CN113328441A - 建筑配电系统及市电功率控制方法、市电功率控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建筑配电系统，包括直流母线、AC/DC变换器组、市电功率控制器，AC/DC变换器组通过交流支路与市政电网相连，AC/DC变换器组通过直流支路与直流母线相连，AC/DC变换器组经通讯线路与市电功率控制器连接通讯。本发明还公开了一种市电功率控制方法包括：获取直流母线的电压实测值；比较电压实测值是否介于预设电压上限值和预设电压下限值二者之间；获取市电功率目标值和市电功率实测值；计算功率偏差值；计算电压设定值；记录功率偏差值和电压设定值；将直流母线的电压调节为电压设定值。本发明还公开了一种市电功率控制器，处理器执行市电功率控制方法中的步骤。与现有技术相比，不依赖于额外的通讯系统，具有低成本、可靠性高和接入灵活的优势。

Description

建筑配电系统及市电功率控制方法、市电功率控制器
技术领域
本发明涉及一种电力系统，特别涉及一种建筑配电系统及市电功率控制方法、市电功率控制器。
背景技术
在碳中和(减少二氧化碳排放量的手段)、碳达峰(指我国承诺2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后逐步降低)的目标下，占全社会总能耗约1/5的建筑用能受到重点关注。终端用能电气化配合源端供电清洁化是建筑用能低碳发展的路径之一，大力开发建筑周边的分布式可再生能源、大幅提高电网中的非化石电力占比已成共识。为促进可再生电的高效充分利用，建筑领域正在发展以“光储直柔”为特征的新型配电系统。其中光和储分别指建筑场景的分布式光伏和储能；直指低压直流配电网，旨在取消建筑中的交直变换环节，减少损失，简化并网接口；柔指负荷柔性调节，旨在利用建筑负荷的灵活性，主动调节负荷功率，使荷随源动。
建筑负荷柔性调节方法多基于楼宇自控、物联网等平台，需要建立有线或无线的物理通讯网络和设备与中控的通讯协议。然而，通讯网络不一定覆盖所有楼宇设备，设备插拔或变更可能涉及通讯协议或控制策略的修改，而且后期的精心维护不可或缺，诸多原因使得基于通讯系统的负荷柔性调节方法在实际应用中受限。基于电压的负荷调节方法不依赖于通讯系统，因此有可靠性和灵活性的优势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种建筑配电系统及市电功率控制方法、市电功率控制器，要解决的技术问题是无需依赖通讯系统，即可实现对市电功率进行控制，提高控制的可靠性，并且允许建筑柔性设备的即插即用。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案实现：一种建筑配电系统，包括直流母线、AC/DC变换器组、市电功率控制器，其中，AC/DC变换器组通过交流支路与市政电网相连，AC/DC变换器组通过直流支路与直流母线相连，AC/DC变换器组经通讯线路与市电功率控制器连接通讯；
AC/DC变换器组用于直流电与交流电之间的转换，实现市政电网向直流母线供电或者直流母线向市政电网供电，并根据电压设定值Uset调节直流母线的电压；
市电功率控制器通过AC/DC变换器组获取直流母线的电压实测值U，以及交流支路的市电功率实测值P，并计算得到电压设定值Uset后向AC/DC变换器组发送电压设定值Uset，以使AC/DC变换器组调节直流母线的电压。
进一步地，市电功率控制器在获取电压实测值U后比较电压实测值U是否介于预设电压上限值Umax和预设电压下限值Umin二者之间，若是则获取市电功率目标值Pset和市电功率实测值P后计算功率偏差值e＝Pset-P以及计算电压设定值Uset；在计算完成后记录功率偏差值e和电压设定值Uset，使epre，2＝epre，1，epre，1＝e，Uset，pre＝Uset并将电压设定值Uset发送给AC/DC变换器组(2)，AC/DC变换器组将直流母线的电压调节为电压设定值Uset后，结束，若否直接结束。
进一步地，电压设定值Uset通过下式计算得到，
Uset＝Uset，pre+ΔUset
其中，Uset是当前电压设定值，Uset,pre是上一次记录的电压设定值，ΔUset是电压修正值；电压修正值通过以功率偏差值e为自变量的任意单调递增数学公式计算得到。
进一步地，AC/DC变换器组包括至少一个AC/DC变换器模块。
进一步地，AC/DC变换器组包括至少两个，AC/DC变换器模块并联连接。
本发明还公开了一种市电功率控制方法，包括：
步骤S1、预设循环周期；
步骤S2、获取直流母线的电压实测值U；
步骤S3、比较电压实测值U是否介于预设电压上限值Umax和预设电压下限值Umin二者之间，若是则执行步骤S4，若否则进入步骤S9，结束；
步骤S4、获取市电功率目标值Pset和市电功率实测值P；
步骤S5、计算功率偏差值e＝Pset-P；
步骤S6、计算电压设定值Uset；
步骤S7、记录功率偏差值e和电压设定值Uset，使epre，2＝epre，1，epre，1＝e，Uset,pre＝Uset；
步骤S8、将直流母线1的电压调节为电压设定值Uset；
步骤S9、结束。
进一步地，步骤S6中，计算电压设定值Uset通过下式计算得到，
Uset＝Uset,pre+ΔUset
其中，Uset是当前电压设定值，Uset,pre是上一次记录的电压设定值，ΔUset是电压修正值；电压修正值通过以功率偏差值e为自变量的任意单调递增数学公式计算得到。
本发明还公开了一种市电功率控制器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器读取存储器中的计算机程序，执行所述的市电功率控制方法中的步骤。
