一种微电网能量管理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种微电网能量管理系统，包括微网主网系统以及与微网主网系统连接的微网控制系统，所述微网主网系统包括直流子微网系统、交流子微网系统以及连接在直流子微网系统和交流子微网系统之间的交直流双向变换器。本发明专利技术提高了微电网自治运行时的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种微电网能量管理系统及方法
本专利技术涉及微电网能量管理领域，具体涉及一种微电网能量管理系统及方法。
技术介绍
交直流微网是综合直流微网和交流微网的特点而被提出的，是从传统交流网向未来直流网过渡的阶段性研究，其需要兼顾传统交流负荷和新型直流负荷特性，以光伏、风电等新能源为主要能量来源，储能系统作为能量枢纽，基于新型电力电子开关器件，运用新型电力电子技术进行主要的电能变换，供给交直流负荷。由于分布式电源的间歇性和随机性，使得微网内部容易产生电能供需不平衡等问题，当分布式电源的总发电功率小于微电网需求功率时，需要大电网供电实现微电网内部功率平衡；当分布式电源的总发电功率大于微电网需求功率时，应减少分布式电源的发电量，以满足微电网内部功率供需平衡。故对于交直流微电网电能控制管理就显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微电网能量管理系统及方法，旨在解决交直流微电网协调控制中的功率不平衡问题和网内各分布式电源的协调运行问题，提高微电网自治运行时的可靠性。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种微电网能量管理系统，包括微网主网系统以及与微网主网系统连接的微网控制系统，所述微网主网系统包括直流子微网系统、交流子微网系统以及连接在直流子微网系统和交流子微网系统之间的交直流双向变换器；所述直流子微网系统包括直流母线、通过单向DC/DC变换器连接在直流母线上的光伏发电系统、通过双向DC/DC变换器连接在直流母线上的储能系统以及连接在直流母线上的直流负荷；所述交流子微网系统包括交流母线、通过AC/AC变流器连接在交流母线上的风力发电系统以及连接在交流母线上的柴油机备用发电系统和交流负荷，且交流母线通过并离网切换开关与市电相连；所述微网控制系统包括微网主控制器，所述微网主控制器与单向DC/DC变换器、双向DC/DC变换器、AC/AC变流器和交直流双向变换器连接，微网主控制器上还连接有通信系统，通信系统通过PLC控制器连接至市电、风力发电系统、柴油机备用发电系统、交流负荷、光伏发电系统、储能系统、直流负荷以及并离网切换开关，且通信系统与上位机服务器连接。进一步地，所述直流母线为48V直流母线。进一步地，所述交流母线为220V交流母线。进一步地，所述PLC控制器通过智能电表连接至市电、风力发电系统、柴油机备用发电系统、交流负荷、光伏发电系统、储能系统以及直流负荷。进一步地，所述上位机服务器通过串口转WIFI与移动端设备相连。一种微电网能量管理方法，采用上述的一种微电网能量管理系统，包括以下步骤：步骤1：微网主控制器通过通信系统实时采集风力发电系统、柴油机备用发电系统、交流负荷、光伏发电系统、储能系统以及直流负荷的电量信息；若风力发电系统、柴油机备用发电系统和光伏发电系统的发电电量以及储能系统电量之和小于或等于交流负荷和直流负荷需求电量，微网主控制器通过PLC控制器控制闭合并离网切换开关，微网进入并网运行状态；若风力发电系统、柴油机备用发电系统和光伏发电系统的发电电量以及储能系统电量之和大于交流负荷和直流负荷需求电量，微网主控制器通过PLC控制器控制断开并离网切换开关，微网进入离网运行状态；若微网主控制器监测到交流负荷需求大于风力发电系统电量，微网主控制器控制交直流双向变换器工作在直流转交流模式；若微网主控制器监测到交流负荷需求小于或等于风力发电系统电量，微网主控制器控制交直流双向变换器工作在交流转直流模式；步骤2：当微网处于离网运行状态时，微网主控制器通过通信系统实时采集风力发电系统、柴油机备用发电系统、交流负荷、光伏发电系统、储能系统以及直流负荷的电量信息，若风力发电系统、柴油机备用发电系统和光伏发电系统的发电电量小于或等于交流负荷和直流负荷需求电量，双向DC/DC变换器工作在放电状态，即储能系统放电供给交流负荷和直流负荷；若风力发电系统、柴油机备用发电系统和光伏发电系统的发电电量大于交流负荷和直流负荷需求电量，双向DC/DC变换器工作在充电状态，即储能系统充电储存能量；步骤3：当双向DC/DC变换器工作在放电状态时，微网主控制器通过电池能量管理系统实时监测储能系统电量，若监测到储能系统荷电状态以达到下限，即储能系统电量已用完，则打开柴油机备用发电系统；当双向DC/DC变换器工作在充电状态时，微网主控制器通过电池能量管理系统实时监测储能系统电量，若监测到储能系统荷电状态以达到上限，即储能系统已充满，则控制光伏发电系统和风力发电控制器从MPPT控制模式切换到恒压控制模式。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术系统能够在满足网内负荷需求及功率平衡的前提下，收集微网内部各单元实时电量信息，通过通信系统传递到微网主控制器，对微网内部各DG、储能设备及不同类型负荷进行合理调度，保证微网经济、安全、稳定的运行。本专利技术方法在保证电网稳定运行的前提下，通过比较分布式微电源发电总电量和负荷侧需求总电量的大小，确定交直流微电网并离网运行模式，微网主控制器实时收集系统内各开关器件运行状态和各单元电量信息，以功率平衡为目标控制开关器件通断，实现系统内电能的有效控制和管理，提高微电网自治运行时的可靠性。