一种基于电源消纳需求的能量路由控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于电源消纳需求的能量路由控制系统及方法，涉及配网新能源技术领域，包括：中央控制单元、主控逆变器、两级式逆变器、PV光伏组件、蓄电池、第一PCC开关以及第二PCC开关；PV光伏组件的输出端通过两级式逆变器和第一PCC开关分别与本地负载和蓄电池连接；中央控制单元根据预设的集成控制策略分别控制主控逆变器、第一PCC开关以及第二PCC开关运行，进而控制PV光伏组件分别向公共电网、本地负载和蓄电池供电的通断；本发明专利技术通过直流接入端口为接入方式，并通过并网与孤岛两种状态下给出不同的控制策略，可确保网内新能源的就地消纳，保证网内电源和负荷的功率平衡，实现配网安全稳定运行。配网安全稳定运行。配网安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电源消纳需求的能量路由控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及配网新能源
，尤其涉及一种基于电源消纳需求的能量路由控制系统及方法。

技术介绍

[0002]在“双碳”背景下，大规模高比例可再生能源电力的接入，对构建新型电力系统提出了巨大挑战。主要问题如下：一是地理分布的分散性以及发电的间歇性特性改变了配网功率单向流动的特点，加之新能源种类多、性能不一致，调度运行复杂程度日益增加，配网新能源发电、储能充/放电及用户能量消纳环节的态势感知与调控手段不足；二是数目日渐增多的分布式可再生能源发电机组及主动负荷对传统集中控制方式下的计算、网络资源要求极高，对配电网提出了更高的“即插即用”要求；三是分布式可再生能源高比例渗透下，通过信息双向流动模式下用户与电网的深度、频繁互动，实现新能源发电、储能充/放电及用户能量消纳环节的协同控制，配电网源网荷储协同控制的机制及装备不成熟。
[0003]而现有针对当前电源接入呈现小型离散化形态，特别是现有技术中分布式光伏及储能，由电力部门、电力用户及第三方共有，分散运转于配电网中，造成电源输出的电力难以直接并入公共电网；同时功率控制难以调整，电能质量较低，造成电网的稳定性受到影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术通过直流接入端口为接入方式，并通过并网与孤岛两种状态下给出不同的控制策略，可确保网内新能源的就地消纳，保证网内电源和负荷的功率平衡，实现配网安全稳定运行。
[0005]基于电源消纳需求的能量路由控制系统包括：中央控制单元、主控逆变器、两级式逆变器、PV光伏组件、蓄电池、第一PCC开关以及第二PCC开关；
[0006]PV光伏组件的输出端通过两级式逆变器和第一PCC开关分别与本地负载和蓄电池连接，给蓄电池充电或给本地负载供电；
[0007]蓄电池的输出端和PV光伏组件的输出端还通过主控逆变器和第二PCC开关连接公共电网；
[0008]中央控制单元分别与主控逆变器、第一PCC开关以及第二PCC开关连接，并根据预设的集成控制策略分别控制主控逆变器、第一PCC开关以及第二PCC开关运行，进而控制PV光伏组件分别向公共电网、本地负载和蓄电池供电的通断；
[0009]预设的集成控制策略包括并网模态和孤岛模态两种运行方式控制方式。
[0010]进一步需要说明的是，集成控制策略为并网模态时，中央控制单元控制主控逆变器始终工作于MPPT模态，且中央控制单元控制主控逆变器的后级逆变电路工作于蓄电池充放电管理模态。
[0011]进一步需要说明的是，集成控制策略为孤岛模态时，中央控制单元控制主控逆变
器运行于MPPT模态或限功率模态，且中央控制单元控制主控逆变器的后级逆变电路运行于孤岛V/f模态。
[0012]进一步需要说明的是，两级式逆变器包括：LC滤波电路和直流变换器。
[0013]中央控制单元采用多核ARM处理器，并配合使用4Gb内存，16Gb存储器；
[0014]中央控制单元支持WIFI接口、485接口，支持220V和380V电源供电。
[0015]主控逆变器为DC/AC转换逆变器。
[0016]进一步需要说明的是，本地负载包括但不限于照明灯、空调机以及生产设备；
[0017]公共电网为220kV公共电网。
[0018]本专利技术还提供一种基于电源消纳需求的能量路由控制方法，方法包括：配置预设的集成控制策略；预设的集成控制策略包括并网模态和孤岛模态两种运行方式控制方式；
[0019]当集成控制策略为并网模态时，中央控制单元控制主控逆变器始终工作于MPPT模态，且中央控制单元控制主控逆变器的后级逆变电路工作于蓄电池充放电管理模态；
[0020]当集成控制策略为孤岛模态时，中央控制单元控制主控逆变器运行于MPPT模态或限功率模态，且中央控制单元控制主控逆变器的后级逆变电路运行于孤岛V/f模态。
