CN117713383A - 一种光伏微电网控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光伏微电网控制系统，系统包含：参数采集模块、连接控制模块及优化调度模块。本发明实现对光伏微电网系统的优化调度和管理，通过对光伏发电设备中的功率、电压和电流等运行参数进行监测和分析，将可用的电能按照负载设备的需求进行合理分配，以确保各个负载设备得到足够的电能供应；调节光伏微电网的输出：连接控制模块监测光伏微电网与电网之间的电流和电压，当电流和电压出现波动时，动态地调节光伏微电网的输出电流和电压，以保持电网的稳定运行；控制储能电池组的充放电：监测储能电池组的状态，并根据系统需求进行充电和放电控制，同时动态调整充放电策略，以最大限度地利用储能电池组的储能能力。

Description

一种光伏微电网控制系统

技术领域

本发明涉及供电或配电系统或电能存储系统技术领域，特别涉及一种光伏微电网控制系统。

背景技术

光伏微电网是指利用光伏发电技术，通过将多个光伏发电系统、电池储能系统、逆变器等组合在一起，形成一个独立的小型电力系统，可以自主供电的电网系统。光伏微电网具有灵活性、可靠性和可持续性等优点。它可以根据用户的需求，实现自主供电，不依赖于传统的大型电网系统。光伏微电网可以通过太阳能发电板将太阳能转化为电能，并将其储存到电池系统中，以供夜间或低光照条件下使用。同时，当太阳能发电不足时，光伏微电网还可以通过连接到传统电网或其他可再生能源发电系统来补充能量。光伏微电网控制系统是光伏微电网的核心部分，它通过监测和控制光伏发电系统、电池储能系统、逆变器等关键设备的运行状态和电能流动情况，实现对光伏微电网的稳定运行和优化控制。光伏微电网控制系统可以根据用户的需求和电能供需情况，自动调节光伏发电系统和电池储能系统的运行模式，以实现最佳的能量利用效率和供电稳定性。但是，现有的光伏微电网智能化程度还是较低，例如：能源利用效率较低，对电网参数的监控不完善，供电稳定性及可靠性较差等问题。

现有技术一，申请号：201710807355.5公开了一种光伏微电网系统和光伏微电网系统控制方法，其中，光伏微电网系统包括：并联的多个双级式光伏发电子系统；任一双级式光伏发电子系统包括：多个功率优化器、多个功率优化器控制单元、集中逆变器和集中逆变器控制单元。其中，光伏微电网系统控制方法包括：对于任一光伏发电子系统，获取集中逆变器输出的有功功率和无功功率；获取集中逆变器的可用最大有功功率和可用最大无功功率；获取参考电压；生成集中逆变器的控制信号。虽然实现了多个光伏发电子系统在无通信条件下的协调控制，保证负载功率的自主、合理分配和光伏微电网系统电压及频率的稳定；但是不能实现对电网的电流及电压等参数的监测，导致微电网与电网之间不能平稳互联，使得系统的调节能力较差。

现有技术二，申请号：201310549281.1公开了一种基于光伏微电网的智能监控系统，该系统包括：至少一个本地控制器，其控制在光伏微电网中与其连接的适应于不同通信协议的各种本地装置，并且发送从本地装置中分类采集的信息，其中，本地控制器具有扩充不同通信协议的功能；中央控制器，其通过以太网接收本地控制器发送的信息，并且分析从本地控制器接收的信息以对光伏微电网进行远程监控与故障诊断。虽然通过采用可扩充多种协议的本地控制器和中央控制器，可以对使用不同通信协议的本地装置进行远程管理及监控，从而避免了各个电站形成的“孤岛”系统，实现了对光伏微电网的统一的、完整的实时监控；但是，缺乏对储能系统的充放电控制和优化调度，导致能源利用效率较低。

现有技术三，申请号：201710945272.2公开了一种多策略的光伏微电网保护方法及其系统，该光伏微电网保护方法包括：将微电网划分成两层保护层，两层保护层包括基于全局信息的集中式保护层和基于单点信息量的保护层；基于全局信息的集中式保护层接收到基于单点信息量的保护层所采集的所有信息，并进行综合后进行保护。虽然实现了集中和分散的总体保护，综合使用了微电网的所有信息；但是供电稳定性及可靠性较差。

目前现有技术一、现有技术二及现有技术三存在能源利用效率较低，对电网参数的监控不完善，供电稳定性及可靠性较差等问题，因而，本发明提供一种光伏微电网控制系统，综合考虑光伏发电系统、储能系统、电网及负载之间的协调和平衡，以实现可靠、高效及安全的电力供应。同时，还需要考虑系统的智能化和自动化程度，以提高系统的管理和运行效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光伏微电网控制系统，包含：

参数采集模块，负责采集光伏发电设备中的功率、电压及电流运行参数，光伏发电设备包含太阳能电池板及逆变器；

连接控制模块，负责建立光伏微电网与电网之间的连接，对接入电网的电流及电压进行监测，当电流及电压出现波动，调节光伏微电网输出的电流及电压；同时对储能电池组进行监测，对其充电及放电进行控制，并动态调整充放电策略；

优化调度模块，负责对光伏微电网中的负载进行优化调度，对负载的功率需求进行预测及分析，将可用的电能按照负载设备的需求进行合理分配，根据实时的情况和系统的运行状态，动态地调整负载设备的运行模式和时间；对光伏微电网中的设备进行故障监测和报警，及时发现并处理设备故障。

可选的，参数采集模块，包含：

指令传输子模块，负责将采集运行参数指令发送至每一个光伏发电设备，按照采集运行参数的内容进行寻址的光伏发电设备，与光伏发电设备的节点标识对应；

关系确认子模块，负责获取光伏发电设备的运行参数，得到光伏发电设备在运行过程中的完整性指标；

参数处理子模块，负责对采集的运行参数进行汇集，将相同节点的运行参数放在一起，使用Lempel-Ziv编码对汇集后的运行参数进行压缩，将压缩后的运行参数按照不同的节点标识进行打包，并发送运行参数输出指令，将打包后的压缩运行参数，包含电流、电压及功率运行参数发送至数据库；在需要使用运行参数数据时，对存储的运行参数进行解压缩，恢复原始的采集运行参数。

