CN110620389B - 一种微网新能源混合储能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种微网新能源混合储能系统，包括依次设置的新能源发电子系统、储能子系统、能量转换子系统、以及配电子系统，新能源发电子系统包括连接各个供电环路的若干联络线，若干联络线上均设有前端网络节点；储能子系统包括和供电环路等数量的若干电容器，若干电容器上均连接投切装置，若干投切装置上均设有后端网络节点；按供电环路的输出电压大小赋予其对应的前端网络节点前端序号，并且通过前端网络节点之间通信实时更新前端序号；按电容器的当前电压大小赋予其对应的后端网络节点后端序号，并且通过后端网络节点之间通信实时更新后端序号；按前端序号和后端序号的排序使供电环路一对一地投切到电容器上。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，特别涉及一种微网新能源混合储能系统。
背景技术
微网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。一般分布式电源可以包括光伏、风力等清洁的发电方式。但是这些分布式电源具有一定的发电随机性，因此需要储能装置通过充放电，来平抑发电和负荷波动、保持微网稳定运行。并且由于发电装置的发电随机性，会导致较大发电和负荷波动。虽然可以通过大容量的储能装置使之得以缓解，但是一味增大储能装置容量，也意味其制造成本和维护成本大幅增加。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种微网新能源混合储能系统，减小供电环路和电容器之间的发电和负荷波动。
本发明的技术方案是，一种微网新能源混合储能系统，包括依次设置的新能源发电子系统、储能子系统、能量转换子系统、以及配电子系统，所述新能源发电子系统包括连接各个供电环路的若干联络线，若干所述联络线上均设有前端网络节点，所述前端网络节点之间可以直接通信；所述储能子系统包括和所述供电环路等数量的若干电容器，若干所述电容器上均连接投切装置，若干所述投切装置上均设有后端网络节点，所述后端网络节点之间可以直接通信；所述新能源发电子系统和所述储能子系统通过自适应匹配算法建立连接，所述自适应匹配算法为按所述供电环路的输出电压大小赋予其对应的所述前端网络节点前端序号，并且通过所述前端网络节点之间通信实时更新所述前端序号；按所述电容器的当前电压大小赋予其对应的所述后端网络节点后端序号，并且通过所述后端网络节点之间通信实时更新所述后端序号；按所述前端序号和所述后端序号的排序使所述供电环路一对一地投切到所述电容器上。
作为一种实施方式，所述新能源发电子系统包括光伏发电装置和风力发电装置，所述光伏发电装置和所述风力发电装置的输出端为所述供电环路。
作为一种实施方式，还包括基站，所述前端网络节点、所述后端网络节点和所述基站之间可以通信。
作为一种实施方式，所述自适应匹配算法为按所述供电环路的输出电压从大到小赋予所述供电环路对应的所述前端网络节点大小依次递减的前端序号；按所述电容器的当前电压从大到小赋予所述电容器对应的所述后端网络节点大小依次递减的后端序号；按所述前端序号的顺序和所述后端序号的顺序使所述供电环路一对一地投切到所述电容器上，或者按所述前端序号的倒序和所述后端序号的倒序使所述供电环路一对一地投切到所述电容器上。
作为一种实施方式，所述自适应匹配算法为按所述供电环路的输出电压从小到大赋予所述供电环路对应的所述前端网络节点大小依次递增的前端序号；按所述电容器的当前电压从小到大赋予所述电容器对应的所述后端网络节点大小依次递增的后端序号；按所述前端序号的顺序和所述后端序号的顺序使所述供电环路一对一地投切到所述电容器上，或者按所述前端序号的倒序和所述后端序号的倒序使所述供电环路一对一地投切到所述电容器上。
作为一种实施方式，所述自适应匹配算法为按所述供电环路的输出电压从大到小赋予所述供电环路对应的所述前端网络节点大小依次递减的前端序号；按所述电容器的当前电压从小到大赋予所述电容器对应的所述后端网络节点大小依次递增的后端序号；按所述前端序号的顺序和所述后端序号的倒序使所述供电环路一对一地投切到所述电容器上，或者按所述前端序号的倒序和所述后端序号的顺序使所述供电环路一对一地投切到所述电容器上。
作为一种实施方式，所述自适应匹配算法为按所述供电环路的输出电压从小到大赋予所述供电环路对应的所述前端网络节点大小依次递增的前端序号；按所述电容器的当前电压从大到小赋予所述电容器对应的所述后端网络节点大小依次递减的后端序号；按所述前端序号的顺序和所述后端序号的倒序使所述供电环路一对一地投切到所述电容器上，或者按所述前端序号的倒序和所述后端序号的顺序使所述供电环路一对一地投切到所述电容器上。
