一種獨(dú)立直流微電網(wǎng)系統(tǒng)及其能量平衡控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種獨(dú)立直流微電網(wǎng)系統(tǒng)及其能量平衡控制方法，采用微網(wǎng)子模塊結(jié)構(gòu)相互連接的方式，將空間距離較遠(yuǎn)的發(fā)電源和負(fù)荷聯(lián)絡(luò)形成多端直流網(wǎng)絡(luò)，可再生能源與負(fù)荷就地安裝，減少傳輸中帶來的能量損失。本發(fā)明通過智能控制器連接構(gòu)成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，解決了傳統(tǒng)微電網(wǎng)的能量平衡依賴集控單元完成，發(fā)電、儲電、配電單元均需要由集控單元進(jìn)行協(xié)調(diào)，小容量的獨(dú)立供電系統(tǒng)帶來的不可靠因素較多，且能量損失較嚴(yán)重的問題，不依賴集控單元，減小了系統(tǒng)復(fù)雜度；就地能源管理，響應(yīng)速度快，負(fù)荷、發(fā)電波動時系統(tǒng)就地進(jìn)行快速調(diào)節(jié)；系統(tǒng)擴(kuò)展方便，不需要更改現(xiàn)有系統(tǒng)的蓄電池及其他配置，不需要重新調(diào)節(jié)集控單元，任意擴(kuò)展。
【專利說明】一種獨(dú)立直流微電網(wǎng)系統(tǒng)及其能量平衡控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微電網(wǎng)技術(shù)、電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種獨(dú)立直流微電網(wǎng)系統(tǒng)及其能量平衡控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海島及偏遠(yuǎn)地區(qū)通常遠(yuǎn)離大電網(wǎng)，一般采取獨(dú)立供電方式，短期內(nèi)與大電網(wǎng)互聯(lián)不易實(shí)現(xiàn)，大多采用柴油發(fā)電機(jī)供電模式，由于柴油機(jī)存在機(jī)械壽命相對較短，維護(hù)較復(fù)雜，電能質(zhì)量很難得到有效保障，并且具有高昂的柴油成本以及運(yùn)輸困難等問題，通常電力十分緊缺。但此類地區(qū)可再生能源比較豐富，充分利用可再生能源，建立含風(fēng)一光等可再生能源的發(fā)電系統(tǒng)是解決此類地區(qū)用電問題行之有效的措施。微電網(wǎng)系統(tǒng)作為可再生分布式發(fā)電源的有效組織形式，近年來受到了廣泛關(guān)注并得到了越來越多的應(yīng)用，在解決海島及偏遠(yuǎn)地區(qū)用電問題上發(fā)揮著重要作用?，F(xiàn)階段在海島環(huán)境的獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)有兩種，一種是交流母線的獨(dú)立微電網(wǎng)，另一種是直流母線的獨(dú)立微電網(wǎng)。
[0003]交流母線的獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括集控中心、發(fā)電機(jī)組、可再生發(fā)電源、儲能設(shè)備、雙向變流器、單相變流器、輸電網(wǎng)絡(luò)以及多個區(qū)域和多個聯(lián)絡(luò)開關(guān)。集控中心實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)各個模塊的運(yùn)行情況，各端口的電能信息，對系統(tǒng)中各模塊按策略執(zhí)行分、合操作，啟動、停止發(fā)電機(jī)組工作，并監(jiān)測儲能系統(tǒng)剩余容量。儲能設(shè)備連接的雙向變流器有兩種工作模式，VF模式和PQ模式，當(dāng)發(fā)電機(jī)組不運(yùn)行時，雙向變流器工作在VF模式，提供交流母線電壓、頻率支撐，此時若可再生能源發(fā)電量較多時，雙向變流器對儲能設(shè)備進(jìn)行充電操作，若可再生能源發(fā)電量不足以維持負(fù)荷時，儲能通過雙向變流器放電操作；當(dāng)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時，雙向變流器工作在PQ模式，對于離網(wǎng)系統(tǒng)而言，盡量少使用常規(guī)化石能源，因此發(fā)電機(jī)組的啟動條件是儲能設(shè)備剩余容量不足以維持系統(tǒng)的運(yùn)行，此時儲能工作在充電模式，當(dāng)剩余容量達(dá)到門檻上限時，由集控中心停止發(fā)電機(jī)組運(yùn)行。