可选的，指令传输子模块中的采集运行参数指令包含字符串表示的光伏发电设备地址，光伏发电设备的级别节点按照权重排序连接起来，形成每一个光伏发电设备的唯一的节点标识。

可选的，参数处理子模块中使用Lempel-Ziv编码对汇集后的运行参数进行压缩，包含：创建一个初始字典，包含所有可能的单个字符作为键和其对应的编码作为值；从第一个字符开始，逐个字符遍历运行参数序列；在当前位置开始，查找字典中已有的最长匹配序列，如果找到匹配，记录匹配的位置和长度；输出匹配前的字符或短语的编码；将匹配的字符或短语添加到字典中，并为其分配一个新的编码；从匹配的位置后面的字符开始，继续遍历运行参数序列，直到遍历结束；如果最后还有剩余的字符或短语没有匹配到字典中，输出它们的编码。

可选的，连接控制模块，包含：

连接建立子模块，负责在光伏微电网与电网之间建立控制信号的连接，对光伏微电网及电网附属设备的格式信息进行存储，基于控制信号参照格式信息，并判断光伏微电网与电网连接的格式信息的共用性，在不存在共用的格式信息时，将规定的格式信息增补在控制信号中；

设备控制子模块，负责安装电流与电压监测设备，实时监测连接到电网的电流和电压；根据监测到的电流和电压波动情况，通过控制光伏微电网的逆变器，调节光伏微电网输出的电流和电压；获得储能电池组的监测数据，根据监测到的储能电池组状态，通过控制充电和放电设备，动态调整储能电池组的充放电策略；

连接断开子模块，负责判断是否收到导致控制信号连接断开指令的信息，如果收到断开指令连接的信息，将断开指令连接的信息通知光伏微电网，判断是否已经为电网的连接分配其他光伏微电网，如果分配了光伏微电网，则释放控制信号连接的同时释放相应的传输承载，否则仅释放控制信号连接。

可选的，设备控制子模块，包含：

波动参数获取单元，负责获取多个采样时刻的电流和电压，电流和电压通过电流与电压监测设备在电网测量得到，得到预设采样时刻间隔内的电流及电压变化，基于预设采样时刻间隔内的电量、电压及电流，对各个预设采样时刻间隔内的电压和电流进行积分处理，利用积分得到的值以及电量，得到电压及电流的波动参数；

调节策略设定单元，负责设定控制光伏微电网的逆变器的调节策略；

调节策略匹配单元，负责将得到的电压及电流的波动参数，与预设的调节策略进行匹配，触发调节策略启动程序，启动第一调节策略、第二调节策略或第三调节策略，调节光伏微电网输出的电流和电压。

可选的，调节策略设定单元的调节策略包含：

第一调节策略，基于电压波动参数，如果电压波动不大于预设电压波动阈值，将逆变器的输出电压设置为稳定值；如果电压波动大于预设电压波动阈值，采用电压调节策略，根据电压波动的方向和幅度，改变调制比调整逆变器的输出电压；

第二调整策略，基于电流波动参数：如果电流波动不大于预设电流波动阈值，将逆变器的输出电流设置为稳定值；

如果电流波动大于预设电流波动阈值，采用电流控制策略，根据电流波动的方向和幅度，通过控制器实现电流的闭环控制调整逆变器的输出电流；

第三调整策略，综合考虑电压和电流波动参数：如果电压不大于预设电压波动阈值，电流波动不大于预设电流波动阈值，采用稳定输出策略，使逆变器的输出电压和电流保持在稳定值；

如果电压波动大于预设电压波动阈值，和/或电流波动大于预设电流波动阈值，采用动态调节策略，根据波动的情况实时调整逆变器的输出电压和/或电流，通过控制器实现电流的闭环控制调整逆变器的输出电流，改变调制比调整逆变器的输出电压。

可选的，调节策略匹配单元，包含：

信息表建立子单元，负责建立包含波动参数内容的记录表，及包含调节策略内容的对应表，记录表通过电压波动阈值及电流波动阈值联系对应表，将记录表中的动作标识及对应表中的调节策略内容进行初始化，对波动参数进行识别，与电压波动阈值或电流波动阈值进行比对，触发调节策略启动程序；

调节策略启动子单元，负责根据调节策略启动程序的配置信息，及比对结果，启动第一调节策略、第二调节策略或第三调节策略，调节光伏微电网输出的电流和电压；

调节策略判断子单元，负责对启动的第一调节策略、第二调节策略或第三调节策略对应设置一个关联，检查当前关联指向的调节策略是否与当前比对结果指向的调节策略相等，如果相等，则调节策略匹配，如果不等，则对波动参数进行重新识别。

可选的，设备控制子模块，还包含：

参数分析单元，负责获取储能电池组的电压、电流及温度参数，以及储能电池组的充放电状态；提取的参数进行数字化处理，使用参数频率梯度中的变化点的数量变化的方向对参数进行分类；根据分类的参数对监测到的储能电池组状态进行分析，得到储能电池组的健康状况、容量及电池的充电状态；

阈值对比单元，负责根据分析结果，制定充放电策略，如果储能电池组容量不大于容量阈值，优先进行充电；如果储能电池组容量大于容量阈值，进行放电或者停止充电；根据充放电策略，对充放电设备进行控制，增加或减少充电功率，控制充电时间和放电时间；

迭代优化单元，负责在充放电策略的调整过程中，持续监测储能电池组的状态及性能指标，以评估调整充放电策略的效果。

可选的，设备控制子模块，迭代优化单元中如果需要，进行调整充放电策略的迭代及优化，通过迭代的方式，不断调整充放电策略，根据计算机仿真模型的评估结果，找到最优的充放电策略；将优化得到的充放电策略实施到储能电池组中，调整充放电设备的控制参数，实现动态调整储能电池组的充放电策略。

