一種微電網(wǎng)功率監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微電網(wǎng)功率監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)可以預(yù)測微電網(wǎng)的光伏模塊、風(fēng)電模塊的發(fā)電功率，預(yù)測負(fù)載的變化情況，并基于實時檢測的蓄電池模塊的儲能情況和實時獲取的大電網(wǎng)的運行情況，來制定供電策略，使得微電網(wǎng)處于安全、經(jīng)濟(jì)、令用戶滿意的運行狀態(tài)之下。
【專利說明】-種微電網(wǎng)功率監(jiān)控系統(tǒng) 所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉一種微電網(wǎng)功率監(jiān)控系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球性能源危機的不斷加大，低碳、清潔的可再生能源已經(jīng)成為研究熱點，目 前世界各國均開展了含可再生能源的微電網(wǎng)研究項目。微電網(wǎng)是指多個分布式電源及其相 關(guān)負(fù)載按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)絡(luò)，并通過靜態(tài)開關(guān)關(guān)聯(lián)至常規(guī)電網(wǎng)。
[0003] 大量的風(fēng)/光分布式發(fā)電以微電網(wǎng)的形式作為一個雙向可調(diào)度單兀從低壓配電 網(wǎng)接入，形成多個微電網(wǎng)組成的微網(wǎng)群或主動型配電網(wǎng)。然而，由于風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等 可再生電源的高度隨機性，傳統(tǒng)負(fù)荷、燃料電池等清潔電源的不確定性，以及彈性負(fù)荷的可 控可調(diào)，使得微電網(wǎng)成為公共電網(wǎng)中的不確定負(fù)載，對公共電網(wǎng)的穩(wěn)定與優(yōu)化帶來巨大的 沖擊。
[0004] 因此，要保證微電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運行，實現(xiàn)微電網(wǎng)的推廣和應(yīng)用，就需要對 微電網(wǎng)供電管理問題進(jìn)行研究。與負(fù)荷被動參與電網(wǎng)運行的傳統(tǒng)電網(wǎng)供電管理相比，微電 網(wǎng)的供電管理更期望用戶負(fù)荷主動參與電網(wǎng)的運行，實現(xiàn)對對電能的積極消費。但隨著智 能用戶數(shù)量的增加，用戶時變的用電數(shù)量和隨機的用電時間將給負(fù)荷端的能量分配帶來擾 動。另一方面，微電網(wǎng)的供電端引入了大量可再生、節(jié)能環(huán)保的新能源，新能源的隨機性也 給微電網(wǎng)的供電管理帶來了擾動的影響。
[0005] 微電網(wǎng)既可以通過配電網(wǎng)與大型電力網(wǎng)并聯(lián)運行，形成一個大型電網(wǎng)和小型電網(wǎng) 的聯(lián)合運行系統(tǒng)，也可以獨立地為當(dāng)?shù)刎?fù)荷提供電力需求。在主電網(wǎng)正常狀態(tài)下，微電網(wǎng)需 要長期穩(wěn)定運行；在大電網(wǎng)故障時，微電網(wǎng)必須快速脫離主電網(wǎng)，進(jìn)入并保持于孤島運行， 待大電網(wǎng)故障排除后重新自動并網(wǎng)運行；當(dāng)微電網(wǎng)出現(xiàn)故障點時，同樣需要快速切除微電 網(wǎng)。由于微電網(wǎng)中的一些分布式電源，如風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電，受外界氣候條件影響很 大，頻率時常波動導(dǎo)致采樣的誤差，因此，如何穩(wěn)定、可靠地實施微電網(wǎng)并網(wǎng)是目前迫切需 要解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種微電網(wǎng)功率監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)可以預(yù)測微 電網(wǎng)的光伏模塊、風(fēng)電模塊的發(fā)電功率，預(yù)測負(fù)載的變化情況，并基于實時檢測的蓄電池模 塊的儲能情況和實時獲取的大電網(wǎng)的運行情況，來制定供電策略，使得微電網(wǎng)處于安全、經(jīng) 濟(jì)、令用戶滿意的運行狀態(tài)之下。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種微電網(wǎng)功率監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)包括：