本发明相比于现有技术的有益效果是，根据多个供电环路的输出电压大小对其进行排序，同时根据多个电容器的当前电压大小对其进行排序，按前端序号和后端序号的排序使供电环路一对一地投切到电容器上。因此，采用和供电环路等数量的电容器取代传统的电容器，通过自适应匹配算法建立连接，不断地在动态匹配。所以可以明显减小单个供电环路和电容器之间的发电和负荷波动。
附图说明
图1为本发明实施方式提供的微网新能源混合储能系统的系统框图；
图2为本发明实施方式提供的新能源发电子系统的部分示意图；
图3为本发明实施方式提供的储能子系统的部分示意图。
图中：100、新能源发电子系统；200、储能子系统；300、能量转换子系统；400、配电子系统。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的实施方式和优点进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的部分实施方式，而不是全部实施方式。
在一种实施方式中，如图1-3所示。本实施方式提供的微网新能源混合储能系统，包括依次设置的新能源发电子系统100、储能子系统200、能量转换子系统300、以及配电子系统400。在整个微网新能源混合储能系统中，沿袭传统的工作方式，通过依次连接的新能源发电子系统100、储能子系统200、能量转换子系统300、以及配电子系统400。在工作时，由清洁的新能源发电子系统100提供发电，包括但不限于光伏、风力等多种方式。储能子系统200提供暂时的能量载体，储能子系统200包括但不限于铅酸蓄电池、铅炭蓄电池、锂电池等多种能量载体。能量转换子系统300通过直流/直流（DC/DC）变换装置的变换，将电压稳定的直流输出。配电子系统400提供负载直接接入。以上是微网新能源混合储能系统传统的工作方式，也是本实施方式所沿袭的。
然而，本实施方式的创新在于新能源发电子系统100包括连接各个供电环路的若干联络线。如图2所示，图中实心点连线是供电路径，实际投用的供电环路的两个实心点连线（虚线）为联络线。图中仅示出了3条联络线，分别以1、2、3表示。在联络线上设有前端网络节点（空心点），以Ⅰ表示。前端网络节点之间可以直接通信。相应的，储能子系统200包括和供电环路等数量的若干电容器，如图3所示。图中未具体示出电容器，仅以电容器投切组予以示意。电容器投切组实际上包括多组电容器和投切装置。但是在本实施方式中，电容器投切组包括三组独立的电容器和投切装置。它们的连接关系是若干电容器上均连接投切装置，若干投切装置上均设有后端网络节点，后端网络节点之间可以直接通信。图中空心点示出了该后端网络节点，并且以Ⅱ表示。
在本实施方式中，新能源发电子系统100和储能子系统200通过自适应匹配算法建立连接，自适应匹配算法为：按供电环路的输出电压大小赋予其对应的前端网络节点前端序号，并且通过前端网络节点之间通信实时更新前端序号。指的是，多个供电环路（本实施方式中以3个为例）的输出电压大小各不相同，并且一些甚至不连续。例如位置朝向不同的两个风力发电装置，其输出电压大小和输出连续性都是不确定的。在不同的时间可能输出电压大小也不同。因此，可以根据多个供电环路的输出电压大小对其进行排序，也就是对赋予其对应的前端网络节点前端序号。
作为另一种实施方式，对多个供电环路进行排序既包括从大到小排序也包括从小到大排序。当采用从大到小排序时，自适应匹配算法为按供电环路的输出电压从大到小赋予供电环路对应的前端网络节点大小依次递减的前端序号。前端序号为1的前端网络节点所对应的供电环路的输出电压最大。当采用从小到大排序时，自适应匹配算法为按供电环路的输出电压从小到大赋予供电环路对应的前端网络节点大小依次递增的前端序号。前端序号为1的前端网络节点所对应的供电环路的输出电压最小。需要注意的是，通过前端网络节点之间通信实时更新前端序号。也就是意味着，当供电环路的输出电压产生变化以致其在多个供电环路的排序产生变化时，其所对应的前端网络节点的前端序号也随之变化。
与之相应的，按电容器的当前电压大小赋予其对应的后端网络节点后端序号，并且通过后端网络节点之间通信实时更新后端序号。指的是，多个电容器（其数量和供电环路相等，也是3个）取代原来一个更大容量的电容器接在新能源发电子系统100的后端。多个电容器作为储能子系统200的一部分，由于彼此独立地连接在各个供电环路的后端。当供电环路输出电压大小和输出连续性都是不确定时，多个电容器的当前电压也都不同。因此在本实施方式中，可以根据多个电容器的当前电压大小对其进行排序，也就是对赋予其对应的后端网络节点前端序号。
作为另一种实施方式，对多个电容器进行排序既包括从大到小排序也包括从小到大排序。当采用从大到小排序时，自适应匹配算法为按电容器的当前电压从大到小赋予电容器对应的后端网络节点大小依次递减的后端序号。前端序号为1的后端网络节点所对应的电容器的当前电压最大。当采用从小到大排序时，自适应匹配算法为按电容器的当前电压从小到大赋予电容器对应的后端网络节点大小依次递增的后端序号。前端序号为1的后端网络节点所对应的电容器的当前电压最小。需要注意的是，通过后端网络节点之间通信实时更新后端序号。也就是意味着，当电容器的当前电压产生变化以致其在多个电容器的排序产生变化时，其所对应的后端网络节点的后端序号也随之变化。