本发明的参数采集模块采集光伏发电设备中的功率、电压及电流等运行参数，光伏发电设备包含太阳能电池板及逆变器等； 连接控制模块建立光伏微电网与电网之间的连接，对接入电网的电流及电压进行监测，当电流及电压出现波动，调节光伏微电网输出的电流及电压；同时对储能电池组进行监测，对其充电及放电进行控制，并动态调整充放电策略；优化调度模块对光伏微电网中的负载进行优化调度，对负载的功率需求进行预测及分析，将可用的电能按照负载设备的需求进行合理分配，根据实时的情况和系统的运行状态，动态地调整负载设备的运行模式和时间；对光伏微电网中的设备进行故障监测和报警，及时发现并处理设备故障；上述方案实现对光伏微电网系统的优化调度和管理，以提高系统的效能和可靠性；具体意义如下：分配光伏发电设备的电能：通过对光伏发电设备中的功率、电压和电流等运行参数进行监测和分析，将可用的电能按照负载设备的需求进行合理分配，以确保各个负载设备得到足够的电能供应。调节光伏微电网的输出：连接控制模块监测光伏微电网与电网之间的电流和电压，当电流和电压出现波动时，动态地调节光伏微电网的输出电流和电压，以保持电网的稳定运行。控制储能电池组的充放电：监测储能电池组的状态，并根据系统需求进行充电和放电控制，同时动态调整充放电策略，以最大限度地利用储能电池组的储能能力。优化调度负载设备：优化调度模块对负载设备的功率需求进行预测和分析，根据实时情况和系统的运行状态，动态地调整负载设备的运行模式和时间，以提高能源利用效率和负载设备的运行效能。故障监测和报警：对光伏微电网中的设备进行故障监测，及时发现并处理设备故障，以保证系统的正常运行和安全性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例1中光伏微电网控制系统框图；

图2为本发明实施例2中参数采集模块框图；

图3为本发明实施例3中连接控制模块框图；

图4为本发明实施例4中设备控制子模块框图一；

图5为本发明实施例5中调节策略匹配单元框图；

图6为本发明实施例6中设备控制子模块框图二；

图7为本发明实施例7中优化调度模块框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包含多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅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，也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：如图1所示，本发明实施例提供了一种光伏微电网控制系统，包含：

参数采集模块，负责采集光伏发电设备中的功率、电压及电流等运行参数，光伏发电设备包含太阳能电池板及逆变器等；

连接控制模块，负责建立光伏微电网与电网之间的连接，对接入电网的电流及电压进行监测，当电流及电压出现波动，调节光伏微电网输出的电流及电压；同时对储能电池组进行监测，对其充电及放电进行控制，并动态调整充放电策略；

优化调度模块，负责对光伏微电网中的负载进行优化调度，对负载的功率需求进行预测及分析，将可用的电能按照负载设备的需求进行合理分配，根据实时的情况和系统的运行状态，动态地调整负载设备的运行模式和时间；对光伏微电网中的设备进行故障监测和报警，及时发现并处理设备故障；

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本实施例的参数采集模块采集光伏发电设备中的功率、电压及电流等运行参数，光伏发电设备包含太阳能电池板及逆变器等； 连接控制模块建立光伏微电网与电网之间的连接，对接入电网的电流及电压进行监测，当电流及电压出现波动，调节光伏微电网输出的电流及电压；同时对储能电池组进行监测，对其充电及放电进行控制，并动态调整充放电策略；优化调度模块对光伏微电网中的负载进行优化调度，对负载的功率需求进行预测及分析，将可用的电能按照负载设备的需求进行合理分配，根据实时的情况和系统的运行状态，动态地调整负载设备的运行模式和时间；对光伏微电网中的设备进行故障监测和报警，及时发现并处理设备故障；上述方案实现对光伏微电网系统的优化调度和管理，以提高系统的效能和可靠性；具体意义如下：分配光伏发电设备的电能：通过对光伏发电设备中的功率、电压和电流等运行参数进行监测和分析，将可用的电能按照负载设备的需求进行合理分配，以确保各个负载设备得到足够的电能供应。调节光伏微电网的输出：连接控制模块监测光伏微电网与电网之间的电流和电压，当电流和电压出现波动时，动态地调节光伏微电网的输出电流和电压，以保持电网的稳定运行。控制储能电池组的充放电：监测储能电池组的状态，并根据系统需求进行充电和放电控制，同时动态调整充放电策略，以最大限度地利用储能电池组的储能能力。优化调度负载设备：优化调度模块对负载设备的功率需求进行预测和分析，根据实时情况和系统的运行状态，动态地调整负载设备的运行模式和时间，以提高能源利用效率和负载设备的运行效能。故障监测和报警：对光伏微电网中的设备进行故障监测，及时发现并处理设备故障，以保证系统的正常运行和安全性。

综上所述，本实施例提高光伏微电网系统的能源利用效率、负载设备的运行效能和系统的可靠性，实现对负载的优化调度和管理。

实施例2：如图2所示，在实施例1的基础上，本发明实施例提供的参数采集模块，包含：

指令传输子模块，负责将采集运行参数指令发送至每一个光伏发电设备，采集运行参数指令包含字符串表示的光伏发电设备地址，光伏发电设备的级别节点按照权重排序连接起来，形成每一个光伏发电设备的唯一的节点标识，按照采集运行参数的内容进行寻址的光伏发电设备，与光伏发电设备的节点标识对应；

关系确认子模块，负责获取光伏发电设备的运行参数，得到光伏发电设备在运行过程中的完整性指标，其中，完整性指标指示光伏发电设备的运行状况及性能，根据完整性指标建立与每一个运行参数的关系，关系为正相关，将新的运行参数带入关系中，得到光伏发电设备的运行状况及性能；其中，光伏发电设备的功率是指设备在一定时间内输出的电能量，通常以千瓦（kW）或兆瓦（MW）为单位，功率与完整性指标之间存在直接的关系，即设备的完整性指标越高，其输出的功率也会更加稳定和可靠；光伏发电设备的电压是指设备输出电能时的电压水平，电压与完整性指标之间也存在一定的关系，设备的完整性指标越高，其输出的电压波动越小，稳定性越高；光伏发电设备的电流是指设备输出电能时的电流强度，电流与完整性指标之间也存在一定的关系，设备的完整性指标越高，其输出的电流波动越小，稳定性越高；