[0008] 光伏發(fā)電監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控微電網(wǎng)中的光伏發(fā)電模塊，并對光伏發(fā)電模塊 的發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測；
[0009] 風(fēng)電監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控風(fēng)電網(wǎng)中的風(fēng)電模塊，并對風(fēng)電模塊的發(fā)電功率進(jìn) 行預(yù)測；
[0010] 蓄電池監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控微電網(wǎng)中的蓄電池模塊；
[0011] 負(fù)載監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控微電網(wǎng)中的負(fù)載，并對負(fù)載的功率變化情況進(jìn)行預(yù) 測；
[0012] 大電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)模塊，用于實時從大電網(wǎng)調(diào)控中心獲知大電網(wǎng)的運行情況以及相關(guān)調(diào) 度息；
[0013] 斷路器，用于連接或隔離微電網(wǎng)與大電網(wǎng)；
[0014] 并網(wǎng)監(jiān)控模塊，用于控制斷路器連接或隔離微電網(wǎng)和大電網(wǎng)；
[0015] 中控模塊，用于確定微電網(wǎng)的供電策略，并向上述各模塊發(fā)出指令，以執(zhí)行該供電 策略；
[0016] 總線模塊，用于該監(jiān)控系統(tǒng)的各個模塊的通信聯(lián)絡(luò)。
[0017] 優(yōu)選的，所述光伏發(fā)電監(jiān)控模塊、風(fēng)電監(jiān)控模塊均包括檢測單元、數(shù)據(jù)存儲單元和 運算單元，可以實時獲取微電網(wǎng)中光伏發(fā)電模塊和風(fēng)電模塊的運行數(shù)據(jù)，并存儲數(shù)據(jù)，可根 據(jù)現(xiàn)有微電網(wǎng)中光伏發(fā)電模塊和風(fēng)電模塊的運行數(shù)據(jù)，對未來預(yù)定時刻內(nèi)的微電網(wǎng)中的輸 出功率進(jìn)行預(yù)測。
[0018] 優(yōu)選的，所述光伏發(fā)電監(jiān)控模塊的檢測單元包括電壓、電流檢測設(shè)備和氣象檢測 單元，所述氣象檢測單元包括溫度傳感器、光照強度傳感器。
[0019] 優(yōu)選的，所述風(fēng)電檢測模塊的檢測單元包括風(fēng)機電壓電流檢測設(shè)備和風(fēng)速檢測設(shè) 備。
[0020] 優(yōu)選的，負(fù)載監(jiān)控模塊包括負(fù)載檢測單元、數(shù)據(jù)存儲單元和運算單元，可實時獲取 負(fù)載的負(fù)荷變化情況，并可根據(jù)現(xiàn)有微電網(wǎng)中的負(fù)載的負(fù)荷變化情況，對負(fù)載的負(fù)荷需求 進(jìn)行預(yù)測。
[0021] 優(yōu)選的，所述蓄電池檢測模塊，包括蓄電池端電壓、電流檢測設(shè)備以及蓄電池溫度 檢測設(shè)備，可以實時檢測獲取蓄電池模塊的儲能充放容量。
[0022] 優(yōu)選的，所述大電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)模塊，具有有線或無線通訊設(shè)備，用于獲取大電網(wǎng)的調(diào)度 信息。
[0023] 優(yōu)選的，所述中控模塊CPU單元、數(shù)據(jù)存儲單元和顯示單元。
[0024] 優(yōu)選的，并網(wǎng)監(jiān)控模塊至少包括用于檢測大電網(wǎng)和微電網(wǎng)電壓、電流和頻率的檢 測設(shè)備、數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元。
[0025] 本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：（1)準(zhǔn)確預(yù)測微電網(wǎng)的功率變化情況；（2)供電 策略兼顧大電網(wǎng)調(diào)度要求、微電網(wǎng)運行情況和負(fù)載的負(fù)荷需求，滿足用戶同時，兼顧了供電 可靠性，同時提高了供電效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1示出了本發(fā)明的一種微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的框圖；
