CN110176758A - 一种新型交直热电耦合混合微网控制分层控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型交直热电耦合混合微网控制分层控制系统，包括：云管理平台，用于实现远程业务管理；协调控制单元，用于对系统的协调和控制，并与云管理平台信号连接，所述协调控制单元包括配网终端保护单元，所述配网终端保护单元包括保护管理机、配网管理控制器以及用于微网电路的切换控制的模式控制单元；微网控制单元。本发明通过微网能量管理系统、协调控制系统、控保系统，可以完成各国不同电压等级下的交直流微网运行模式切换，以及经济性最优控制热、电耦合能源及负载，使整个微网的效率最高，经济效益最高。与普通微网相比能源利用效率更高，能源供给形式更多，能源成本价格较普通微网的成本更低，有一定的适用价值。
Description
技术领域
本发明属于微电网技术领域，具体涉及一种新型交直热电耦合混合微网控制分层控制系统。
背景技术
目前微电网结构主要包括：交流微电网、直流微电网和混合微电网，以往的研究主要集中在交流微电网，然而随着直流负荷的不断增加，直流微电网相对于交流微电网具有能量转换次数少、效率高、成本低、控制结构简单、无需考虑频率和相位以及无功补偿设备等优势，促进了直流微电网的快速发展，又有一批技术集中在直流微电网中，但是随着能源的综合梯度利用，电冷热的能量转换是分不开，所以针对于交直流电、热源、负荷共存的能源结构，需要对电热耦合的交直流微电网做进一步的主电路拓扑设计及验证。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种新型交直热电耦合混合微网控制分层控制系统，用于对交直流热电耦合微电网进行控制。
本发明的技术方案为：一种新型交直热电耦合混合微网控制分层控制系统，包括：
云管理平台，用于实现远程业务管理；
协调控制单元，用于对系统的协调和控制，并与云管理平台信号连接，所述协调控制单元包括配网终端保护单元，所述配网终端保护单元包括保护管理机、配网管理控制器以及用于微网电路的切换控制的模式控制单元；
微网控制单元，用于实现各个微网电路的控制逻辑的下发，并反馈控制效果，同时收集微网电路中各个器件模块的信息，且与云管理平台信号连接。
作为优选，所述微网控制单元包括用于控制可控电源以及热源微网控制器的光储虚拟同步微网运行控制器/保护管理机、用于控制可控电源微网控制器的光储柴虚拟同步微网运行控制器/保护管理机、交直流混合微网控制器/保护管理机以及美国CERTS三联供微网控制器/保护管理机。
作为优选，还包括分布式能源优化控制单元，负责微网独立运行时的电压和频率，以及燃气机、热泵的温度的上层控制，通过改变分布式能源有功功率和无功功率的输出设置点和切联负荷实现二次频率调整，通过调整燃气轮机的热电比率以及热泵的温度调节负载对电网频率做调整，使整个系统运行在效率最优。
作为优选，所述分布式电源协调控制单元包括多个分布式电源控制器。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明通过微网能量管理系统、协调控制系统、控保系统，可以完成各国不同电压等级下的交直流微网运行模式切换，以及经济性最优控制热、电耦合能源及负载，使整个微网的效率最高，经济效益最高。与普通微网相比能源利用效率更高，能源提供形势更多，能源成本价格较普通微网的成本要低，有一定的适用价值。
附图说明
图1为本发明的控制框图。
图2为本发明中各层控制单元的功能框架是示意图。
图3为燃煤锅炉功能装置的连接示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明包括：
云管理平台，用于实现远程业务管理；
协调控制单元1，用于对系统的协调和控制，并与云管理平台信号连接，所述协调控制单元包括配网终端保护单元，所述配网终端保护单元包括保护管理机11、配网管理控制器12、多个分布式电源控制器以及用于微网电路的切换控制的模式控制单元；
微网控制单元2，用于实现各个微网电路的控制逻辑的下发，并反馈控制效果，同时收集微网电路中各个器件模块的信息，且与云管理平台信号连接。
本发明中微网控制单元包括用于控制可控电源以及热源微网控制器的光储虚拟同步微网运行控制器/保护管理机、用于控制可控电源微网控制器的光储柴虚拟同步微网运行控制器/保护管理机、交直流混合微网控制器/保护管理机以及美国CERTS三联供微网控制器/保护管理机。
本发明中还包括分布式能源优化控制单元，负责微网独立运行时的电压和频率，以及燃气机、热泵的温度的上层控制，通过改变分布式能源有功功率和无功功率的输出设置点和切联负荷实现二次频率调整，通过调整燃气轮机的热电比率以及热泵的温度调节负载对电网频率做调整，使整个系统运行在效率最优。
微网控制器中包含交直流微网电热经济运行分析及以经济性最优为目标的有计划运行控制策略。