参数处理子模块，负责对采集的运行参数进行汇集，将相同节点的运行参数放在一起，使用Lempel-Ziv编码对汇集后的运行参数进行压缩，将压缩后的运行参数按照不同的节点标识进行打包，并发送运行参数输出指令，将打包后的压缩运行参数，包含电流、电压及功率等运行参数发送至数据库；在需要使用运行参数数据时，对存储的运行参数进行解压缩，恢复原始的采集运行参数；

其中，使用Lempel-Ziv编码对汇集后的运行参数进行压缩，包含：创建一个初始字典，包含所有可能的单个字符作为键和其对应的编码作为值；从第一个字符开始，逐个字符遍历运行参数序列；在当前位置开始，查找字典中已有的最长匹配序列，如果找到匹配，记录匹配的位置和长度；输出匹配前的字符或短语的编码；将匹配的字符或短语添加到字典中，并为其分配一个新的编码；从匹配的位置后面的字符开始，继续遍历运行参数序列，直到遍历结束；如果最后还有剩余的字符或短语没有匹配到字典中，输出它们的编码；

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本实施例的指令传输子模块将采集运行参数指令发送至每一个光伏发电设备，采集运行参数指令包含字符串表示的光伏发电设备地址，光伏发电设备的级别节点按照权重排序连接起来，形成每一个光伏发电设备的唯一的节点标识，按照采集运行参数的内容进行寻址的光伏发电设备，与光伏发电设备的节点标识对应；关系确认子模块获取光伏发电设备的运行参数，得到光伏发电设备在运行过程中的完整性指标，其中，完整性指标指示光伏发电设备的运行状况及性能，根据完整性指标建立与每一个运行参数的关系，关系为正相关，将新的运行参数带入关系中，得到光伏发电设备的运行状况及性能；其中，光伏发电设备的功率是指设备在一定时间内输出的电能量，通常以千瓦（kW）或兆瓦（MW）为单位，功率与完整性指标之间存在直接的关系，即设备的完整性指标越高，其输出的功率也会更加稳定和可靠；光伏发电设备的电压是指设备输出电能时的电压水平，电压与完整性指标之间也存在一定的关系，设备的完整性指标越高，其输出的电压波动越小，稳定性越高；光伏发电设备的电流是指设备输出电能时的电流强度，电流与完整性指标之间也存在一定的关系，设备的完整性指标越高，其输出的电流波动越小，稳定性越高；参数处理子模块对采集的运行参数进行汇集，将相同节点的运行参数放在一起，使用Lempel-Ziv编码对汇集后的运行参数进行压缩，将压缩后的运行参数按照不同的节点标识进行打包，并发送运行参数输出指令，将打包后的压缩运行参数，包含电流、电压及功率等运行参数发送至数据库；在需要使用运行参数数据时，对存储的运行参数进行解压缩，恢复原始的采集运行参数；其中，使用Lempel-Ziv编码对汇集后的运行参数进行压缩，包含：创建一个初始字典，包含所有可能的单个字符作为键和其对应的编码作为值；从第一个字符开始，逐个字符遍历运行参数序列；在当前位置开始，查找字典中已有的最长匹配序列，如果找到匹配，记录匹配的位置和长度；输出匹配前的字符或短语的编码；将匹配的字符或短语添加到字典中，并为其分配一个新的编码；从匹配的位置后面的字符开始，继续遍历运行参数序列，直到遍历结束；如果最后还有剩余的字符或短语没有匹配到字典中，输出它们的编码；上述方案实现光伏发电设备的运行参数采集、处理和传输；通过采集运行参数指令，可以发送指令给每一个光伏发电设备，从而获取其运行参数；关系确认子模块根据完整性指标与每一个运行参数的关系，得到光伏发电设备的运行状况及性能；参数处理子模块将采集的运行参数进行汇集、压缩和打包，然后发送至数据库，以便在需要时进行解压缩和使用。

本实施例实现了光伏发电设备的运行参数的采集和传输，可以及时获取设备的运行状态和性能指标。通过关系确认子模块，可以根据完整性指标评估设备的运行状况，从而及时发现和解决问题。采用Lempel-Ziv编码对运行参数进行压缩，可以减少数据传输的大小，提高传输效率和节省存储空间。通过将运行参数发送至数据库，可以对数据进行长期存储和管理，方便后续的数据分析和决策支持。通过解压缩和恢复原始的采集运行参数，可以实现对存储的参数数据的使用和分析。

总的来说，本实施例实现了对光伏发电设备运行参数的采集、处理、传输和存储，为设备的监控和管理提供了基础数据支持，并为后续的数据分析和决策提供了便利。

实施例3：如图3所示，在实施例1的基础上，本发明实施例提供的连接控制模块，包含：

连接建立子模块，负责在光伏微电网与电网之间建立控制信号的连接，对光伏微电网及电网附属设备的格式信息进行存储，基于控制信号参照格式信息，并判断光伏微电网与电网连接的格式信息的共用性，在不存在共用的格式信息时，将规定的格式信息增补在控制信号中；格式信息包含设备地址：用于唯一标识光伏微电网和电网中的设备；控制命令：包含光伏微电网输出电流和电压的调节命令、储能电池组的充放电控制命令等；采集数据：包括电网电流和电压的监测数据及储能电池组的状态信息等；错误代码：用于传输通信过程中发生的错误信息，以便进行故障诊断和处理；时间戳：用于记录控制信号的发送和接收时间，以便进行时间同步和数据分析；