[0027] 圖2示出了本發(fā)明監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0028] 圖1是示出了本發(fā)明的一種微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)100,該系統(tǒng)100包括：光伏發(fā)電監(jiān)控 模塊104,用于實時監(jiān)控微電網(wǎng)200中的光伏發(fā)電模塊201，并對光伏發(fā)電模塊201的發(fā)電 功率進(jìn)行預(yù)測；風(fēng)電監(jiān)控模塊105,用于實時監(jiān)控風(fēng)電網(wǎng)200中的風(fēng)電模塊202,并對風(fēng)電 模塊202的發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測；蓄電池監(jiān)控模塊106,用于實時監(jiān)控微電網(wǎng)200中的蓄電池 模塊203 ;負(fù)載監(jiān)控模塊108,用于實時監(jiān)控微電網(wǎng)200中的負(fù)載204,并對負(fù)載204的功率 變化情況進(jìn)行預(yù)測；大電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)模塊102,用于實時從大電網(wǎng)300調(diào)控中心獲知大電網(wǎng)300 的運行情況以及相關(guān)調(diào)度信息；斷路器109,用于連接或隔離微電網(wǎng)200與大電網(wǎng)300 ;并 網(wǎng)監(jiān)控模塊103,用于控制斷路器109連接或隔離微電網(wǎng)200和大電網(wǎng)300 ;中控模塊107， 用于確定微電網(wǎng)200的供電策略，并向上述各模塊發(fā)出指令，以執(zhí)行該供電策略；總線模塊 101，用于該監(jiān)控系統(tǒng)的各個模塊的通信聯(lián)絡(luò)。
[0029] 通信模塊101，用于上述各個模塊之間的通信，所述總線通信模塊101通過冗余雙 CAN總線與其他模塊相連。
[0030] 光伏發(fā)電模塊201至少包括電壓、電流檢測設(shè)備以及太陽光強度檢測設(shè)備和溫度 檢測設(shè)備。風(fēng)電監(jiān)控模塊105至少包括風(fēng)力發(fā)電機定壓、電流、頻率檢測設(shè)備，以及風(fēng)速檢 測設(shè)備。風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率由風(fēng)力發(fā)電機所在地點的風(fēng)速、風(fēng)向和自身特征所決定。
[0031] 基于實時氣象數(shù)據(jù)的光伏發(fā)電、風(fēng)機發(fā)電預(yù)測，需對溫度、光照度、風(fēng)速進(jìn)行預(yù)測。 其中，溫度預(yù)測可采用以下方法：
[0032] 樣本中的溫度數(shù)據(jù) Tl[24]、T2[24]…Tm[24]，ΛΤ1[23]、ΛΤ2[23]、ΛΤ3[23]、 ΛΤ4[23]、ΛΤ5[23];運行到t時刻監(jiān)測的溫度T[t]，AT[t - 1];計算溫度變化趨勢的相 似度；對相似度進(jìn)行歸一化處理；對t時刻后溫度進(jìn)行預(yù)測，得到T[24 - t]:
[0033] 此外，對光照度、風(fēng)速預(yù)測時，可按與溫度預(yù)測類似的方法進(jìn)行預(yù)測，然后利用光 伏模塊和風(fēng)機出力的數(shù)學(xué)模型對其輸出功率進(jìn)行預(yù)測。
[0034] 蓄電池監(jiān)控模塊106至少包括蓄電池端電壓、電流檢測設(shè)備以及溫度檢測設(shè)備。 用于實時監(jiān)控蓄電池模塊的充放電過程。通過調(diào)節(jié)蓄電池的充/放電來存儲/補充富余/ 缺少的能量，蓄電池的能量流動可描述為，
[0035] 蓄電池的能量流動可描述為，
[0036] [Socref-Soc (k+1) ] = a [Socref-Soc (k) ] + η Es (k)
[0037] Socmin ^ Soc (k) ^ Socmax
[0038] 其中，Soc (k)為k時刻蓄電池的容量狀態(tài)，SocMf是為保證儲能電池工作的可靠性 而設(shè)置的一個設(shè)定值，Es(k)代表儲能設(shè)備與其它電力設(shè)備間流動的電量，儲能的物理損耗 系數(shù)a e (〇，1)，η為蓄電池的充放電效率，充電效率記為η。、放電效率記為rid，且它們之 間滿足以下關(guān)系：
[0039]

【權(quán)利要求】
