电网系统。
背景技术：
由于风、光、潮汐发电均是可再生能源，是能源转型的优选之路，被广泛应用与推广；但是风、光、潮汐可再生能源发电受到天气等自然条件的影响，所发电力具有波动性和间歇性，不能正常稳定供电给用户负荷，而且其通过电力电子换流器转换为用户需要的电力形式，在多电源组网发电供电，其一致性和电能平衡管控是多电源微电网的难点，是微电网系统构成及管控的重大技术挑战。
通过反向协调控制装置实时监测采样新能源发电的输出功率，并根据新能源发电输出功率的变化，在设定的允许功率变化范围基础上，自动调节可再生能源风、光、潮汐不稳定发电电源与双向充放电的储能单元子系统的出力，使得储能单元子系统相对于新能源出力的功率进行反向功率互补协同出力，平抑供电的电力波动，达到在设定的出力裕度范围内平稳供电。
发明内容
本发明的目的在于提供基于反向协同调控的多能互补微电网系统，以解决新能源发电微电网供电波动及不稳定的缺陷。
基于反向协同调控的多能互补微电网系统，所述系统包括微电网控制系统、反向协调控制装置、储能功率协调通信线、系统通信网络线、用电负荷、负荷用电变压器、用电负荷电力线、微电网电力干线以及分别与所述微电网电力干线连接的光伏发电单元子系统网络、协同储能单元子系统网络、独立储能单元子系统网络、柴油发电机组网络、电流监测网络、充放电功率协同调节网络和微电网控制网络，所述微电网控制网络由微电网控制系统通过所述系统通信网络线分别与所述反向协调控制装置、所述光伏发电单元子系统网络、所述协同储能单元子系统网络、所述柴油发电机组网络、所述独立储能单元子系统网络和所述用电负荷连接构成。
优选的，所述光伏发电单元子系统网络包括光伏发电单元子系统、光伏逆变器和光伏升压变，所述光伏发电单元子系统通过光伏直流电力线与所述光伏逆变器连接，所述光伏逆变器通过光伏逆变器交流电力线与所述光伏升压变连接后再接入所述微电网电力干线。
优选的，所述协同储能单元子系统网络包括协同储能蓄电池组串、协同双向储能换流器和协同储能升压变，所述协同储能蓄电池组串通过协同储能蓄电池组串直流电力线与所述协同双向储能换流器连接，所述协同双向储能换流器通过协同双向储能换流器交流电力线与协同储能升压变连接后再接入所述微电网电力干线。
优选的，所述独立储能单元子系统网络包括独立储能蓄电池组串、独立双向储能换流器和独立储能升压变，所述独立储能蓄电池组串通过独立储能蓄电池组串直流电力线与所述独立双向储能换流器连接，所述独立双向储能换流器通过独立双向储能换流器交流电力线与独立储能升压变连接后再接入所述微电网电力干线。
优选的，所述柴油发电机组网络包括柴油发电机组、柴发启动及交流电力同步调控装置和柴发电力升压变，所述柴油发电机组通过柴油发电机组输出电力线与所述柴发启动及交流电力同步调控装置连接，所述柴发启动及交流电力同步调控装置通过柴发同期供电电力线与柴发电力升压变连接后再接入所述微电网电力干线。
优选的，所述微电网控制网络包括微电网控制系统，所述微电网控制系统通过系统通信网络线分别与所述反向协调控制装置、所述光伏逆变器、所述协同双向储能换流器、所述柴发启动及交流电力同步调控装置、所述用电负荷和所述独立双向储能换流器连接。
本发明的优点在于：该种基于反向协同调控的多能互补微电网系统通过反向协调控制装置实时监测采样新能源发电的输出功率，并根据监测采样的新能源发电输出功率的变化数据，直接取反发送给双向储能逆变器，其在设定的允许功率变化范围基础上，实现自动调节可再生能源风、光、潮汐不稳定发电电源与双向充放电的储能单元子系统的出力，使得储能单元子系统相对于新能源出力的功率进行反向功率互补协同出力，快速且有效平抑供电的电力波动，达到在设定的出力裕度范围内平稳供电，解决了新能源发电微电网供电波动及不稳定的技术中缺陷，在实现微电网安全运行的基础上节省投资。
附图说明
图1为本发明系统的构成及原理示意图。
图2为本发明中反向协调控制装置的构成及原理结构示意图。
