CN106329524A - 一种微电网***及微电网***的控制方法 - Google Patents

一种微电网***及微电网***的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种微电网***及微电网***的控制方法，涉及微电网技术领域，可实现微电网***由并网到离网的平滑切换。其中，微电网***包括第一区块、第二区块和微电网中央控制模块；在***处于离网状态进入孤岛运行前，第二区块的中压储能模块为***中的全部负荷提供功率；在***处于离网状态进入孤岛运行后，第一区块的微电网供用能模块中的微电源单元向负荷单元供应功率；微电网中央控制模块对中压储能模块的最大放电功率、微电源单元可供应的功率和负荷单元所需的功率进行预测；并在***处于离网状态后，下发指令；第一区块的末端数据采集及控制模块在指令的控制下，对负荷进行投入或切除。上述微电网***用于在离网状态时独立向负荷供电。

Description

一种微电网***及微电网***的控制方法
技术领域
本发明涉及分布式能源发电和微电网控制技术领域，尤其涉及一种微电网***及微电网***的控制方法。
背景技术
微电网***是一种将分布式发电***、储能以及末端负荷相结合的智能可控小型电网***，并且是可以实现自我控制、保护和管理的自治***。微电网***主要包括用于供应功率的微电源单元和用于消耗功率的负荷单元。其中，微电源单元包括至少一个微电源，所述负荷单元包括至少一个负荷。相对于外部电网，微电网***有并网和离网两种运行模式：当外部电网正常供电时，微电网***中的微电源作为辅助电源并入，与外部电网共同为负荷输送功率；当外部电网发生故障时，微电网***与外部电网断开连接，形成孤岛，独立向负荷输送功率。
但是，现有的微电网***普遍存在如下问题：当外部电网发生突发故障时，现有的微电网***不能立即根据微电源单元可供应的功率与负荷单元所需的功率划分一合适的孤岛范围，而在划分出合适的孤岛范围之前，微电源单元中的微电源并不足以向负荷单元中所有负荷进行供电，从而导致在划分出合适的孤岛范围之前，微电网***中的全部负荷都处于停电状态，也就是说，当外部电网发生突发故障时，现有的微电网***并不能够保证平滑无缝地由并网状态切换到离网状态。此外，现有的微电网***仅能对孤岛范围进行一次划分，不能保证微电源单元可供应的功率与负荷单元所需的功率之间维持平衡关系，从而降低了微电网***运行的安全可靠性和能源利用率。
发明内容
本发明提供了一种微电网***及微电网***的控制方法，可实现微电网***由并网状态到离网状态的平滑无缝切换，并提高微电网***运行的安全可靠性和能源的利用率。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明第一方面提供了一种微电网***，所述微电网***包括至少一个第一区块、至少一个第二区块、以及与各所述第一区块和各所述第二区块相连的微电网中央控制模块，所述第一区块包括相连的微电网供用能模块和末端数据采集及控制模块，所述第二区块包括中压储能模块；其中，在所述微电网***处于并网状态时，所述中压储能模块与外部电网相连，在所述微电网***处于离网状态时，所述中压储能模块与外部电网断开；所述中压储能模块用于在所述微电网***处于离网状态进入孤岛运行模式之前，为所述微电网***中的全部负荷提供功率；在所述微电网***处于并网状态时，所述微电网供用能模块与外部电网相连，在所述微电网***处于离网状态时，所述微电网供用能模块与外部电网断开；所述微电网供用能模块包括微电源单元和负荷单元，所述微电源单元包括至少一个微电源，所述负荷单元包括至少一个负荷，在所述微电网***处于离网状态进入孤岛运行模式后，所述微电源单元用于向所述负荷单元供应功率；所述微电网中央控制模块用于：对所述中压储能模块的最大放电功率、所述微电源单元可供应的功率以及所述负荷单元所需的功率进行实时预测；在所述微电网***处于离网状态进入孤岛运行模式之前，根据对所述最大放电功率进行实时预测的预测数据下发相应的控制指令，控制所述中压储能模块向所述微电网***中的全部负荷提供功率；在所述微电网***处于离网状态进入孤岛运行模式后，根据对所述微电源单元可供应的功率、所述负荷单元所需的功率进行实时预测的预测数据及所述微电网***的供用能平衡滞环裕量不断调整孤岛范围，然后根据所调整的孤岛范围及所述负荷单元中各负荷的重要性确定需要投入的负荷和需要切除的负荷，并下发相应的控制指令；所述末端数据采集及控制模块用于在所述微电网中央控制模块所下发控制指令的控制下，对所述负荷单元中的负荷进行相应的投入或切除，使所述微电源单元可供应的功率与所述负荷单元所需的功率保持平衡。
在本发明所提供的微电网***中，增设了中压储能模块，中压储能模块可提供的功率足以满足微电网***中的全部负荷所需的功率，因而当外部电网发生突发故障，需要与微电网***断开连接时，微电网***可在由并网状态切换至离网状态的过程中，首先利用中压储能模块向微电网***中的所有负荷供电，这就为微电网***划分一合适的孤岛范围预留了一定时间，从而保证了微电网***由并网状态到离网状态的平滑无缝切换。此外，利用本发明所提供的微电网***，通过对微电网***中微电源可供应的电能以及负荷所需的电能进行实时预测，可判断出二者之间的关系，当二者处于非平衡态时，通过调整孤岛范围，对负荷进行投入或切除，从而使微电源可供应的电能与负荷所需的电能的关系快速恢复平衡，提高了微电网***运行的安全可靠性和能源利用率。
