一种智能微电网系统技术方案

本发明专利技术涉及一种智能微电网系统，包括就地控制层、网络通信层、主站层和软件层，就地控制层通过通信网络层与主站层通信连接，主站层通过信息交互总线与软件层通信连接，本发明专利技术集成光伏发电、风力发电、多种类型和容量的储能系统及现代电力电子、通信、控制技术，在实现高可靠性供电的同时，实现可再生能源的优化配置，实现对微网内负荷的高可靠性供电；正确反映微网和外部电网之间的相互作用、相互影响的关系，充分展现分布式能源对于提高供电可靠性的作用；实现光伏、风电、储能系统及微网系统的运行数据采集和存储，为微网关键技术的研究积累运行数据。解决了现有微电网系统能源利用率低、环境效益差、电能质量及供电可靠性差的问题。

【技术实现步骤摘要】
—种智能微电网系统
本专利技术涉及电力、电网
，具体涉及一种智能微电网系统。
技术介绍
在时代高速发展的今天，电力需求迅速增长，负荷加大，电力部门大多把投资集中在火电、水电以及核电等大型及中国电源和超高压远距离输电网的建设上，但是，随着电网规模的不断扩大，超大规模电力系统的弊端也日益凸现，成本高，运行难度大，难以适应用户越来越高的安全和可靠性要求以及多样化的供电需求。以能源多元化、清洁化为方向，以优化能源结构、推进能源战略转型为目标，以清洁能源和智能电网为特征的新一轮能源变革正在全球范围推进。面对新形势，国家电网公司提出加快建设特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，以信息化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网，积极促进清洁能源发展，为实现社会、经济又好又快地发展提供强大支撑。分布式发电具有污染少、可靠性高、能源利用率高、安装地点灵活等多方面优点，有效解决了大型集中电网的许多潜在问题。分布式发电也称分散式发电或分布式供能，一般指将相对小型的发电装置(一般50MW以下)分散布置在用户(负荷)现场或用户附近的发电(供能)方式。分布式电源位置灵活、分散的特点极好地适应了分散电力需求和资源分布，延缓了输、配电网升级换代所需的巨额投资，同时，它与大电网互为备用电使供电可靠性得以改善。虽然分布式电源优点突出，但其本身还存在很多问题，例如:分布式电源单机接入成本高、控制困难等。分布式电源接入配电系统以后，使配电网从原来单一受电结构变为多电源结构，给电力系统的电压波动、谐波、继电保护等带来很大影响。另外，分布式电源相对于大电网来说是一个不可控源，因此大系统往往采取限制、隔离的方式来处置分布式电源，以期减小其对大电网的冲击。结合我国电网的实际状况，微电网可以定义为:能量来源主要为可再生能源；发电系统类型可以为微型燃气轮机、内燃机、燃料电池、太阳能电池、风力发电系统、生物质能等分布式电源；系统容量为20KW?10丽；网内的用户配电电压等级为380V，或者包括10.5KV ;如与外部电网进行能量交换，电压等级由微电网的具体应用情况而定。微电网系统将负荷和分布式电源看作一个整体，在外网故障的时候转到孤岛运行模式，提高供电可靠性，尤其在电网发生严重故障时，可向重要负荷独立供电。分布式发电与微电网的结合应该达到经济、环保、安全可靠、低成本等要求。但是，目前我国对微电网的研究还处于起步阶段，还没有实现分布式电源优化控制、能量经济调度、可再生能源出力预测等，严重削弱了微电网系统带来的经济效益和环境效益，而且能源利用效率不高，电能质量及供电可靠性差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种智能微电网系统，该微网系统可以提高能源利用效率，减轻能源动力系统对环境的影响，有助于推动分布式电源上网，降低大电网的负担，改善电能质量及供电可靠性，并促进社会向绿色、环保、节能方向发展，用以解决现有微电网系统能源利用率低、环境效益差、电能质量及供电可靠性差的问题。