设备控制子模块，负责安装电流与电压监测设备，实时监测连接到电网的电流和电压；根据监测到的电流和电压波动情况，通过控制光伏微电网的逆变器，调节光伏微电网输出的电流和电压；获得储能电池组的监测数据，根据监测到的储能电池组状态，通过控制充电和放电设备，动态调整储能电池组的充放电策略；

连接断开子模块，负责判断是否收到导致控制信号连接断开指令的信息，如果收到断开指令连接的信息，将断开指令连接的信息通知光伏微电网，判断是否已经为电网的连接分配其他光伏微电网，如果分配了光伏微电网，则释放控制信号连接的同时释放相应的传输承载，否则仅释放控制信号连接；

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本实施例的连接建立子模块在光伏微电网与电网之间建立控制信号的连接，对光伏微电网及电网附属设备的格式信息进行存储，基于控制信号参照格式信息，并判断光伏微电网与电网连接的格式信息的共用性，在不存在共用的格式信息时，将规定的格式信息增补在控制信号中；设备控制子模块安装电流与电压监测设备，实时监测连接到电网的电流和电压；根据监测到的电流和电压波动情况，通过控制光伏微电网的逆变器，调节光伏微电网输出的电流和电压；获得储能电池组的监测数据，根据监测到的储能电池组状态，通过控制充电和放电设备，动态调整储能电池组的充放电策略；连接断开子模块判断是否收到导致控制信号连接断开指令的信息，如果收到断开指令连接的信息，将断开指令连接的信息通知光伏微电网，判断是否已经为电网的连接分配其他光伏微电网，如果分配了光伏微电网，则释放控制信号连接的同时释放相应的传输承载，否则仅释放控制信号连接；上述方案建立了光伏微电网与电网之间的控制信号连接，并实现了对电流、电压和储能电池组的监测与控制。其意义包括：实现光伏微电网与电网的协同运行：通过监测电流和电压波动，并调节光伏微电网的输出电流和电压，可以使光伏微电网与电网之间的电能交互更加稳定和可靠，实现协同运行。提高光伏微电网的自适应能力：通过动态调整储能电池组的充放电策略，可以根据实时监测到的储能电池组状态，合理利用储能电池组的能量，提高光伏微电网的自适应能力和能源利用效率。提升系统的可靠性和稳定性：监测电流和电压的波动情况，及时调节光伏微电网的输出，可以有效避免电网波动对系统的影响，提升系统的可靠性和稳定性。实现连接断开的自动处理：通过连接断开子模块的判断和处理，可以实现对控制信号连接断开指令的处理，包括通知光伏微电网和释放相应的传输承载，从而确保系统的连续运行和避免不必要的能量损失。

总的来说，本实施例优化光伏微电网与电网的运行，提高能源利用效率，增强系统的可靠性和稳定性，并实现连接断开的自动处理，为光伏微电网的可持续发展提供支持。

实施例4：如图4所示，在实施例3的基础上，本发明实施例提供的设备控制子模块，包含：

波动参数获取单元，负责获取多个采样时刻的电流和电压，电流和电压通过电流与电压监测设备在电网测量得到，得到预设采样时刻间隔内的电流及电压变化，基于预设采样时刻间隔内的电量、电压及电流，对各个预设采样时刻间隔内的电压和电流进行积分处理，利用积分得到的值以及电量，得到电压及电流的波动参数；

调节策略设定单元，负责设定控制光伏微电网的逆变器的调节策略，调节策略包含：

第一调节策略，基于电压波动参数，如果电压波动不大于预设电压波动阈值，将逆变器的输出电压设置为稳定值；如果电压波动大于预设电压波动阈值，采用电压调节策略，根据电压波动的方向和幅度，改变调制比调整逆变器的输出电压；

第二调整策略，基于电流波动参数：如果电流波动不大于预设电流波动阈值，将逆变器的输出电流设置为稳定值；

如果电流波动大于预设电流波动阈值，采用电流控制策略，根据电流波动的方向和幅度，通过控制器实现电流的闭环控制调整逆变器的输出电流；

第三调整策略，综合考虑电压和电流波动参数：如果电压不大于预设电压波动阈值，电流波动不大于预设电流波动阈值，采用稳定输出策略，使逆变器的输出电压和电流保持在稳定值；

如果电压波动大于预设电压波动阈值，和/或电流波动大于预设电流波动阈值，采用动态调节策略，根据波动的情况实时调整逆变器的输出电压和/或电流，通过控制器实现电流的闭环控制调整逆变器的输出电流，改变调制比调整逆变器的输出电压；

调节策略匹配单元，负责将得到的电压及电流的波动参数，与预设的调节策略进行匹配，触发调节策略启动程序，启动第一调节策略、第二调节策略或第三调节策略，调节光伏微电网输出的电流和电压；