[0021]进一步需要说明的是，方法中的并网模态的控制策略还包括：
[0022]当系统处于并网模态，且当蓄电池的剩余容量低于预设阈值时，中央控制单元控制两级式逆变器采用恒流方式对蓄电池进行充电；
[0023]当蓄电池剩余容量接近饱和时，中央控制单元控制两级式逆变器采用恒压方式对蓄电池进行充电。
[0024]进一步需要说明的是，方法中的孤岛模态的控制策略还包括：中央控制单元控制主控逆变器根据系统输入与输出功率关系，运行于MPPT模态或限功率模态；
[0025]限功率模态为系统不再追踪光伏最大功率点，根据系统功率输出控制PV光伏组件的光伏功率输入。
[0026]从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：
[0027]本专利技术提供的能量路由控制系统是基于分布式电源分级消纳的需求，分析多工况下的差异化需求(能源供给需求行为、配用电峰谷差、供电可靠性等)和容量需求；根据不同工况的特点，确定适合不同工况的网络拓扑结构，并对输入级、隔离级、输出级进行数学建模，根据基尔霍夫定律推导电压、电流公式，分析各单元控制策略，仿真验证能量路由器拓扑结构的可行性。本专利技术提出能量路由控制系统具有交直流变换、即插即用、电气隔离等功能，具有能量路由器内部以及微网能量平衡的中央控制单元，实现能量路由器的集成控制。解决了现有技术中分布式光伏及储能，由电力部门、电力用户及第三方共有，分散运转于配电网中，造成电源输出的电力难以直接并入公共电网；同时功率控制难以调整，电能质量较低，造成电网的稳定性受到影响的问题。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为基于电源消纳需求的能量路由控制系统示意图；
[0030]图2为基于电源消纳需求的能量路由控制方法流程图；
[0031]图3为并网控制策略图；
[0032]图4为孤岛控制策略图。
具体实施方式
[0033]如图1是本专利技术提供的能量路由控制系统中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的模块而非按照实际实施时的模块数目及功能，其实际实施时各模块的功能、数量及作用可为一种随意的改变，且其模块的功能和用途也可能更为复杂。
[0034]能量路由控制系统可以基于人工智能技术对关联的数据进行获取和处理。其中，数字孪生驱动的数控机床智能诊断方法利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用装置。
[0035]本专利技术的系统既有软件层面的内容还有硬件层面的内容。硬件层面包括如传感器、逆变器、控制开关、专用人工智能芯片、云计算、分布式存储、大数据处理技术、操作/交互系统、机电一体化等技术。系统软件技术主要包括自然语言处理技术、Ja本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电源消纳需求的能量路由控制系统，其特征在于，包括：中央控制单元、主控逆变器、两级式逆变器、PV光伏组件、蓄电池、第一PCC开关以及第二PCC开关；PV光伏组件的输出端通过两级式逆变器和第一PCC开关分别与本地负载和蓄电池连接，给蓄电池充电或给本地负载供电；蓄电池的输出端和PV光伏组件的输出端还通过主控逆变器和第二PCC开关连接公共电网；中央控制单元分别与主控逆变器、第一PCC开关以及第二PCC开关连接，并根据预设的集成控制策略分别控制主控逆变器、第一PCC开关以及第二PCC开关运行，进而控制PV光伏组件分别向公共电网、本地负载和蓄电池供电的通断；预设的集成控制策略包括并网模态和孤岛模态两种运行方式控制方式。2.根据权利要求1所述的基于电源消纳需求的能量路由控制系统，其特征在于，集成控制策略为并网模态时，中央控制单元控制主控逆变器的前级Boost电路始终工作于MPPT模态，且中央控制单元控制主控逆变器的后级逆变电路工作于蓄电池充放电管理模态。3.根据权利要求1所述的基于电源消纳需求的能量路由控制系统，其特征在于，集成控制策略为孤岛模态时，中央控制单元控制前级Boost电路运行于MPPT模态或限功率模态，且中央控制单元控制主控逆变器的后级逆变电路运行于孤岛V/f模态。4.根据权利要求1所述的基于电源消纳需求的能量路由控制系统，其特征在于，两级式逆变器包括：LC滤波电路和直流变换器。5.根据权利要求1所述的基于电源消纳需求的能量路由控制系统，其特征在于，中央控制单元采用多核ARM处理器，并配合使用4Gb内存，16Gb存储器；中央控制单元支持WIFI接口、485接口，支持220V和380V电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，刘迪，刘柱，李温静，李扬，杨正富，方金国，
申请(专利权)人：国网雄安思极数字科技有限公司，
类型：发明
国别省市：