可再生能源發(fā)電電源經(jīng)變流器變流后接入交流母線，其中光伏系統(tǒng)由DC/AC并網(wǎng)型逆變器接入交流母線，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)由AC/DC/AC接入交流母線，當(dāng)系統(tǒng)母線有電壓時，可再生能源的變流器即開始工作。當(dāng)可再生能源發(fā)電量超過系統(tǒng)中負(fù)荷和雙向變流器需求時，由集控中心對其進(jìn)行限功率運(yùn)行或關(guān)閉的控制。
[0004]這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于:系統(tǒng)可靠性不高，對集控中心、雙向變流器等關(guān)鍵器件依賴度較大，在系統(tǒng)中無法替代，不能進(jìn)行冗余配置。當(dāng)集控中心或雙向變流器失效后系統(tǒng)有出現(xiàn)癱瘓的風(fēng)險(xiǎn)；負(fù)荷管理和發(fā)電管理均由集控中心控制，由于數(shù)據(jù)傳輸和處理延時，系統(tǒng)實(shí)時度不高；回路切除需要由機(jī)械開關(guān)完成，使用壽命有局限且拒動的風(fēng)險(xiǎn)較大。
[0005]直流母線的獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)如圖2所示，由能量產(chǎn)生環(huán)節(jié)、能量存儲環(huán)節(jié)、能量消耗環(huán)節(jié)和控制中心4部分組成。其能量的產(chǎn)生環(huán)節(jié)又分為風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、柴油機(jī)組發(fā)電以及其他可利用的交流發(fā)電設(shè)備(預(yù)留，可擴(kuò)展)；能量儲存環(huán)節(jié)為蓄電池；能量的消耗一般主要由直流負(fù)載、交流負(fù)載2個部分組成；控制中心主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的整體運(yùn)行控制，包括系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測、蓄電池的保護(hù)功能、負(fù)載的運(yùn)行控制以及發(fā)電機(jī)組的啟?？刂菩盘?，保證整個發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。
[0006]這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于:蓄電池?zé)o管理，充放次數(shù)及深度較難保證；蓄電池直接接入直流母線，直流母線電壓受限于蓄電池端的電壓值，此系統(tǒng)擴(kuò)展性有限，不適用于后期增加發(fā)電、用電設(shè)備；系統(tǒng)母線電壓較低，不適合遠(yuǎn)距離布置發(fā)電源及負(fù)荷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種獨(dú)立直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有系統(tǒng)在遠(yuǎn)離大電網(wǎng)、惡劣的環(huán)境下采用可再生能源供電的可靠性問題，同時提供一種對該系統(tǒng)進(jìn)行能量平衡的控制方法。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種獨(dú)立直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，包括兩個或者兩個以上的微電網(wǎng)子模塊，每個微電網(wǎng)子模塊至少包括分布式電源，儲能模塊和負(fù)荷，所述微電網(wǎng)子模塊通過直流接口連接形成雙端或者多端直流網(wǎng)絡(luò)。