1)分布式电源的运行控制需要控制器实现对各类电源(包括储能环节、非线性负荷)实现功率调节和控制，如果不能实现连续调节，则可以采用成组投切控制。
2)模式控制器是控制微电网运行模式的关键设备，主要控制模式有：
(1)光伏虚拟同步机控制，光伏、混合储能，在380V交流微网并网向离网状态切换时，保证重要负载不断电，两台光伏储能变流器采用虚拟同步控制模式，负载中可以带有热泵。
(2)光储一体机控制，光伏储能根据峰谷电价，以经济性最优为目标控制光伏储能的充放电策略。
(3)光储柴一体控制，多台柴油发电机、光伏、储能的光储柴一体机的控制模式，即在交流微网并网向离网状态切换过程中，实现光储柴一体机的模式切换。
(4)交直流混合微网控制器模式，即在交直流微网(交流微网、直流微网，光伏和混合储能通过多端口DC/DC变流器直流挂在直流母线上，离网时柴油发电机启动运行)并网稳定运行过程中，实现多端口DC/DC双向变流器对各种类型储能装置的充放电控制功能。
(5)日本电网，日本电网包括工业和家用电网。
(6)直流供配电系统
(7)美国CERTS三联供微网运行模式。
微网控制器各控制模式下的控制内容为：
光储虚拟同步微网运行控制器/保护管理机，实现对可控电源、热源微网控制器(PCS控制器、并网开关、热泵、PLC模拟负载)等的控制，实现控制逻辑的下发，反馈控制效果的作用。同时收集各线路、负荷、电源、开关等保护和测控模块的信息，实现监控和保护功能。
光储柴虚拟同步微网运行控制器/保护管理机，实现对可控电源微网控制器(柴油发电机控制柜、AC\DC双向变流器控制器、并网开关、负载)等的控制，实现控制逻辑的下发，反馈控制效果的作用。同时收集各线路、负荷、电源、开关等保护和测控模块的信息，实现监控和保护功能。
交直流混合微网控制器/保护管理机，即在交直流微网(AC/DC双向变流器、并网开关、混合式储能DC/DC)并离网过程中，实现控制逻辑的下发，反馈控制效果的作用。同时收集各线路、负荷、电源、开关等保护和测控模块的信息，实现监控和保护功能。
美国CERTS三联供微网控制器/保护管理机，即在CERTS微网(电网模拟器，燃气轮机控制器、储能PCS、负载、热负荷)并离网过程中，实现控制逻辑的下发，反馈控制效果的作用。同时收集各线路、负荷、电源、开关等保护和测控模块的信息，实现监控和保护功能。
交直流微网控制器完成以上但不限于以上控制模式的切换，对电、热、气的分布式能源优化控制，交直流电源和交直流负载能够实现实时动态响应控制。
分布式能源优化控制器，该模块主要负责微网独立运行时的电压和频率，以及燃气机、热泵的温度的上层控制，通过改变分布式能源有功功率和无功功率的输出设置点和切联负荷实现二次频率调整，通过调整燃气轮机的热电比率以及热泵的温度调节负载对电网频率做调整(时间较久)，使整个系统运行在效率最优。在微网独立运行时，如果负载小于光伏、柴发、燃气轮机、储能的额定输出功率，则有可能出现微网频率或者电压过高，微网难以独立运行，此时需要在监控系统中增加微网频率控制模块，适当退出部分分布式能源，或者提高热负荷温度间接提升电力负载。或者在利用分布式能源并网逆变器的输出功率限制功能，使其能够接受外部上层指令，限制分布式能源的输出功率。当负载大于光伏、储能设备或者柴油发电机、燃气轮机的输出功率时，微网频率或者电压下降，此时应该适当切除部分负载，或者降低热负荷温度，维持系统频率和电压的问题。
Claims (4)
1.一种新型交直热电耦合混合微网控制分层控制系统，其特征在于，包括：
云管理平台，用于实现远程业务管理；
协调控制单元，用于对系统的协调和控制，并与云管理平台信号连接，所述协调控制单元包括配网终端保护单元，所述配网终端保护单元包括保护管理机、配网管理控制器以及用于微网电路的切换控制的模式控制单元；
微网控制单元，用于实现各个微网电路的控制逻辑的下发，并反馈控制效果，同时收集微网电路中各个器件模块的信息，且与云管理平台信号连接。
2.如权利要求1所述的新型交直热电耦合混合微网控制分层控制系统，其特征在于，所述微网控制单元包括用于控制可控电源以及热源微网控制器的光储虚拟同步微网运行控制器/保护管理机、用于控制可控电源微网控制器的光储柴虚拟同步微网运行控制器/保护管理机、交直流混合微网控制器/保护管理机以及美国CERTS三联供微网控制器/保护管理机。
3.如权利要求1所述的新型交直热电耦合混合微网控制分层控制系统，其特征在于，还包括分布式能源优化控制单元，负责微网独立运行时的电压和频率，以及燃气机、热泵的温度的上层控制，通过改变分布式能源有功功率和无功功率的输出设置点和切联负荷实现二次频率调整，通过调整燃气轮机的热电比率以及热泵的温度调节负载对电网频率做调整，使整个系统运行在效率最优。
4.如权利要求1所述的新型交直热电耦合混合微网控制分层控制系统，其特征在于，所述分布式电源协调控制单元包括多个分布式电源控制器。
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