为实现上述目的，本专利技术的方案是:一种智能微电网系统，包括就地控制层、网络通信层、主站层和软件层，所述就地控制层包括储能系统，所述储能系统通信连接有储能控制器，所述网络通信层包括专用的通信网络，所述主站层包括数据中心、通信服务器和中央运行管理主站，所述通信服务器分别与数据中心和中央运行管理主站通信连接，所述储能控制器通过专用的通信网络与通信服务器通信连接，用于将采集到的储能系统的数据信息发送到通信服务器，数据中心、通信服务器和中央运行管理主站通过信息交互总线与软件层通信连接，用于将接收到的储能系统的实时数据信息发送到软件层，所述就地控制层还包括分布式电源和负荷，所述分布式电源包括风力发电系统和光伏发电系统，所述风力发电系统和光伏发电系统均连接有DG控制器，所述负荷连接有负荷监控终端；所述软件层包括协调运行管理系统、电能质量监控系统、能量管理系统和设备状态监测系统；所述DG控制器和负荷监控终端均通过无线通信网络与主站层通信连接，用于将采集到的分布式电源和负荷的实时数据信息发送到主站层，软件层通过信息交互总线接收主站层发来的实时数据，实现电能的协调运行管理、电能的质量监控、能量管理和就地控制层的状态监测。所述储能系统主要由储能电池组、电池管理系统、隔离变压器、储能双向变流装置、储能监控系统组成，所述电池管理系统与所述储能电池组连接，所述储能双向变流装置的交流侧通过所述隔离变压器接入微电网，所述双向变流装置的直流侧连接储能电池组，所述储能监控系统通过所述储能控制器与储能双向变流装置通讯连接。所述光伏发电系统包括光伏组件、光伏逆变器、直流汇流箱、交流配电柜和光伏监控系统，所述光伏逆变器的直流侧通过直流汇流箱连接光伏组件，所述光伏逆变器的交流侧通过交流配电柜接入电网，所述光伏监控系统与光伏逆变器通信连接。所述风力发电系统包括风力发电机、风机逆变器和风机控制器，所述风机逆变器的直流侧通过风机控制器连接风力发电机，风机逆变器的交流侧通过隔离变压器连接微网交流母线。所述负荷包括交流负荷和直流负荷，所述交流负荷包括:信息机房UPS用电、电动汽车充换电站以及电灯和空调负荷；所述直流负荷为20kW的直流电器，直流电压为220V。所述双向储能变流装置包括第一双向储能变流装置和第二双向储能变流装置，所述的第一双向储能变流装置包括AC/DC功率模块和DC/DC功率模块，所述AC/DC功率模块的交流侧通过隔离变压器连接微电网，所述AC/DC功率模块的直流侧连接DC/DC功率模块的一侧，所述DC/DC功率模块的另一侧通过直流母线连接储能电池组；所述的第二双向储能变流装置由一个AC/DC功率变换模块组成，直流侧连接电池组，交流侧通过隔离变压器连接微电网。所述储能电池组包括铅酸电池和超级电容，锂电池组、镍氢电池组和钠盐电池组。所述风力发电机为垂直轴风力发电机。所述通信网络为以太网。所述第一双向储能变流器的容量为250KW，所述第二双向储能变流器的容量为200KW。本专利技术达到的有益效果:本专利技术通过整合多种分布式发电，协调微网与外部电网之间的关系，在一个局部区域内直接将分布式发电、电力网络和用户负荷联系在一起，可以方便地进行结构调整和配置以及利用能源转换技术，提高能源利用效率，减轻能源动力系统对环境的影响，推动分布式电源上网，降低大电网的负担，改善电能质量及供电可靠性，并促进社会向绿色、环保、节能方向发展。本专利技术集成光伏发电、风力发电、多种类型和容量的储能系统及现代电力电子、通信、控制技术，建立一个智能化微网系统，在实现高可靠性供电的同时，实现可再生能源的优化配置，实现对微网内负荷的高可靠性供电；可以正确反映微网和外部电网之间的相互作用、相互影响的关系，充分展现分布式能源对于提高供电可靠性的作用；实现光伏、风电、储能系统及微网系统的运行数据采集和存储，为微网关键技术的研究积累运行数据。