本发明与现有技术相比，通过利用配电线路的电压作为信号来引导建筑设备调节功率，不依赖于额外的通讯系统，因此具有低成本、可靠性高和接入灵活的优势。
附图说明
图1是本发明的建筑配电系统的示意图。
图2是本发明的控制方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明公开了一种建筑配电系统，包括直流母线1、AC/DC变换器组2、市电功率控制器3，其中，AC/DC变换器组2通过交流支路4与市政电网5相连，AC/DC变换器组2通过直流支路6与直流母线1相连，AC/DC变换器组2经通讯线路7与市电功率控制器3连接通讯。
在本发明中，AC/DC变换器组2包括至少一个AC/DC变换器模块，当AC/DC变换器模块设有两个以上时，AC/DC变换器模块并联连接，以根据功率需求选择相应数量的AC/DC变换器模块。
AC/DC变换器组2用于直流电与交流电之间的转换，实现市政电网4向直流母线1供电或者直流母线1向市政电网供电，同时根据市电功率控制器3的电压设定值Uset调节直流母线1的电压。
市电功率控制器3通过AC/DC变换器组2获取直流母线1的电压实测值U，以及交流支路4的市电功率实测值P，并计算得到电压设定值Uset后向AC/DC变换器组2发送电压设定值Uset，以使AC/DC变换器组2调节直流母线1的电压。
具体地，市电功率控制器3获取直流母线1的电压实测值U；在获取电压实测值U后比较电压实测值U是否介于预设电压上限值Umax和预设电压下限值Umin二者之间，若是则获取市电功率目标值Pset和市电功率实测值P后计算功率偏差值e＝Pset-P以及计算电压设定值Uset；在计算完成后记录功率偏差值e和电压设定值Uset，使epre,2＝epre,1，epre,1＝e，Uset,pre＝Uset并将电压设定值Uset发送给AC/DC变换器组2，AC/DC变换器组2将直流母线1的电压调节为电压设定值Uset后结束，若否直接结束；
计算电压设定值Uset通过下式计算得到，
Uset＝Uset,pre+ΔUset
其中，Uset是当前电压设定值，Uset,pre是上一次记录的电压设定值，ΔUset是电压修正值；电压修正值通过以功率偏差值e为自变量的任意单调递增数学公式计算，如现有计算公式：
ΔUset＝Kp·(e-epre，1)+KI·e+KD·(e-2epre，1+epre，2)
其中，Kp、KI、KD为预设的计算系数。
市电功率控制器3在预设的循环周期中每间隔一个循环周期，执行一次上述处理过程。
如图2所示，本发明还公开了一种市电功率控制方法包括：
步骤S1、预设循环周期，每间隔一个循环周期执行一次步骤S2-S9；
步骤S2、获取直流母线1的电压实测值U；
步骤S3、比较电压实测值U是否介于预设电压上限值Umax和预设电压下限值Umin二者之间，若是则执行步骤S4，若否则进入步骤S9，结束；
步骤S4、获取市电功率目标值Pset和市电功率实测值P；
步骤S5、计算功率偏差值e＝Pset-P；
步骤S6、计算电压设定值Uset；
步骤S7、记录功率偏差值e和电压设定值Uset，使epre,2＝epre，1，epre,1＝e，Uset,pre＝Uset；
步骤S8、将直流母线1的电压调节为电压设定值Uset；
步骤S9、结束。
步骤S6中，计算电压设定值Uset通过下式计算得到：
Uset＝Uset，pre+ΔUset，
其中，Uset是当前电压设定值，Uset,pre是上一次记录的电压设定值，ΔUset是电压修正值；电压修正值通过以功率偏差值e为自变量的任意单调递增数学公式计算，如现有的计算公式：
ΔUset＝Kp·(e-epre,1)+KI·e+KD·(e-2epre,1+epre,2)
其中，Kp、KI、KD为预设的计算系数。
下面结合本发明的建筑配电系统，对市电功率控制方法进行描述：
步骤S1、通过市电功率控制器3预设循环周期，每间隔一个循环周期执行一次步骤S2-S9；
步骤S2、市电功率控制器3通过AC/DC变换器组2获取直流母线1的电压实测值U；
步骤S3、市电功率控制器3比较电压实测值U是否介于预设电压上限值Umax和预设电压下限值Umin二者之间，若是则执行步骤S4，若否则进入步骤S9，结束；
步骤S4、市电功率控制器3获取市电功率目标值Pset和市电功率实测值P；
步骤S5、市电功率控制器3计算功率偏差值e＝Pset-P；
步骤S6、市电功率控制器3计算电压设定值Uset；
步骤S7、市电功率控制器3记录功率偏差值e和电压设定值Uset，使epre,2＝epre,1，epre,1＝e，Uset,pre＝Uset；并将电压设定值Uset发送给AC/DC变换器组2；
步骤S8、AC/DC变换器组2将直流母线1的电压调节为电压设定值Uset；
步骤S9、结束。
本发明还公开了一种市电功率控制器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器读取存储器中的程序，执行上述的市电功率控制方法中的步骤。
本发明具有以下优点：
通过获取市电功率实测值和直流母线电压实测值计算得到相应的电压设定值并将直流母线的电压调节到电压设定值，通过直流母线的电压作为信号引导建筑设备主动调节功率，从而实现间接的建筑市电功率控制。本发明中的市电功率控制器以及AC/DC变换器组不依赖通讯系统即可实现对建筑设备的功率控制，因此具有低成本、高可靠的优点；同时，利用直流母线的电压所传递的信息对不同建筑设备没有特异性，因此建筑设备可以插拔、替换和即插即用，从而能够更好地适应现实中复杂多变的建筑场景，也降低了实际运行中的系统维护成本。