[0009]所述各微電網(wǎng)子模塊均包括具有內(nèi)部直流母線的智能控制器；所述智能控制器設(shè)有與分布式電源，儲能模塊和負(fù)荷連接的端口和與其他微電網(wǎng)子模塊中的智能控制器連接的互聯(lián)端口 ；所述分布式發(fā)電源通過變流器接入直流母線，所述儲能模塊通過DC/DC模塊接入直流母線；所述直流母線用于與負(fù)荷連接，還通過DC/DC模塊與其他微電網(wǎng)子模塊中智能控制器的互聯(lián)端口連接。
[0010]所述智能控制器與負(fù)荷和其他微電網(wǎng)子模塊的智能控制器之間的連接及切除采用軟開關(guān)控制。
[0011 ] 每個智能控制器配置有至少兩個互聯(lián)端口，三個及三個以上子模塊通過對應(yīng)端口形成環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)。
[0012]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種獨(dú)立直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的能量平衡控制方法，當(dāng)一微電網(wǎng)子模塊的發(fā)電源功率等于負(fù)荷需求時，儲能模塊處于浮充狀態(tài)，該微電網(wǎng)子模塊與其他子模塊之間不進(jìn)行外充或補(bǔ)電調(diào)整；
[0013]當(dāng)一微電網(wǎng)子模塊的發(fā)電源功率大于負(fù)荷需求時，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的發(fā)電源、儲能模塊以及直流網(wǎng)絡(luò)中其他微電網(wǎng)子模塊的優(yōu)先級，將該微電網(wǎng)子模塊發(fā)電源與負(fù)荷功率差值的電能依照優(yōu)先級順序進(jìn)行分配；
[0014]當(dāng)一微電網(wǎng)子模塊的發(fā)電源功率小于負(fù)荷需求時，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的發(fā)電源、儲能模塊以及直流網(wǎng)絡(luò)中其他微電網(wǎng)子模塊的優(yōu)先級，將該微電網(wǎng)子模塊分布式發(fā)電源與負(fù)荷的功率差值依照優(yōu)先級順序進(jìn)行電能補(bǔ)充。
[0015]當(dāng)一微電網(wǎng)子模塊的發(fā)電源功率大于負(fù)荷需求時，設(shè)置優(yōu)先級順序如下:優(yōu)先向其他微電網(wǎng)子模塊輸送電能，而后是對該子模塊的儲能模塊充電，最后是控制該子模塊的發(fā)電源減少出力或切除操作。
[0016]當(dāng)一微電網(wǎng)子模塊的發(fā)電源功率小于負(fù)荷需求時，設(shè)置的優(yōu)先級進(jìn)順序如下:優(yōu)先控制發(fā)電源增加出力，其次是從其他微電網(wǎng)子模塊中獲取能量，然后是控制該子模塊內(nèi)部的儲能模塊放電；若發(fā)電源、儲能模塊及其他微電網(wǎng)子模塊均不能提供功率時，按負(fù)荷重要等級，逐級切除負(fù)荷。
[0017]所述微電網(wǎng)子模塊通過對應(yīng)智能控制器的互聯(lián)端口與其他微電網(wǎng)子模塊進(jìn)行電能轉(zhuǎn)移。[0018]由于有些分布式發(fā)電源如風(fēng)機(jī)需要安裝在有風(fēng)資源的位置，在海島環(huán)境中一般存在于島的邊緣區(qū)域，光伏組件往往安裝在開闊地帶如山頂，此時需要把發(fā)電源、負(fù)荷由分布式布局的智能控制器建立聯(lián)絡(luò)，就地接入負(fù)荷，以減少傳輸損耗。本發(fā)明的獨(dú)立直流微電網(wǎng)系統(tǒng)及能量平衡控制方法采用微網(wǎng)子模塊結(jié)構(gòu)相互連接的方式，將空間距離較遠(yuǎn)的發(fā)電源和負(fù)荷聯(lián)絡(luò)形成多端直流網(wǎng)絡(luò)，可再生能源與負(fù)荷就地安裝，減少傳輸中帶來的能量損失。
