一种微电网系统的能量智能化管理方法技术方案

一种微电网系统，涉及一种电网技术，具体涉及一种微电网系统。通过并网逆变器并入微网低压供电母线，再经供电变压器升压至10KV，并入国家电网。这种微电网系统既能实现网内平稳供电，又能平稳对接大电网系统。包括光伏发电系统、柴油发电机系统、电池储能系统，其中光伏发电系统及柴油发电机作为分布式电源，电池储能系统；整个微电网系统划分为六大模块：即基准电源模块、光伏发电与并网控制模块、柴油发电机及其智能控制系统模块、储能系统及其智能管理模块、负荷智能管理模块、系统并网模块，作为完整的电力系统，依靠自身的控制及管理供能实现功率平衡控制、系统运行优化、故障检测与保护、电能质量治理等方面的功能。

An intelligent energy management method for microgrid system

【技术实现步骤摘要】
一种微电网系统的能量智能化管理方法
本专利技术涉及一种电网技术，具体涉及一种微电网系统的能量智能化管理方法。
技术介绍
功率平衡是电力系统稳定运行的基础，一旦因故障引起功率严重失衡，系统就有可能失去稳定导致大面积的停电事故，从而造成重大的经济损失和严重的社会影响，为了解决这个问题，传统方法是使用继电保护和安全稳定控制装置，在系统故障时进行切机、切负荷或系统解列等操作，尽量的缓解系统中由于故障引起的功率不平衡问题，这种稳定控制措施称之为被动致稳，假如存在这样一个装置，它能够它能够在线实时感受系统的不平衡功率，并对他进行直接补偿调节，从而解决故障后功率失衡给电力系统稳定带来的问题，这种稳定控制称之为主动致稳。实现主动自稳的主要方法是将各种储能技术应与电力系统稳定性控制，目前研究的较多的是超导磁储能技术，SMES，燃料电容器储能技术、超级电容器储能技术和飞轮储能技术，从目前研究进展来看，超导磁储能技术，SMES，超级电容器储能技术，飞轮储能技术有可能在电力系统中达到成熟和产业化。研究表明，超导磁储能技术SMES，很适应于电力系统稳定控制，但SMES造价昂贵，装置设计，运行维护与电力系统现有的各种射设备相比都有很大的不同，其长期安全稳定运行在探索之中，而超级电容储能技术同样由于造假昂贵，单个电容储能密度低等问题尚未达到实验阶段。
技术实现思路
本专利技术目的在于：提供一种微电网系统，采用光伏发电系统及柴油发电机作为分布式电源，采用钒流电池为储能系统，利用带飞轮储能的同步发电机产生系统的并网基准电源，通过并网逆变器并入微网低压供电母线，再经供电变压器升压至10KV，并入国家电网。这种微电网系统既能实现网内平稳供电，又能平稳对接大电网系统。本专利技术技术方案是：一种微电网系统，包括光伏发电系统、柴油发电机系统、电池储能系统，其中光伏发电系统及柴油发电机作为分布式电源，电池储能系统；整个微电网系统划分为六大模块：即基准电源模块、光伏发电与并网控制模块、柴油发电机及其智能控制系统模块、储能系统及其智能管理模块、负荷智能管理模块、系统并网模块，其特征是：所述基准电源模块包括光伏列阵A、CCS智能控制中心、电机、带飞轮、交流同步发电机，光伏列阵连接CCS智能控制中心，CCS智能控制中心连接电机，电机输出轴连接飞轮，飞轮轴的另一端连接交流同步发电机，同步发电机通过并网逆变器并入低压供电母线，用于微网内供电，同时低压供电母线经供电变压器升压至电网电压并入国家电网；其原理是光伏列阵A产生的电能经CCS启动源动力，源动力驱动电机带飞轮储能的交流同步发电机发出380V/50Hz交流电；当负载功率波动较大时，利用飞轮储能，稳定系统电压与频率，以达到微网系统的功率平衡；在提供并网基准电源的同时，也向系统提供一定量的电能；当阴雨天气太阳能功率不足时，利用智能储能系统放电，维持并网基准电源的稳定，并根据需要自动开启柴油发电机对微网系统进行能量补充，以保证系统电能的稳定可靠供应。进一步的所述的一种微电网系统，其特征是：CCS智能控制中心包括连接光伏单向输入控制、低压供电母线连接、主动负荷连接及控制，变压储能、变压储能放电、12伏供电，其中的光伏单向输入控制包括有开关、二级管，开关连接太阳能电池板，开关另一端连接二级管，二级管连接到母线；主动负荷连接及控制连接到低压供电母线上；变压储能和变压放电连接到低压供电母线上，其中变压储能之降压控制连接储能器上；变压放电升压控制也连接到储能器上，其运行过程是光伏发出的电流经开关流入二极管，流入低压供电母线，低压供电母线向用电负荷供电，当光伏微网电量过剩时低压供电母线上连接充电控制也向储能电池充电，同时可启动主动负荷，消耗过剩部分电量；当光伏微网电量不足时，低压供电母线上连接放电控制将储能电池升压放入微网，同时会切断主动负荷。