其中：1-微电网控制系统，2-反向协调控制装置，3-储能功率协调通信线，4-系统通信网络线，10-微电网电力干线，11-光伏发电单元子系统，12-光伏逆变器，13-光伏逆变器输出电流采样传感器，14-光伏升压变，15-光伏直流电力线，16-光伏逆变器交流电力线，21-协同储能蓄电池组串，22-协同双向储能换流器，24-协同储能升压变，25-协同储能蓄电池组串直流电力线，26-协同双向储能换流器交流电力线，31-柴油发电机组，32-柴发启动及交流电力同步调控装置，34-柴发电力升压变，35-柴油发电机组输出电力线，36-柴发同期供电电力线，41-用电负荷，44-负荷用电变压器，46-用电负荷电力线，51-独立储能蓄电池组串，52-独立双向储能换流器，54-独立储能升压变，55-独立储能蓄电池组串直流电力线，56-独立双向储能换流器交流电力线，111-嵌入式控制器，112-电流采样模块，113-协同储能通信接口电路，114-上位机通信接口电路，115-人工控制及显示模块，116-数据存储模块，117-预置程序模块，118-电源电路模块，119-系统总线。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图2所示，基于反向协同调控的多能互补微电网系统，主要包括：微电网控制系统1、反向协调控制装置2、储能功率协调通信线3、系统通信网络线4、微电网电力干线10、光伏发电单元子系统11、光伏逆变器12、光伏逆变器输出电流采样传感器13、光伏升压变14、光伏直流电力线15、光伏逆变器交流电力线16、协同储能蓄电池组串21、协同双向储能换流器22、协同储能升压变24、协同储能蓄电池组串直流电力线25、协同双向储能换流器交流电力线26、柴油发电机组31、柴发启动及交流电力同步调控装置32、柴发电力升压变34、柴油发电机组输出电力线35、柴发同期供电电力线36、用电负荷41、负荷用电变压器44、用电负荷电力线46、独立储能蓄电池组串51、独立双向储能换流器52；
其中：
光伏发电单元子系统11通过光伏直流电力线15连接光伏逆变器12由光伏逆变器12通过光伏升压变14及光伏逆变器交流电力线16接入微电网电力干线10，构成光伏发电单元子系统网络；
协同储能蓄电池组串21通过协同储能蓄电池组串直流电力线25连接协同双向储能换流器22，由协同双向储能换流器22通过协同储能升压变24及协同双向储能换流器交流电力线26接入微电网电力干线10，构成协同储能单元子系统网络；
独立储能蓄电池组串51通过通过独立储能蓄电池组串直流电力线55连接独立双向储能换流器52由独立双向储能换流器52通过独立双向储能换流器交流电力线56与独立储能升压变54接入微电网电力干线10，构成独立储能单元子系统网络；
柴油发电机组31通过柴油发电机组输出电力线35连接柴发启动及交流电力同步调控装置32由交流电力同步调控装置32通过柴发电力升压变34及柴发同期供电电力线36接入微电网电力干线10，构成柴油发电机组网络；
反向协调控制装置2通过光伏逆变器输出电流采样传感器13连接光伏逆变器12，构成电流监测网络；
反向协调控制装置2通过储能功率协调通信线3连接协同双向储能换流器22，构成充放电功率协同调节网络；
微电网控制系统1通过系统通信网络线4分别连接反向协调控制装置2、光伏逆变器12、协同双向储能换流器22、柴发启动及交流电力同步调控装置32、用电负荷41、独立双向储能换流器52，构成微电网控制网络；
基于反向协调控制的多能互补微电网系统的光储互补运行控制特征是，反向协调控制装置2根据系统设置的光伏发电出力功率以及通过光伏逆变器输出电流采样传感器13实时监测的光伏实际出力功率，实际多出力的正功率反向以负功率通知协同双向储能换流器22减少供电功率，实际少出力的功率反向以增加相应功率通知协同双向储能换流器22增加供电功率，即光伏多发储能蓄电，光伏少发储能放电，电量相等出力相反。
所述反向协调控制装置2主要包括：嵌入式控制器111、数据存储模块116、预置程序模块117、电源电路模块118、系统总线119、电流采样模块112、协同储能通信接口电路113、上位机通信接口电路114、人工控制及显示模块115；
其中：