[0019]本發(fā)明通過智能控制器連接構(gòu)成環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，解決了傳統(tǒng)微電網(wǎng)的能量平衡依賴集控單元完成，發(fā)電、儲電、配電單元均需要由集控單元進(jìn)行協(xié)調(diào)，小容量的獨(dú)立供電系統(tǒng)帶來的不可靠因素較多，且能量損失較嚴(yán)重的問題，不依賴集控單元，減小了系統(tǒng)復(fù)雜度；智能控制器協(xié)調(diào)發(fā)電源、蓄電池或相鄰其他智能控制器的交換功率，滿足負(fù)荷功率需求，實(shí)現(xiàn)就地能源管理，響應(yīng)速度快，負(fù)荷、發(fā)電波動時系統(tǒng)就地進(jìn)行快速調(diào)節(jié)；系統(tǒng)擴(kuò)展方便，不需要更改現(xiàn)有系統(tǒng)的蓄電池及其他配置，不需要重新調(diào)節(jié)集控單元，任意擴(kuò)展。
[0020]依靠就地電力電子技術(shù)，完成負(fù)荷按重要等級管理，蓄電池充電管理、發(fā)電源間能量傳輸平衡，可大幅度提高系統(tǒng)的可靠性和可用性；可再生能源利用率高，系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷情況，綜合調(diào)節(jié)，并采用較高的直流電壓進(jìn)行輸電，實(shí)現(xiàn)發(fā)電、負(fù)荷最優(yōu)配合。
[0021]負(fù)荷切除采用軟開關(guān)完成，減少了機(jī)械開關(guān)的動作次數(shù)，延長系統(tǒng)的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為現(xiàn)有交流母線的獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0023]圖2為現(xiàn)有直流母線的獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
[0024]圖3為本發(fā)明獨(dú)立直流微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0025]圖4為智能控制器結(jié)構(gòu)框圖；
[0026]圖5為本發(fā)明能量平衡控制方法流程圖；
[0027]圖6為本發(fā)明獨(dú)立直流微網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步介紹。
[0029]如圖3所示為本發(fā)明獨(dú)立直流微電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，由圖可知，該系統(tǒng)包括兩個或者兩個以上的微電網(wǎng)子模塊，每個微電網(wǎng)子模塊至少包括分布式電源，儲能模塊和負(fù)荷，微電網(wǎng)子模塊通過直流接口連接形成雙端或者多端直流網(wǎng)絡(luò)。
[0030]相互連接或至少三個以環(huán)網(wǎng)方式連接的微電網(wǎng)子模塊，各微電網(wǎng)子模塊均包括通過對應(yīng)的電源端口、儲能端口與分布式發(fā)電源、儲能模塊連接的智能控制器，智能控制器具有用于與其他微電網(wǎng)子模塊中的智能控制器連接的互聯(lián)端口和用于與負(fù)荷連接的負(fù)荷端口，子模塊間通過外部電纜把智能控制器的互聯(lián)端口互聯(lián)。
[0031 ] 本實(shí)施例的儲能模塊采用蓄電池；各微電網(wǎng)子模塊均包括具有內(nèi)部直流母線的智能控制器(本實(shí)施例中的內(nèi)部直流母線為虛直流母線)，所有設(shè)備不依賴集控單元實(shí)現(xiàn)就地管理，能量平衡及傳輸均由智能控制器實(shí)現(xiàn)。如圖4所示，智能控制器為多端口設(shè)備，分別為發(fā)電源、蓄電池、負(fù)荷連接端口和與其他微電網(wǎng)子模塊中的智能控制器的互聯(lián)端口。分布式發(fā)電源通過變流器接入虛直流母線，其中光伏電池等直流發(fā)電源經(jīng)DC/DC模塊接入，風(fēng)機(jī)等交流發(fā)電源經(jīng)AC/DC模塊接入；蓄電池通過DC/DC模塊接入虛直流母線；虛直流母線用于通過DC/AC模塊與交流負(fù)荷連接，還通過DC/DC模塊與其他微電網(wǎng)子模塊中智能控制器的互聯(lián)端口連接。