1. 一種微電網(wǎng)功率監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，該監(jiān)控系統(tǒng)包括： 光伏發(fā)電監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控微電網(wǎng)中的光伏發(fā)電模塊，并對光伏發(fā)電模塊的發(fā) 電功率進(jìn)行預(yù)測； 風(fēng)電監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控風(fēng)電網(wǎng)中的風(fēng)電模塊，并對風(fēng)電模塊的發(fā)電功率進(jìn)行預(yù) 測； 蓄電池監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控微電網(wǎng)中的蓄電池模塊； 負(fù)載監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控微電網(wǎng)中的負(fù)載，并對負(fù)載的功率變化情況進(jìn)行預(yù)測； 大電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)模塊，用于實時從大電網(wǎng)調(diào)控中心獲知大電網(wǎng)的運行情況以及相關(guān)調(diào)度信 息； 斷路器，用于連接或隔離微電網(wǎng)與大電網(wǎng)； 并網(wǎng)監(jiān)控模塊，用于控制斷路器連接或隔離微電網(wǎng)和大電網(wǎng)； 中控模塊，用于確定微電網(wǎng)的供電策略，并向上述各模塊發(fā)出指令，以執(zhí)行該供電策 略； 總線模塊，用于該監(jiān)控系統(tǒng)的各個模塊的通信聯(lián)絡(luò)。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏發(fā)電監(jiān)控模塊、風(fēng)電監(jiān)控模塊均包 括檢測單元、數(shù)據(jù)存儲單元和運算單元，可以實時獲取微電網(wǎng)中光伏發(fā)電模塊和風(fēng)電模塊 的運行數(shù)據(jù)，并存儲數(shù)據(jù)，可根據(jù)現(xiàn)有微電網(wǎng)中光伏發(fā)電模塊和風(fēng)電模塊的運行數(shù)據(jù)，對未 來預(yù)定時刻內(nèi)的微電網(wǎng)中的輸出功率進(jìn)行預(yù)測。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏發(fā)電監(jiān)控模塊的檢測單元包 括電壓、電流檢測設(shè)備和氣象檢測單元，所述氣象檢測單元包括溫度傳感器、光照強度傳感 器。
4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)電檢測模塊的檢測單元包括風(fēng)機電 壓電流檢測設(shè)備和風(fēng)速檢測設(shè)備。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述負(fù)載監(jiān)控模塊包括負(fù)載檢測單元、數(shù)據(jù) 存儲單元和運算單元，可實時獲取負(fù)載的負(fù)荷變化情況，并可根據(jù)現(xiàn)有微電網(wǎng)中的負(fù)載的 負(fù)荷變化情況，對負(fù)載的負(fù)荷需求進(jìn)行預(yù)測。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電池檢測模塊，包括蓄電池端電壓、 電流檢測設(shè)備以及蓄電池溫度檢測設(shè)備，可以實時檢測獲取蓄電池模塊的儲能充放容量。
7. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述大電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)模塊，具有有線或無線通訊 設(shè)備，用于獲取大電網(wǎng)的調(diào)度信息。
8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述中控模塊CPU單元、數(shù)據(jù)存儲單元和顯 示單元。
9. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述并網(wǎng)監(jiān)控模塊至少包括用于檢測大電 網(wǎng)和微電網(wǎng)電壓、電流和頻率的檢測設(shè)備、數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元。
【文檔編號】G06Q50/06GK104268806SQ201410608976
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】鄧亮戈, 周洪全, 鮮景潤, 李果 申請人:四川慧盈科技有限責(zé)任公司