嵌入式控制器111通过系统总线119分别连接数据存储模块116、预置程序模块117、电源电路模块118、电流采样模块112、协同储能通信接口电路113、上位机通信接口电路114、人工控制及显示模块115，构成电流采样监测及反向功率信号发送的监控信息链路及系统。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (1)

1.基于反向协同调控的多能互补微电网系统，其特征在于，所述系统包括微电网控制系统(1)、反向协调控制装置(2)、储能功率协调通信线(3)、系统通信网络线(4)、用电负荷(41)、负荷用电变压器(44)、用电负荷电力线(46)、微电网电力干线(10)以及分别与所述微电网电力干线(10)连接的光伏发电单元子系统网络、协同储能单元子系统网络、独立储能单元子系统网络、柴油发电机组网络、电流监测网络、充放电功率协同调节网络和微电网控制网络，所述微电网控制网络由微电网控制系统(1)通过所述系统通信网络线(4)分别与所述反向协调控制装置(2)、所述光伏发电单元子系统网络、所述协同储能单元子系统网络、所述柴油发电机组网络、所述独立储能单元子系统网络和所述用电负荷(41)连接构成；
所述光伏发电单元子系统网络包括光伏发电单元子系统(11)、光伏逆变器(12)和光伏升压变(14)，所述光伏发电单元子系统(11)通过光伏直流电力线(15)与所述光伏逆变器(12)连接，所述光伏逆变器(12)通过光伏逆变器交流电力线(16)与所述光伏升压变(14)连接后再接入所述微电网电力干线(10)；
所述协同储能单元子系统网络包括协同储能蓄电池组串(21)、协同双向储能换流器(22)和协同储能升压变(24)，所述协同储能蓄电池组串(21)通过协同储能蓄电池组串直流电力线(25)与所述协同双向储能换流器(22)连接，所述协同双向储能换流器(22)通过协同双向储能换流器交流电力线(26)与协同储能升压变(24)连接后再接入所述微电网电力干线(10)；
所述独立储能单元子系统网络包括独立储能蓄电池组串(51)、独立双向储能换流器(52)和独立储能升压变(54)，所述独立储能蓄电池组串(51)通过独立储能蓄电池组串直流电力线(55)与所述独立双向储能换流器(52)连接，所述独立双向储能换流器(52)通过独立双向储能换流器交流电力线(56)与独立储能升压变(54)连接后再接入所述微电网电力干线(10)；
所述柴油发电机组网络包括柴油发电机组(31)、柴发启动及交流电力同步调控装置(32)和柴发电力升压变(34)，所述柴油发电机组(31)通过柴油发电机组输出电力线(35)与所述柴发启动及交流电力同步调控装置(32)连接，所述柴发启动及交流电力同步调控装置(32)通过柴发同期供电电力线(36)与柴发电力升压变(34)连接后再接入所述微电网电力干线(10)；
所述电流监测网络包括所述反向协调控制装置(2)、光伏逆变器输出电流采样传感器(13)和所述光伏逆变器(12)，所述反向协调控制装置(2)通过光伏逆变器输出电流采样传感器(13)与所述光伏逆变器(12)连接；
所述充放电功率协同调节网络包括所述反向协调控制装置(2)以及通过所述储能功率协调通信线(3)与所述反向协调控制装置(2)连接的所述协同双向储能换流器(22)；
所述微电网控制网络包括微电网控制系统(1)，所述微电网控制系统(1)通过系统通信网络线(4)分别与所述反向协调控制装置(2)、所述光伏逆变器(12)、所述协同双向储能换流器(22)、所述柴发启动及交流电力同步调控装置(32)、所述用电负荷(41)和所述独立双向储能换流器(52)连接；
所述反向协调控制装置(2)包括系统总线(119)以及分别与所述系统总线(119)连接的嵌入式控制器(111)、电流采样模块(112)、协同储能通信接口电路(113)、上位机通信接口电路(114)、人工控制及显示模块(115)、数据存储模块(116)、预置程序模块(117)和电源电路模块(118)。
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