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本实施例的波动参数获取单元获取多个采样时刻的电流和电压，电流和电压通过电流与电压监测设备在电网测量得到，得到预设采样时刻间隔内的电流及电压变化，基于预设采样时刻间隔内的电量、电压及电流，对各个预设采样时刻间隔内的电压和电流进行积分处理，利用积分得到的值以及电量，得到电压及电流的波动参数；调节策略设定单元设定控制光伏微电网的逆变器的调节策略，调节策略包含：第一调节策略，基于电压波动参数，如果电压波动不大于预设电压波动阈值，将逆变器的输出电压设置为稳定值；如果电压波动大于预设电压波动阈值，采用电压调节策略，根据电压波动的方向和幅度，改变调制比调整逆变器的输出电压；第二调整策略，基于电流波动参数：如果电流波动不大于预设电流波动阈值，将逆变器的输出电流设置为稳定值；如果电流波动大于预设电流波动阈值，采用电流控制策略，根据电流波动的方向和幅度，通过控制器实现电流的闭环控制调整逆变器的输出电流；第三调整策略，综合考虑电压和电流波动参数：如果电压不大于预设电压波动阈值，电流波动不大于预设电流波动阈值，采用稳定输出策略，使逆变器的输出电压和电流保持在稳定值；如果电压波动大于预设电压波动阈值，和/或电流波动大于预设电流波动阈值，采用动态调节策略，根据波动的情况实时调整逆变器的输出电压和/或电流，通过控制器实现电流的闭环控制调整逆变器的输出电流，改变调制比调整逆变器的输出电压；调节策略匹配单元将得到的电压及电流的波动参数，与预设的调节策略进行匹配，触发调节策略启动程序，启动第一调节策略、第二调节策略或第三调节策略，调节光伏微电网输出的电流和电压；上述方案通过监测和分析电压和电流的波动参数，根据预设的调节策略，实时调整光伏微电网中逆变器的输出电流和电压，以达到稳定和优化光伏系统的运行。具体意义如下：提高电网稳定性：根据电压波动参数调节逆变器的输出电压，可以有效控制电网电压的波动范围，确保电网的稳定性和可靠性。优化能量利用：根据电流波动参数调节逆变器的输出电流，可以实现对光伏发电系统的功率调节，以最大化利用可用的太阳能资源，提高能量利用效率。保护设备安全：通过控制逆变器的输出电流和电压，可以预防和避免电流过大或电压过高等情况，保护光伏系统中的设备安全，延长设备的使用寿命。提高光伏系统的响应能力：根据综合考虑电压和电流波动参数的调节策略，可以实现对光伏系统的动态调节，提高系统对电网负荷变化的响应能力，使光伏系统更加灵活和适应不同的工作条件。提高系统运行效率：根据波动参数实时调整逆变器的输出电流和电压，可以优化光伏系统的运行，减少能量损失，提高系统的发电效率和经济性。

综上所述，本实施例的意义在于提高光伏微电网系统的稳定性、能量利用效率和响应能力，保护设备安全，并优化系统的运行效率。

实施例5：如图5所示，在实施例4的基础上，本发明实施例提供的调节策略匹配单元，包含：

信息表建立子单元，负责建立包含波动参数内容的记录表，及包含调节策略内容的对应表，记录表通过电压波动阈值及电流波动阈值联系对应表，将记录表中的动作标识及对应表中的调节策略内容进行初始化，对波动参数进行识别，与电压波动阈值或电流波动阈值进行比对，触发调节策略启动程序；

调节策略启动子单元，负责根据调节策略启动程序的配置信息，及比对结果，启动第一调节策略、第二调节策略或第三调节策略，调节光伏微电网输出的电流和电压；

调节策略判断子单元，负责对启动的第一调节策略、第二调节策略或第三调节策略对应设置一个关联，检查当前关联指向的调节策略是否与当前比对结果指向的调节策略相等，如果相等，则调节策略匹配，如果不等，则对波动参数进行重新识别；

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本实施例的信息表建立子单元建立包含波动参数内容的记录表，及包含调节策略内容的对应表，记录表通过电压波动阈值及电流波动阈值联系对应表，将记录表中的动作标识及对应表中的调节策略内容进行初始化，对波动参数进行识别，与电压波动阈值或电流波动阈值进行比对，触发调节策略启动程序；调节策略启动子单元根据调节策略启动程序的配置信息，及比对结果，启动第一调节策略、第二调节策略或第三调节策略，调节光伏微电网输出的电流和电压；调节策略匹配子单元对启动的第一调节策略、第二调节策略或第三调节策略对应设置一个关联，检查当前关联指向的调节策略是否与当前比对结果指向的调节策略相等，如果相等，则调节策略匹配，如果不等，则对波动参数进行重新识别；上述方案建立一个自动化的调节系统，用于监测光伏微电网的电流和电压波动，并根据预设的阈值和调节策略，自动启动相应的调节程序，以稳定光伏微电网的输出电流和电压。意义在于：提高了光伏微电网的稳定性和可靠性：通过实时监测和调节电流和电压波动，系统可以自动对光伏微电网进行调节，确保其输出在可接受范围内，避免过高或过低的电流和电压对设备和电网造成损害。提高了能源利用效率：通过自动调节光伏微电网的输出，可以使其在不同条件下都能提供最优化的电流和电压输出，从而最大程度地利用光伏发电系统的能源产出。减少了人工干预和管理成本：通过自动化的调节系统，减少了人工监测和调节的工作量，降低了管理成本和人力资源的消耗。提高了系统的响应速度和准确性：系统可以实时监测和识别电流和电压波动，并根据预设的阈值和调节策略自动启动调节程序，相比人工干预，能够更快速地响应和调节，提高了调节的准确性和效果。

总的来说，本实施例的意义在于提高了光伏微电网的稳定性、能源利用效率和管理效率，为可持续能源发展提供了一种智能化和自动化的解决方案。

实施例6：如图6所示，在实施例3的基础上，本发明实施例提供的设备控制子模块，还包含：

参数分析单元，负责获取储能电池组的电压、电流及温度等参数，以及储能电池组的充放电状态；提取的参数进行数字化处理，使用参数频率梯度中的变化点的数量变化的方向对参数进行分类；根据分类的参数对监测到的储能电池组状态进行分析，得到储能电池组的健康状况、容量及电池的充电状态等；

阈值对比单元，负责根据分析结果，制定充放电策略，如果储能电池组容量不大于容量阈值，优先进行充电；如果储能电池组容量大于容量阈值，进行放电或者停止充电；根据充放电策略，对充放电设备进行控制，增加或减少充电功率，控制充电时间和放电时间等；

迭代优化单元，负责在充放电策略的调整过程中，持续监测储能电池组的状态及性能指标，以评估调整充放电策略的效果；如果需要，进行调整充放电策略的迭代及优化，通过迭代的方式，不断调整充放电策略，根据计算机仿真模型的评估结果，找到最优的充放电策略；将优化得到的充放电策略实施到储能电池组中，调整充放电设备的控制参数，实现动态调整储能电池组的充放电策略；