进一步的所述的一种微电网系统，其特征是：所述的CCS智能控制中心还包括有超级电容，超级电容设置连接在供电母线间。进一步的所述的一种微电网系统，其特征是：所述光伏发电与并网控制模块包括光伏列阵B、光伏直流汇流箱、光伏并网逆变器单元；光伏列阵B输出端连接到光伏直流电汇流箱，汇流后，光伏直流电经汇流箱输出连接光伏并网逆变器，由光伏并网逆变器逆变成三相交流电，光伏并网逆变器连接交流母线，即电流并入带并网基准电源的交流母线。进一步的所述的一种微电网系统，其特征是：所述柴油发电系统及其智能控制系统模块包括柴油发电机、智能控制系统；柴油发电机连接智能控制系统，智能控制系统连接并入带并网基准电源的交流母线；其主要功能是，当阴雨天气太阳能功率不足时，对微网系统进行能量补充，以保证系统电能的稳定可靠供应。进一步的所述的一种微电网系统，其特征是：所述的储能系统及其智能管理模块包括储能电池组及智能储能控制；电池组输出连接智能储能控制，电池组连接并入带并网基准电源的交流母线；主要功能有：用于应对光伏功率短时间内的不足，为微网系统提供能量的补充；以及为夜间工作的小功率负载如LED灯具、电脑、空调等提供所需的电能。进一步的所述的一种微电网系统，其特征是：所述的负荷智能管理模块包括负荷智能控制器；负荷智能控制器连接并入带并网基准电源的交流母线；主要功能是对微网系统内较大的用电负荷进行智能化管理，以保证大负荷启动时，微网系统能够平稳运行；负荷智能控制器还连接有主动负荷，在光伏发电条件良好且网内负荷不足，富余电量较多的情况下，负荷智能控制器自动启动主动负荷，主动负荷包括储热、储压、抽水蓄水、制冰制冷等等；启动主动负荷可尽可能多消耗光伏电力，做到不弃光、少弃光。进一步的所述的一种微电网系统，其特征是：系统并网模块包括低压交流母线、低压控制系统、电力变压器、高压电力接入设施；低压交流母线与低压控制系统电连接，低压交流母线还连接电力变压器，电力变压器连接高压电力接入设施，这样系统并网模块将微电网连接到所在地已建设高压电力传输线路，或连接到微电网建设已经形成一定规模高压供电网络的线路上；即连接到各分布站点光伏电能经变压器升压后，用10KV及以上的电力线路进行电力传输，同时向各用电单位传输电能，形成局部高压供电网络的线路。进一步的所述的一种微电网系统，其特征是：微电网系统设置多组光伏发电系统并联母线上和多组柴油发电机系统并联母线上，多组电池储能系统并联母线上构成。一种微电网系统的能量智能化管理方法，其特征是：1）通过基准电源管理模块控制基准电源产生参照标准交流电源，输入母线；2）分布式电源包括光伏发电系统、柴油发电机组通过逆变器找到母线上输出电流标准，再经逆变器将不同频率的电能平滑地转换为与基准电源相同频率的交流电能，通过控制器控制逆变器控制分布式电源的输出，让分布式电源按指定的电压和频率或有功和无功即控制输出；3）母线将电流输送给用电负荷及储能系统，电量有余时控制器启动主动负荷用电；如已接入电网，则由母线经升压变压器输送到大电网。4）微电网能量管理系统通过预测光伏发电输出量，并根据预测输出量、燃料机组油耗、热电需求等制定可调度机组的调度计划；晴好白天依靠光伏发电供应微电网本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微电网系统的能量智能化管理方法，其特征是：/n1）通过基准电源管理模块控制基准电源产生参照标准交流电源，输入母线；2）分布式电源包括光伏发电系统、柴油发电机组通过逆变器找到母线上输出电流标准，再经逆变器将不同频率的电能平滑地转换为与基准电源相同频率的交流电能，通过控制器控制逆变器控制分布式电源的输出，让分布式电源按指定的电压和频率或有功和无功即控制输出；3）母线将电流输送给用电负荷及储能系统，电量有余时控制器启动主动负荷用电；如已接入电网，则由母线经升压变压器输送到大电网；/n4）微电网能量管理系统通过预测光伏发电输出量，并根据预测输出量、燃料机组油耗、热电需求等制定可调度机组的调度计划；晴好白天依靠光伏发电供应微电网系统中负荷运转，电量多余存入储能系统内，电量仍然多余，控制器启动主动负荷，柴油发电机组停机；太阳光照稍不足，控制器启动柴油发电机组，或开启储能系统放电，补充微网使用电量；夜晚光伏发电停止，微电网系统中工作负荷停止运营，由柴油发电机组、储能系统放电供应微电网系统中日常生活等用电。/n