在本实施方式中，按前端序号和后端序号的排序使供电环路一对一地投切到电容器上。指的是，将输出电压最大的供电环路投切到当前电压最大的电容器上。将输出电压最小的供电环路投切到当前电压最小的电容器上。因此在本实施方式中，采用和供电环路等数量的电容器取代传统的电容器。可以明显减小单个供电环路和电容器之间的发电和负荷波动。具体是通过自适应匹配算法建立连接，不断地在动态匹配。
在一种实施方式中，微网新能源混合储能系统的新能源发电子系统100包括光伏发电装置和风力发电装置，光伏发电装置和风力发电装置的输出端为供电环路。在本实施方式中，新能源发电子系统100可以采用多种新能源发电装置。
在一种实施方式中，微网新能源混合储能系统还可以包括基站，前端网络节点、后端网络节点和基站之间可以通信。在本实施方式中，前端网络节点之间可以通过基站通信，后端网络节点之间可以通过基站通信。
以上所述的具体实施方式，对本发明的发明目的、技术方案、以及有益效果进行了进一步的详细说明。应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员而言，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种微网新能源混合储能系统，包括依次设置的新能源发电子系统(100)、储能子系统(200)、能量转换子系统(300)、以及配电子系统(400)，其特征在于，所述新能源发电子系统(100)包括连接各个供电环路的若干联络线，若干所述联络线上均设有前端网络节点，所述前端网络节点之间可以直接通信；所述储能子系统(200)包括和所述供电环路等数量的若干电容器，若干所述电容器上均连接投切装置，若干所述投切装置上均设有后端网络节点，所述后端网络节点之间可以直接通信；
所述新能源发电子系统(100)和所述储能子系统(200)通过自适应匹配算法建立连接，所述自适应匹配算法为按所述供电环路的输出电压大小赋予其对应的所述前端网络节点前端序号，并且通过所述前端网络节点之间通信实时更新所述前端序号；按所述电容器的当前电压大小赋予其对应的所述后端网络节点后端序号，并且通过所述后端网络节点之间通信实时更新所述后端序号；按所述前端序号和所述后端序号的排序使所述供电环路一对一地投切到所述电容器上。
2.根据权利要求1所述的微网新能源混合储能系统，其特征在于，所述新能源发电子系统(100)包括光伏发电装置和风力发电装置，所述光伏发电装置和所述风力发电装置的输出端为所述供电环路。
3.根据权利要求1所述的微网新能源混合储能系统，其特征在于，还包括基站，所述前端网络节点、所述后端网络节点和所述基站之间可以通信。
4.根据权利要求1所述的微网新能源混合储能系统，其特征在于，所述自适应匹配算法为按所述供电环路的输出电压从大到小赋予所述供电环路对应的所述前端网络节点大小依次递减的前端序号；按所述电容器的当前电压从大到小赋予所述电容器对应的所述后端网络节点大小依次递减的后端序号；按所述前端序号的顺序和所述后端序号的顺序使所述供电环路一对一地投切到所述电容器上，或者按所述前端序号的倒序和所述后端序号的倒序使所述供电环路一对一地投切到所述电容器上。
5.根据权利要求1所述的微网新能源混合储能系统，其特征在于，所述自适应匹配算法为按所述供电环路的输出电压从小到大赋予所述供电环路对应的所述前端网络节点大小依次递增的前端序号；按所述电容器的当前电压从小到大赋予所述电容器对应的所述后端网络节点大小依次递增的后端序号；按所述前端序号的顺序和所述后端序号的顺序使所述供电环路一对一地投切到所述电容器上，或者按所述前端序号的倒序和所述后端序号的倒序使所述供电环路一对一地投切到所述电容器上。
6.根据权利要求1所述的微网新能源混合储能系统，其特征在于，所述自适应匹配算法为按所述供电环路的输出电压从大到小赋予所述供电环路对应的所述前端网络节点大小依次递减的前端序号；按所述电容器的当前电压从小到大赋予所述电容器对应的所述后端网络节点大小依次递增的后端序号；按所述前端序号的顺序和所述后端序号的倒序使所述供电环路一对一地投切到所述电容器上，或者按所述前端序号的倒序和所述后端序号的顺序使所述供电环路一对一地投切到所述电容器上。
7.根据权利要求1所述的微网新能源混合储能系统，其特征在于，所述自适应匹配算法为按所述供电环路的输出电压从小到大赋予所述供电环路对应的所述前端网络节点大小依次递增的前端序号；按所述电容器的当前电压从大到小赋予所述电容器对应的所述后端网络节点大小依次递减的后端序号；按所述前端序号的顺序和所述后端序号的倒序使所述供电环路一对一地投切到所述电容器上，或者按所述前端序号的倒序和所述后端序号的顺序使所述供电环路一对一地投切到所述电容器上。
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