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本实施例的参数分析单元获取储能电池组的电压、电流及温度等参数，以及储能电池组的充放电状态；提取的参数进行数字化处理，使用参数频率梯度中的变化点的数量变化的方向对参数进行分类；根据分类的参数对监测到的储能电池组状态进行分析，得到储能电池组的健康状况、容量及电池的充电状态等；阈值对比单元根据分析结果，制定充放电策略，如果储能电池组容量不大于容量阈值，优先进行充电；如果储能电池组容量大于容量阈值，进行放电或者停止充电；根据充放电策略，对充放电设备进行控制，增加或减少充电功率，控制充电时间和放电时间等；迭代优化单元在充放电策略的调整过程中，持续监测储能电池组的状态及性能指标，以评估调整充放电策略的效果；如果需要，进行调整充放电策略的迭代及优化，通过迭代的方式，不断调整充放电策略，根据计算机仿真模型的评估结果，找到最优的充放电策略；将优化得到的充放电策略实施到储能电池组中，调整充放电设备的控制参数，实现动态调整储能电池组的充放电策略；上述方案通过对储能电池组的参数分析、状态监测和充放电策略调整，实现对储能电池组的优化管理。具体的意义包括：提高储能电池组的性能和寿命：通过对储能电池组的参数监测和分析，可以及时发现电池组的健康状况、容量和充电状态等信息，以便采取相应的措施进行管理和维护，从而延长电池组的寿命并提高性能。实现充放电策略的优化：通过对储能电池组状态的分析和评估，结合阈值对比单元制定合理的充放电策略。通过迭代和优化，不断调整充放电策略，可以找到最优的充放电策略，提高储能电池组的能量利用效率和经济性。提高储能系统的稳定性和可靠性：充放电策略的调整可以根据实际需求和储能电池组状态的变化，合理控制充放电设备的操作，从而提高储能系统的稳定性和可靠性。降低能源成本和碳排放：优化的充放电策略可以实现对电网能源的合理利用，根据电网负荷需求进行充放电调整，降低能源成本和碳排放。

总之，本实施例通过对储能电池组的参数分析、状态监测和充放电策略的迭代优化，可以实现对储能电池组的有效管理和优化利用，提高储能系统的性能、稳定性和经济性。

对光伏微电网中的负载进行优化调度，对负载的功率需求进行预测及分析，将可用的电能按照负载设备的需求进行合理分配，根据实时的情况和系统的运行状态，动态地调整负载设备的运行模式和时间；对光伏微电网中的设备进行故障监测和报警，及时发现并处理设备故障。

实施例7：如图7所示，在实施例1的基础上，本发明实施例提供的优化调度模块，包含：

电能分配子模块，负责通过历史数据及实时负载功率特征分析，通过包含季节及天气因素的聚类分析，对负载的功率需求进行预测及分析；根据预测的负载功率需求和光伏发电系统的实时产生的电能情况，分配可用电能；

状态及时间调整子模块，负责根据光伏发电的电能调整负载设备的开关状态，产生开关状态控制信号，以无线信号形式传输至负载设备的开关，对当前开关状态作出确认，并确认执行新的开关状态；或者根据电能储存系统的电量调整负载设备的运行时间；获取负载设备的当前运行时间，创建运行时间记录，运行时间记录存储在运行时间检测程序缓冲器中，根据电量调整得到新的运行时间，发出运行时间调整指令，创建新的运行时间记录；

故障监测子模块，负责对光伏微电网中的设备进行故障监测，通过传感器实时监测设备的运行状态；发现设备故障，及时报警并采取相应的处理措施；

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本实施例的电能分配子模块通过历史数据及实时负载功率特征分析，通过包含季节及天气因素的聚类分析，对负载的功率需求进行预测及分析；根据预测的负载功率需求和光伏发电系统的实时产生的电能情况，分配可用电能；状态及时间调整子模块根据光伏发电的电能调整负载设备的开关状态，产生开关状态控制信号，以无线信号形式传输至负载设备的开关，对当前开关状态作出确认，并确认执行新的开关状态；或者根据电能储存系统的电量调整负载设备的运行时间；获取负载设备的当前运行时间，创建运行时间记录，运行时间记录存储在运行时间检测程序缓冲器中，根据电量调整得到新的运行时间，发出运行时间调整指令，创建新的运行时间记录；故障监测子模块对光伏微电网中的设备进行故障监测，通过传感器实时监测设备的运行状态；发现设备故障，及时报警并采取相应的处理措施；上述方案的电能分配子模块和状态及时间调整子模块可以实现对光伏微电网中负载设备的优化调度，将可用的电能按照负载设备的需求进行合理分配，并根据实时情况和系统的运行状态动态地调整负载设备的运行模式和时间，可以有效提高光伏微电网的能源利用效率，减少电能浪费，并确保电能的有效供应。通过预测和分析负载的功率需求，可以更准确地分配可用电能，避免过载或能量不足的情况发生。同时，根据光伏发电系统的实时产生的电能情况进行调整，可以最大限度地利用光伏发电的能量，减少对传统电网的依赖。故障监测子模块可以及时监测光伏微电网中设备的运行状态，发现设备故障并及时报警，可以避免故障对整个系统的影响扩大，保障系统的稳定运行。及时采取相应的处理措施，可以减少故障对设备的损坏程度，提高设备的寿命和可靠性。

总的来说，本实施例的意义是优化光伏微电网的能源利用效率，提高系统的稳定性和可靠性，减少能源浪费，降低能源成本，并促进可持续能源的应用和发展。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种光伏微电网控制系统，其特征在于，包含：

参数采集模块，负责采集光伏发电设备中的功率、电压及电流运行参数，光伏发电设备包含太阳能电池板及逆变器；

连接控制模块，负责建立光伏微电网与电网之间的连接，对接入电网的电流及电压进行监测，当电流及电压出现波动，调节光伏微电网输出的电流及电压；同时对储能电池组进行监测，对其充电及放电进行控制，并动态调整充放电策略；

优化调度模块，负责对光伏微电网中的负载进行优化调度，对负载的功率需求进行预测及分析，将可用的电能按照负载设备的需求进行合理分配，根据实时的情况和系统的运行状态，动态地调整负载设备的运行模式和时间；对光伏微电网中的设备进行故障监测和报警，及时发现并处理设备故障。