Claims (8)

1.一种建筑配电系统，其特征在于：包括直流母线(1)、AC/DC变换器组(2)、市电功率控制器(3)，其中，AC/DC变换器组(2)通过交流支路(4)与市政电网(5)相连，AC/DC变换器组(2)通过直流支路(6)与直流母线(1)相连，AC/DC变换器组(2)经通讯线路(7)与市电功率控制器(3)连接通讯；
AC/DC变换器组(2)用于直流电与交流电之间的转换，实现市政电网(4)向直流母线(1)供电或者直流母线(1)向市政电网供电，并根据电压设定值Uset调节直流母线(1)的电压；
市电功率控制器(3)通过AC/DC变换器组(2)获取直流母线(1)的电压实测值U，以及交流支路(4)的市电功率实测值P，并计算得到电压设定值Uset后向AC/DC变换器组(2)发送电压设定值Uset，以使AC/DC变换器组(2)调节直流母线(1)的电压。
2.根据权利要求1所述的建筑配电系统，其特征在于：市电功率控制器(3)在获取电压实测值U后比较电压实测值U是否介于预设电压上限值Umax和预设电压下限值Umin二者之间，若是则获取市电功率目标值Pset和市电功率实测值P后计算功率偏差值e＝Pset-P以及计算电压设定值Uset；在计算完成后记录功率偏差值e和电压设定值Uset，使epre，2＝epre，1，epre，1＝e，Uset，pre＝Uset并将电压设定值Uset发送给AC/DC变换器组(2)，AC/DC变换器组(2)将直流母线(1)的电压调节为电压设定值Uset后，结束，若否直接结束。
3.根据权利要求2所述的建筑配电系统，其特征在于：电压设定值Uset通过下式计算得到，
Uset＝Uset，pre+ΔUset
其中，Uset是当前电压设定值，Uset，pre是上一次记录的电压设定值，ΔUset是电压修正值；电压修正值通过以功率偏差值e为自变量的任意单调递增数学公式计算得到。
4.根据权利要求1所述的建筑配电系统，其特征在于：AC/DC变换器组(2)包括至少一个AC/DC变换器模块。
5.根据权利要求4所述的建筑配电系统，其特征在于：AC/DC变换器组(2)包括至少两个，AC/DC变换器模块并联连接。
6.一种市电功率控制方法，其特征在于：包括：
步骤S1、预设循环周期；
步骤S2、获取直流母线(1)的电压实测值U；
步骤S3、比较电压实测值U是否介于预设电压上限值Umax和预设电压下限值Umin二者之间，若是则执行步骤S4，若否则进入步骤S9，结束；
步骤S4、获取市电功率目标值Pset和市电功率实测值P；
步骤S5、计算功率偏差值e＝Pset-P；
步骤S6、计算电压设定值Uset；
步骤S7、记录功率偏差值e和电压设定值Uset，使epre，2＝epre，1，epre，1＝e，Uset，pre＝Uset；
步骤S8、将直流母线(1)的电压调节为电压设定值Uset；
步骤S9、结束。
7.根据权利要求6所述的市电功率控制方法，其特征在于：步骤S6中，计算电压设定值Uset通过下式计算得到，
Uset＝Uset，pre+ΔUset
其中，Uset是当前电压设定值，Uset，pre是上一次记录的电压设定值，ΔUset是电压修正值；电压修正值通过以功率偏差值e为自变量的任意单调递增数学公式计算得到。
8.一种市电功率控制器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器读取存储器中的计算机程序，执行如权利要求6-7所述的市电功率控制方法中的步骤。
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CN117060422A (zh) * 2023-10-11 2023-11-14 江苏省电力试验研究院有限公司 一种光储直柔建筑控制方法、系统、计算机设备及存储介质

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