【附图说明】图1是本专利技术智能微电网的结构示意图；图2是本专利技术就地控制层的结构示意图；图3是本专利技术储能系统的结构原理图；图4是本专利技术光伏发电系统的结构原理图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。如图1，本专利技术的智能微电网系统包括就地控制层、网络通信层、主站层和软件层，所述就地控制层包括储能系统，所述储能系统通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能微电网系统，包括就地控制层、网络通信层、主站层和软件层，所述就地控制层包括储能系统，所述储能系统通信连接有储能控制器，所述网络通信层包括专用的通信网络，所述主站层包括数据中心、通信服务器和中央运行管理主站，所述通信服务器分别与数据中心和中央运行管理主站通信连接，所述储能控制器通过专用的通信网络与通信服务器通信连接，用于将采集到的储能系统的数据信息发送到通信服务器，数据中心、通信服务器和中央运行管理主站通过信息交互总线与软件层通信连接，用于将接收到的储能系统的实时数据信息发送到软件层，其特征在于：所述就地控制层还包括分布式电源和负荷，所述分布式电源包括风力发电系统和光伏发电系统，所述风力发电系统和光伏发电系统均连接有DG控制器，所述负荷连接有负荷监控终端；所述软件层包括协调运行管理系统、电能质量监控系统、能量管理系统和设备状态监测系统；所述DG控制器和负荷监控终端均通过无线通信网络与主站层通信连接，用于将采集到的分布式电源和负荷的实时数据信息发送到主站层，软件层通过信息交互总线接收主站层发来的实时数据，实现电能的协调运行管理、电能的质量监控、能量管理和设备的状态监测。

【技术特征摘要】
1.一种智能微电网系统，包括就地控制层、网络通信层、主站层和软件层，所述就地控制层包括储能系统，所述储能系统通信连接有储能控制器，所述网络通信层包括专用的通信网络，所述主站层包括数据中心、通信服务器和中央运行管理主站，所述通信服务器分别与数据中心和中央运行管理主站通信连接，所述储能控制器通过专用的通信网络与通信服务器通信连接，用于将采集到的储能系统的数据信息发送到通信服务器，数据中心、通信服务器和中央运行管理主站通过信息交互总线与软件层通信连接，用于将接收到的储能系统的实时数据信息发送到软件层，其特征在于: 所述就地控制层还包括分布式电源和负荷，所述分布式电源包括风力发电系统和光伏发电系统，所述风力发电系统和光伏发电系统均连接有DG控制器，所述负荷连接有负荷监控终端；所述软件层包括协调运行管理系统、电能质量监控系统、能量管理系统和设备状态监测系统；所述DG控制器和负荷监控终端均通过无线通信网络与主站层通信连接，用于将采集到的分布式电源和负荷的实时数据信息发送到主站层，软件层通过信息交互总线接收主站层发来的实时数据，实现电能的协调运行管理、电能的质量监控、能量管理和设备的状态监测。2.根据权利要求1所述的智能微电网系统，其特征是所述储能系统由储能电池组、电池管理系统、隔离变压器、储能双向变流装置、储能监控系统组成，所述电池管理系统与所述储能电池组连接，所述储能双向变流装置的交流侧通过所述隔离变压器接入微电网，所述双向变流装置的直流侧连接储能电池组，所述储能监控系统通过所述储能控制器与储能双向变流装置通讯连接。3.根据权利要求1所述的智能微电网系统，其特征是所述光伏发电系统包括光伏组件、光伏逆变器、直流汇流箱、交流配电柜...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳劲松，时珊珊，张宇，刘隽，雷珽，方陈，刘舒，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，华东电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：