2.如权利要求1所述的光伏微电网控制系统，其特征在于，参数采集模块，包含：

指令传输子模块，负责将采集运行参数指令发送至每一个光伏发电设备，按照采集运行参数的内容进行寻址的光伏发电设备，与光伏发电设备的节点标识对应；

关系确认子模块，负责获取光伏发电设备的运行参数，得到光伏发电设备在运行过程中的完整性指标；

参数处理子模块，负责对采集的运行参数进行汇集，将相同节点的运行参数放在一起，使用Lempel-Ziv编码对汇集后的运行参数进行压缩，将压缩后的运行参数按照不同的节点标识进行打包，并发送运行参数输出指令，将打包后的压缩运行参数，包含电流、电压及功率运行参数发送至数据库；在需要使用运行参数数据时，对存储的运行参数进行解压缩，恢复原始的采集运行参数。

3.如权利要求2所述的光伏微电网控制系统，其特征在于，指令传输子模块中的采集运行参数指令包含字符串表示的光伏发电设备地址，光伏发电设备的级别节点按照权重排序连接起来，形成每一个光伏发电设备的唯一的节点标识。

4.如权利要求2所述的光伏微电网控制系统，其特征在于，参数处理子模块中使用Lempel-Ziv编码对汇集后的运行参数进行压缩，包含：创建一个初始字典，包含所有可能的单个字符作为键和其对应的编码作为值；从第一个字符开始，逐个字符遍历运行参数序列；在当前位置开始，查找字典中已有的最长匹配序列，如果找到匹配，记录匹配的位置和长度；输出匹配前的字符或短语的编码；将匹配的字符或短语添加到字典中，并为其分配一个新的编码；从匹配的位置后面的字符开始，继续遍历运行参数序列，直到遍历结束；如果最后还有剩余的字符或短语没有匹配到字典中，输出它们的编码。

5.如权利要求1所述的光伏微电网控制系统，其特征在于，连接控制模块，包含：

连接建立子模块，负责在光伏微电网与电网之间建立控制信号的连接，对光伏微电网及电网附属设备的格式信息进行存储，基于控制信号参照格式信息，并判断光伏微电网与电网连接的格式信息的共用性，在不存在共用的格式信息时，将规定的格式信息增补在控制信号中；

设备控制子模块，负责安装电流与电压监测设备，实时监测连接到电网的电流和电压；根据监测到的电流和电压波动情况，通过控制光伏微电网的逆变器，调节光伏微电网输出的电流和电压；获得储能电池组的监测数据，根据监测到的储能电池组状态，通过控制充电和放电设备，动态调整储能电池组的充放电策略；

连接断开子模块，负责判断是否收到导致控制信号连接断开指令的信息，如果收到断开指令连接的信息，将断开指令连接的信息通知光伏微电网，判断是否已经为电网的连接分配其他光伏微电网，如果分配了光伏微电网，则释放控制信号连接的同时释放相应的传输承载，否则仅释放控制信号连接。

6.如权利要求5所述的光伏微电网控制系统，其特征在于，设备控制子模块，包含：

波动参数获取单元，负责获取多个采样时刻的电流和电压，电流和电压通过电流与电压监测设备在电网测量得到，得到预设采样时刻间隔内的电流及电压变化，基于预设采样时刻间隔内的电量、电压及电流，对各个预设采样时刻间隔内的电压和电流进行积分处理，利用积分得到的值以及电量，得到电压及电流的波动参数；

调节策略设定单元，负责设定控制光伏微电网的逆变器的调节策略；

调节策略匹配单元，负责将得到的电压及电流的波动参数，与预设的调节策略进行匹配，触发调节策略启动程序，启动第一调节策略、第二调节策略或第三调节策略，调节光伏微电网输出的电流和电压。

7.如权利要求6所述的光伏微电网控制系统，其特征在于，调节策略设定单元的调节策略包含：

第一调节策略，基于电压波动参数，如果电压波动不大于预设电压波动阈值，将逆变器的输出电压设置为稳定值；如果电压波动大于预设电压波动阈值，采用电压调节策略，根据电压波动的方向和幅度，改变调制比调整逆变器的输出电压；

第二调整策略，基于电流波动参数：如果电流波动不大于预设电流波动阈值，将逆变器的输出电流设置为稳定值；

第三调整策略，综合考虑电压和电流波动参数：如果电压不大于预设电压波动阈值，电流波动不大于预设电流波动阈值，采用稳定输出策略，使逆变器的输出电压和电流保持在稳定值。

8.如权利要求7所述的光伏微电网控制系统，其特征在于，第二调整策略如果电流波动大于预设电流波动阈值，采用电流控制策略，根据电流波动的方向和幅度，通过控制器实现电流的闭环控制调整逆变器的输出电流。

9.如权利要求7所述的光伏微电网控制系统，其特征在于，第三调整策略如果电压波动大于预设电压波动阈值，和/或电流波动大于预设电流波动阈值，采用动态调节策略，根据波动的情况实时调整逆变器的输出电压和/或电流，通过控制器实现电流的闭环控制调整逆变器的输出电流，改变调制比调整逆变器的输出电压。

10.如权利要求6所述的光伏微电网控制系统，其特征在于，调节策略匹配单元，包含：

信息表建立子单元，负责建立包含波动参数内容的记录表，及包含调节策略内容的对应表，记录表通过电压波动阈值及电流波动阈值联系对应表，将记录表中的动作标识及对应表中的调节策略内容进行初始化，对波动参数进行识别，与电压波动阈值或电流波动阈值进行比对，触发调节策略启动程序；

调节策略启动子单元，负责根据调节策略启动程序的配置信息，及比对结果，启动第一调节策略、第二调节策略或第三调节策略，调节光伏微电网输出的电流和电压；

调节策略判断子单元，负责对启动的第一调节策略、第二调节策略或第三调节策略对应设置一个关联，检查当前关联指向的调节策略是否与当前比对结果指向的调节策略相等，如果相等，则调节策略匹配，如果不等，则对波动参数进行重新识别。