[0032]智能控制器協(xié)調(diào)發(fā)電源、蓄電池端口功率，與相鄰其他智能控制器交換功率，滿足負(fù)荷功率需求，實(shí)現(xiàn)就地能源管理。智能控制器采集各端口電能數(shù)據(jù)，控制負(fù)荷端口、發(fā)電源端口的功率，控制蓄電池提供或吸收的功率，并協(xié)調(diào)控制智能控制器間的能量交換，達(dá)到系統(tǒng)功率平衡。
[0033]智能控制器與負(fù)荷和其他微電網(wǎng)子模塊的智能控制器之間的連接及切除采用軟開關(guān)控制。
[0034]系統(tǒng)的分布式發(fā)電源包括為光伏組件、風(fēng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、柴油機(jī)、水輪機(jī)中的一種或至少兩種的組合；還可包含匯流箱、配網(wǎng)及開關(guān)等設(shè)備。
[0035]子模塊互聯(lián)管理，每個智能控制器配置有2個子模塊互聯(lián)端口，3個以上子模塊可以通過此端口形成環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)。模塊間互相獲取對側(cè)端口信息，端口信息反映其內(nèi)部蓄電池剩余容量(以下簡稱SOC)、發(fā)電與負(fù)荷的匹配關(guān)系等內(nèi)部能量情況，兩模塊間自動進(jìn)行能量匹配，當(dāng)子模塊I中負(fù)荷較大、發(fā)電量較少時，通過互聯(lián)端口通過相鄰子模塊2或3獲取能源。子模塊互聯(lián)通過升壓后，用較高的電壓傳輸電能，降低線路損耗，延長輸送距離。
[0036]如圖5所示為本發(fā)明獨(dú)立直流微網(wǎng)系統(tǒng)的能量平衡控制方法流程圖，其中智能控制器m和智能控制器n為與本地智能控制器互聯(lián)的智能控制器模塊，以環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)為例，根據(jù)負(fù)荷和發(fā)電源的匹配關(guān)系，分別為如下三種控制模式:
[0037](I)當(dāng)一微電網(wǎng)子模塊的發(fā)電源功率等于負(fù)荷需求時，對應(yīng)的智能控制器各端口供需平衡，蓄電池處于浮充狀態(tài)，該微電網(wǎng)子模塊與其他子模塊之間不進(jìn)行外充或補(bǔ)電調(diào)整(即系統(tǒng)不做調(diào)整)。
[0038](2)當(dāng)一微電網(wǎng)子模塊的發(fā)電源功率大于負(fù)荷需求時，根據(jù)與該微電網(wǎng)子模塊連接的相鄰微電網(wǎng)子模塊的功率需求情況及蓄電池的剩余容量情況，以及預(yù)先設(shè)定的發(fā)電源、儲能模塊以及直流網(wǎng)絡(luò)中其他微電網(wǎng)子模塊的優(yōu)先級，將該微電網(wǎng)子模塊發(fā)電源與負(fù)荷功率差值的電能依照優(yōu)先級順序進(jìn)行分配。
[0039]若相鄰智能控制器滿足吸收電能條件時，通過智能控制器間互聯(lián)端口對相鄰智能控制器提供電能；若儲能模塊剩余容量滿足吸收電能條件時，對儲能模塊進(jìn)行充電操作；若儲能模塊及相鄰智能控制器均不吸收功率時，控制發(fā)電源，使其減小出力?？紤]到能源的轉(zhuǎn)換效率，優(yōu)先向相鄰智能控制器輸送電能，而后是對儲能模塊充電，最后才是控制發(fā)電源減少出力或切除操作。
[0040](3)當(dāng)一微電網(wǎng)子模塊的發(fā)電源功率小于負(fù)荷需求時，根據(jù)與該微電網(wǎng)子模塊連接的相鄰微電網(wǎng)子模塊的功率需求情況及儲能模塊的剩余容量情況，以及預(yù)先設(shè)定的發(fā)電源、儲能模塊以及直流網(wǎng)絡(luò)中其他微電網(wǎng)子模塊的優(yōu)先級，將該微電網(wǎng)子模塊分布式發(fā)電源與負(fù)荷的功率差值依照優(yōu)先級順序進(jìn)行電能補(bǔ)充。
[0041]若發(fā)電源可以增加出力時，控制發(fā)電源增加出力獲得更多電能；若相鄰智能控制器滿足提供電能條件時，通過智能控制器間互聯(lián)端口從相鄰智能控制器獲得電能；若儲能模塊剩余容量滿足放電電能條件時，由儲能模塊提供電能；若發(fā)電源、儲能模塊及相鄰智能控制器均不能提供功率時，按負(fù)荷重要等級，逐級切除負(fù)荷。本實(shí)施例優(yōu)先控制發(fā)電源增加出力，其次是從相鄰智能控制器中獲取能量，然后是控制蓄電池放電，最后是逐級切除負(fù)荷的操作。