附图说明图1是交直流微电网拓扑图；图2是交直流微网的控制流程图；其中PDG：分布式电源发电总功率，PS：光伏发电功率，PW：风机发电功率，PL：负荷用电需求总功率，PAL：交流负荷用电需求功率，PDL：直流负荷用电需求功率，PB：储能电池剩余电量(PBmin＜PB＜PBmax，其中PBmin为电池放电下限，PBmax为电池充电上限)，并且有PDG＝PS+PW，PL＝PAL+PDL。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述：参见图1，一种微电网能量管理系统，该系统主要由微网主网系统和微网控制系统组成。其中，微网主网系统主要由直流子微网系统、交流子微网系统和交直流双向变换器组成，直流子微网系统主要包括48V直流母线，光伏发电系统，储能系统，直流负荷；交流子微网系统主要包括220交流母线，风力发电系统，柴油机备用发电系统，并离网切换开关和交流负载。交直流子网通过交直流双向变换器连接起来。微网控制系统包括微电网主控制器，触摸屏上位机，PLC控制器，智能电表和通信系统等组成。利用分布式新能源发电，为交直流负载提供供电，通过微网主控制器控制微电网稳定运行，同时通信系统通过PLC控制器收集各微电源和负载的电能信息，传递给上位机服务器，上位机服务器通过串口转WIFI传递到手机移动端，实现远程监测和控制。微网能量管理系统的主要任务是在满足网内负荷需求及电能质量的前提下，对微网内部各DG、储能设备及不同类型负荷进行合理调度，保证微网经济、安全、稳定的运行。上述带交直流子网的混合微电网系统的能量管理策略，参见图2，主要包括以下步骤：步骤1：微网主控制器通过通讯系统实时采集系统各单元电量信息，若各微电源发电电量和储能电池电量之和小于或等于交直流负荷需求电量(即PDG+PB≤PL)，主控制器通过PLC控制器控制闭合并网开关，微网进入并网运行状态，需要大电网提供电能。步骤2：若各微电源发电电量和储能电池电量之和大于交直流负荷需求电量(即PDG+PB>PL)，主控制器通过PLC控制器控制断开并网开关，微网进入离网运行状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微电网能量管理系统，其特征在于，包括微网主网系统以及与微网主网系统连接的微网控制系统，所述微网主网系统包括直流子微网系统、交流子微网系统以及连接在直流子微网系统和交流子微网系统之间的交直流双向变换器；所述直流子微网系统包括直流母线、通过单向DC/DC变换器连接在直流母线上的光伏发电系统、通过双向DC/DC变换器连接在直流母线上的储能系统以及连接在直流母线上的直流负荷；所述交流子微网系统包括交流母线、通过AC/AC变流器连接在交流母线上的风力发电系统以及连接在交流母线上的柴油机备用发电系统和交流负荷，且交流母线通过并离网切换开关与市电相连；所述微网控制系统包括微网主控制器，所述微网主控制器与单向DC/DC变换器、双向DC/DC变换器、AC/AC变流器和交直流双向变换器连接，微网主控制器上还连接有通信系统，通信系统通过PLC控制器连接至市电、风力发电系统、柴油机备用发电系统、交流负荷、光伏发电系统、储能系统、直流负荷以及并离网切换开关，且通信系统与上位机服务器连接。

【技术特征摘要】
1.一种微电网能量管理系统，其特征在于，包括微网主网系统以及与微网主网系统连接的微网控制系统，所述微网主网系统包括直流子微网系统、交流子微网系统以及连接在直流子微网系统和交流子微网系统之间的交直流双向变换器；所述直流子微网系统包括直流母线、通过单向DC/DC变换器连接在直流母线上的光伏发电系统、通过双向DC/DC变换器连接在直流母线上的储能系统以及连接在直流母线上的直流负荷；所述交流子微网系统包括交流母线、通过AC/AC变流器连接在交流母线上的风力发电系统以及连接在交流母线上的柴油机备用发电系统和交流负荷，且交流母线通过并离网切换开关与市电相连；所述微网控制系统包括微网主控制器，所述微网主控制器与单向DC/DC变换器、双向DC/DC变换器、AC/AC变流器和交直流双向变换器连接，微网主控制器上还连接有通信系统，通信系统通过PLC控制器连接至市电、风力发电系统、柴油机备用发电系统、交流负荷、光伏发电系统、储能系统、直流负荷以及并离网切换开关，且通信系统与上位机服务器连接。2.根据权利要求1所述的一种微电网能量管理系统，其特征在于，所述直流母线为48V直流母线。3.根据权利要求1所述的一种微电网能量管理系统，其特征在于，所述交流母线为220V交流母线。4.根据权利要求1所述的一种微电网能量管理系统，其特征在于，所述PLC控制器通过智能电表连接至市电、风力发电系统、柴油机备用发电系统、交流负荷、光伏发电系统、储能系统以及直流负荷。5.根据权利要求1所述的一种微电网能量管理系统，其特征在于，所述上位机服务器通过串口转WIFI与移动端设备相连。6.一种微电网能量管理方法，采用权利要求1所述的一种微电网能量管理系统，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：微网主控制器通过通信系统实时采集风力发电系统、柴油机备用发电系统、交...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋勃，蒋琪，朱岸明，郝伟，魏磊，薛晶，薛军，靳媛，杨柳，杨文宇，贾静，高彦骋，吴建民，陈晓，韩波，李尧，彭芳，何凯，熊心田，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，西安电力高等专科学校，
类型：发明
国别省市：北京,11