【技术特征摘要】
1.一种微电网系统的能量智能化管理方法，其特征是：
1）通过基准电源管理模块控制基准电源产生参照标准交流电源，输入母线；2）分布式电源包括光伏发电系统、柴油发电机组通过逆变器找到母线上输出电流标准，再经逆变器将不同频率的电能平滑地转换为与基准电源相同频率的交流电能，通过控制器控制逆变器控制分布式电源的输出，让分布式电源按指定的电压和频率或有功和无功即控制输出；3）母线将电流输送给用电负荷及储能系统，电量有余时控制器启动主动负荷用电；如已接入电网，则由母线经升压变压器输送到大电网；
4）微电网能量管理系统通过预测光伏发电输出量，并根据预测输出量、燃料机组油耗、热电需求等制定可调度机组的调度计划；晴好白天依靠光伏发电供应微电网系统中负荷运转，电量多余存入储能系统内，电量仍然多余，控制器启动主动负荷，柴油发电机组停机；太阳光照稍不足，控制器启动柴油发电机组，或开启储能系统放电，补充微网使用电量；夜晚光伏发电停止，微电网系统中工作负荷停止运营，由柴油发电机组、储能系统放电供应微电网系统中日常生活等用电。


2.根据权利要求1的的所述的一种微电网系统的能量智能化管理方法，其特征是：针对微网覆盖的区域面积比较大，如覆盖整个工业园区，且区域内各用电单位的负荷分布亦不相同，就是在同一家用电单位，用电设备亦有不同的额定功率以及不同的启停时间；特别是在微网建设初期或用电单位、工厂的独立微网，供电规模较小这种情况，要实现柴油机发电组单台运行或多台并联运行等自动化切换，智能管理系统需要根据微网内负荷的大小，自动选取合适的机组发电；当微网内负荷发生变化时，自动启动与之相匹配的机组，既要使机组工作在合理效率区，又要实现不间断电源,保障工厂正常生产，做到“无缝对接”；采用“预约登记”智能化负荷管理模式:
“预约登记”的负荷管理模式主要包括以下几方面的内容：
1)对微电网内所有功率10KW及以上的生产设备进行登记，将其基本信息录入微网智能管理中心的用电设备管理数据库，并对其进行编号；
2)在各生产区域组建现场网络，对生产设备进行现场管理；
3)每台生产设备配备一台自动投切的配电箱，在配电箱上安装红绿指示灯及“预约登记”按钮；
4)生产设备在投入运行之前，配电箱红色指示灯亮，当摁下“预约登记”按钮后，微网智能管理中心收到“预约登记”申请，对其基本信息进行识别后，根据光伏发电系统的发电容量以及正在运行的柴油发电机的容量做好相应的准备工作，如果预约登记的生产设备额定功率符合供电条件，微网智能管理中心将立即发出允许投入的通知，通过现场网络自动投入配电箱的供电开关，绿色指示灯亮,这时，用户可以启动设备进行生产；
5)如果预约登记的生产设备的额定功率会超过光伏发电系统的发电容量以及在运行的柴油发电机的带载容量，微网智能管理中心将启动另一台容量合适的柴油发电机，启动完毕、运行平稳后，发出允许投入的通知，通过现场网络自动投入配电箱的供电开关，同时，绿灯亮...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢菊梅，吕小平，罗建民，熊显应，夏阳开，刘业胜，
申请(专利权)人：赣州天目领航科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36