[0042]智能控制器對蓄電池的充放電管理，根據(jù)蓄電池端口電壓值及預(yù)設(shè)電池容量進(jìn)行均充、浮充控制，并監(jiān)測蓄電池剩余容量，當(dāng)蓄電池SOC過低時逐級切除負(fù)荷。
[0043]智能控制器對負(fù)荷的管理，智能控制器設(shè)置多個負(fù)荷端口，配置不同的優(yōu)先等級，根據(jù)系統(tǒng)蓄電池剩余SOC進(jìn)行控制，SOC過低時按優(yōu)先級從低到高，通過軟開關(guān)逐級切除負(fù)荷，當(dāng)SOC恢復(fù)時，按優(yōu)先級從高到低，通過軟開關(guān)逐級投入負(fù)荷。
[0044]智能控制器對發(fā)電源的管理，采用閉環(huán)式控制對發(fā)電源進(jìn)行實(shí)時的能量管理，如輸入端口采用擾動式跟蹤方式獲得MPPT最大效率跟蹤，最大程度的利用分布式發(fā)電源的
倉tfi。
[0045]智能控制器間存在配合策略，典型過程為:互聯(lián)智能控制器獲取對側(cè)端口電能信息；智能控制器之間傳遞電能。對側(cè)端口電能信息獲取方式，可以通過電力電子方式獲取或通訊方式獲取。如采用電壓下垂法配置，電能自動向電壓低的一側(cè)輸送電能，采用載波等通訊方式兩智能控制器之間進(jìn)行信息交互，確定各智能控制器的控制模式，端口的工作方式等等，最終達(dá)到智能控制器之間的能量平衡。
[0046]如圖6所示為本發(fā)明獨(dú)立直流微網(wǎng)系統(tǒng)及能量平衡控制方法的一個實(shí)施例，該實(shí)施例以更為具體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對本發(fā)明進(jìn)行介紹。由圖可知，系統(tǒng)由3個子模塊組成，子模塊I包括I個光伏電站、光伏匯流箱、儲能模塊(蓄電池)1、智能控制器I及負(fù)荷1、負(fù)荷2 ;子模塊2包括I個光伏電站、光伏匯流箱、儲能模塊(蓄電池)2、智能控制器2及負(fù)荷3、負(fù)荷4 ;子模塊3包括I臺風(fēng)力發(fā)電和儲能模塊3。子模塊I通過LI線纜和子模塊3連接，通過L3線纜與子模塊2連接；子模塊2通過L2線纜與子模塊3連接。
[0047]下面以子模塊I為例介紹系統(tǒng)蓄電池、光伏電池及負(fù)荷的配置方法。
[0048]設(shè)置蓄電池容量為C，電壓為U，設(shè)置浮充電壓為1.15U，則智能控制器配置為0.1C進(jìn)行充電配置。光伏電池需滿足系統(tǒng)負(fù)荷及蓄電池充電需求進(jìn)行容量配置，串接數(shù)量由光伏組件的接入端口決定。設(shè)置切除負(fù)荷I的蓄電池的剩余容量SOC為30%，切除負(fù)荷2的蓄電池SOC為20%,則當(dāng)檢測蓄電池容量為30%時，端口自動通過軟開關(guān)對負(fù)荷I進(jìn)行切除，保證負(fù)荷2正常運(yùn)轉(zhuǎn)，如果SOC持續(xù)降低，降低到20%時對負(fù)荷2亦進(jìn)行切除操作。
[0049]系統(tǒng)互聯(lián)由智能控制器端口實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過升壓-降壓處理，每個智能控制器模塊均設(shè)置按照電壓下垂進(jìn)行配置，當(dāng)子模塊I中蓄電池及光伏電池不足以供給負(fù)荷使用時，此時內(nèi)部母線電壓幅值將降低，當(dāng)內(nèi)部母線電壓小于定值時，由子模塊2和子模塊3對其輸入能量，保證系統(tǒng)能源的綜合有效應(yīng)用。
【權(quán)利要求】
1.一種獨(dú)立直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，包括兩個或者兩個以上的微電網(wǎng)子模塊，每個微電網(wǎng)子模塊至少包括分布式電源，儲能模塊和負(fù)荷，其特征在于:所述微電網(wǎng)子模塊通過直流接口連接形成雙端或者多端直流網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)立直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于:所述各微電網(wǎng)子模塊均包括具有內(nèi)部直流母線的智能控制器；所述智能控制器設(shè)有與分布式電源，儲能模塊和負(fù)荷連接的端口和與其他微電網(wǎng)子模塊中的智能控制器連接的互聯(lián)端口 ；所述分布式發(fā)電源通過變流器接入直流母線，所述儲能模塊通過DC/DC模塊接入直流母線；所述直流母線用于與負(fù)荷連接，還通過DC/DC模塊與其他微電網(wǎng)子模塊中智能控制器的互聯(lián)端口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的獨(dú)立直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于:所述智能控制器與負(fù)荷和其他微電網(wǎng)子模塊的智能控制器之間的連接及切除采用軟開關(guān)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的獨(dú)立直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于:每個智能控制器配置有至少兩個互聯(lián)端口，三個及三個以上子模塊通過對應(yīng)端口形成環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)。
5.一種對權(quán)利要求1所述的獨(dú)立直流微電網(wǎng)系統(tǒng)能量平衡控制方法，其特征在于:當(dāng)一微電網(wǎng)子模塊的發(fā)電源功率等于負(fù)荷需求時，儲能模塊處于浮充狀態(tài)，該微電網(wǎng)子模塊與其他子模塊之間不進(jìn)行外充或補(bǔ)電調(diào)整； 當(dāng)一微電網(wǎng)子模塊的發(fā)電源功率大于負(fù)荷需求時，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的發(fā)電源、儲能模塊以及直流網(wǎng)絡(luò)中其他微電網(wǎng)子模塊的優(yōu)先級，將該微電網(wǎng)子模塊發(fā)電源與負(fù)荷功率差值的電能依照優(yōu)先級順序進(jìn)行分配； 當(dāng)一微電網(wǎng)子模塊的發(fā)電源功率小于負(fù)荷需求時，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的發(fā)電源、儲能模塊以及直流網(wǎng)絡(luò)中其他微電網(wǎng)子模塊的優(yōu)先級，將該微電網(wǎng)子模塊分布式發(fā)電源與負(fù)荷的功率差值依照優(yōu)先級順序進(jìn)行電能補(bǔ)充。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的獨(dú)立直流微電網(wǎng)系統(tǒng)能量平衡控制方法，其特征在于:當(dāng)一微電網(wǎng)子模塊的發(fā)電源功率大于負(fù)荷需求時，設(shè)置優(yōu)先級順序如下:優(yōu)先向其他微電網(wǎng)子模塊輸送電能，而后是對該子模塊的儲能模塊充電，最后是控制該子模塊的發(fā)電源減少出力或切除操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的獨(dú)立直流微電網(wǎng)系統(tǒng)能量平衡控制方法，其特征在于:當(dāng)一微電網(wǎng)子模塊的發(fā)電源功率小于負(fù)荷需求時，設(shè)置的優(yōu)先級進(jìn)順序如下:優(yōu)先控制發(fā)電源增加出力，其次是從其他微電網(wǎng)子模塊中獲取能量，然后是控制該子模塊內(nèi)部的儲能模塊放電；若發(fā)電源、儲能模塊及其他微電網(wǎng)子模塊均不能提供功率時，按負(fù)荷重要等級，逐級切除負(fù)荷。
8.根據(jù)權(quán)利要求5?7任意一項(xiàng)所述的獨(dú)立直流微電網(wǎng)系統(tǒng)能量平衡控制方法，其特征在于:所述微電網(wǎng)子模塊通過對應(yīng)智能控制器的互聯(lián)端口與其他微電網(wǎng)子模塊進(jìn)行電能轉(zhuǎn)移。
【文檔編號】H02J1/12GK103683272SQ201310625664
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月30日
【發(fā)明者】王永剛, 徐濤, 陳玉峰, 馬儀成, 王旭寧 申請人:許繼電氣股份有限公司, 許昌許繼軟件技術(shù)有限公司