本发明第二方面提供了一种微电网***的控制方法，所述控制方法应用于如本发明第一方面所述的微电网***中，其特征在于，所述微电网控制方法包括：步骤S1：实时预测中压储能模块的最大放电功率、微电源单元中各微电源可供应的功率、以及负荷单元中各负荷所需的功率；步骤S2：实时计算所述微电网***全部负荷所需的总功率；步骤S3：实时判断所述微电网***与外部电网之间是否需要断开，如果是，则判断当前时间点所预测的中压储能模块的最大放电功率是否大于或等于所计算的微电网***中全部负荷所需的总功率，如果是，则进入步骤S4，如果否，则进入步骤S7；步骤S4：计算中压储能模块对所述微电网***全部负荷的最大供电时间；步骤S5：断开所述微电网***与外部电网之间的连接，在所述最大供电时间内，通过所述中压储能模块对所述微电网***中全部负荷进行供电，并根据实时预测的微电源单元中各微电源可供应的功率、负荷单元中各负荷所需的功率确定首次孤岛范围，使所述微电网***进入孤岛运行模式；步骤S6：实时判断微电源单元可供应的功率与当前孤岛范围内所覆盖的全部负荷所需的功率是否保持平衡，如果否，则重新调整孤岛范围，使微电源单元可供应的功率与调整后的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的功率重新达到平衡；步骤S7：保持所述微电网***与外部电网之间继续连接，所述微电网***不进行工作。
本发明第二方面提供的微电网***的控制方法的有益效果与第一方面提供的微电网***的有益效果相同，此处不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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它的附图。
图1为本发明实施例所提供的微电网***的结构示意图一；
图2为本发明实施例所提供的微电网***的结构示意图二；
图3为本发明实施例所提供的微电网***的结构示意图三；
图4为本发明实施例所提供的微电网***的结构示意图四；
图5为本发明实施例所提供的微电网***的结构示意图五；
图6为本发明实施例所提供的微电网***的结构示意图六；
图7为本发明实施例所提供的微电网***的结构示意图七；
图8为本发明实施例所提供的微电网***的结构示意图八；
图9为本发明实施例所提供的微电网***的控制方法的流程图。
附图标记说明：
1-第一区块； 11-微电网供用能模块；
111-微电源单元； 1110-微电源；
1111-光伏发电微电源； 1112-风力发电微电源；
1113-发电机微电源； 1114-能量型储能微电源；
112-负荷单元； 1120-负荷；
113-可控微电源开关； 114-可控负荷开关；
115-可控电压开关； 116-并网/离网控制开关；
12-末端数据采集及控制模块； 121-微电源控制器；
122-第一负荷控制器； 123-第二负荷控制器；
124-数据采集监测单元； 1241-电气参数采集设备；
1242-监测设备； 1243-智能采集设备；
1244-电气实时采集设备； 1245-储能监测设备；
1246-控制器监测设备； 13-网络管理单元；
131-用户端通讯变换器； 132-通讯管理机；
1'-第二区块； 11'-中压储能模块；
111'-功率型储能微电源； 12'-功率型储能微电源控制器；
13'-可控功率型储能微电源开关； 14'-变压器；
2-微电网中央控制模块； 21-微电源预测单元；
211-光伏发电预测子单元； 212-风力发电预测子单元；
213-发电机预测子单元； 214-储能预测子单元；
22-负荷预测单元； 23-数据库；
24-微电网中央控制器； 25-天气预报单元；
26-中压储能预测单元； 3-外部电网；
4-第三负荷控制器； 5-总数据采集监测单元；
6-总网络管理单元； 7-***端通讯变换器。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
需要说明的是，以下实施例结合的附图中所示出的第一区块、第二区块、功率型储能微电源、光伏发电微电源、风力发电微电源、发电机微电源、能量型储能微电源、功率型储能微电源控制器、微电源控制器和第一负荷控制器的具体数量仅仅为示意说明，并不代表各自的实际数量。
实施例一
如图1所示，本实施例提供了一种微电网***，微电网***包括至少一个第一区块1、至少一个第二区块1'、以及与各第一区块1和各第二区块1'相连的微电网中央控制模块2，第一区块1包括相连的微电网供用能模块11和末端数据采集及控制模块12，第二区块1'包括中压储能模块11'。
在微电网***处于并网状态时，中压储能模块11'与外部电网3相连，在微电网***处于离网状态时，中压储能模块11'与外部电网3断开。中压储能模块11'用于在微电网***处于离网状态进入孤岛运行模式之前，为微电网***中的全部负荷1120提供功率。
在微电网***处于并网状态时，微电网供用能模块11与外部电网3相连，在微电网***处于离网状态时，微电网供用能模块11与外部电网3断开。微电网供用能模块11包括微电源单元111和负荷单元112，微电源单元111包括至少一个微电源1110，负荷单元112包括至少一个负荷1120，在微电网***处于离网状态进入孤岛运行模式后，微电源单元111用于向负荷单元112供应功率。
微电网中央控制模块2用于：对中压储能模块11'的最大放电功率、微电源单元111可供应的功率以及负荷单元112所需的功率进行实时预测；在微电网***处于离网状态进入孤岛运行模式之前，根据对最大放电功率进行实时预测的预测数据下发相应的控制指令，控制中压储能模块11'向微电网***中的全部负荷1120提供功率；在微电网***处于离网状态进入孤岛运行模式后，根据对微电源单元111可供应的功率、负荷单元112所需的功率进行实时预测的预测数据及微电网***的供用能平衡滞环裕量不断调整孤岛范围，然后根据所调整的孤岛范围及负荷单元112中各负荷1120的重要性确定需要投入的负荷和需要切除的负荷，并下发相应的控制指令。
末端数据采集及控制模块12用于在微电网中央控制模块2所下发的控制指令的控制下，对负荷单元112中的负荷进行相应的投入或切除，使微电源单元111可供应的功率与负荷单元112所需的功率保持平衡。
在本实施例所提供的微电网***中，增设了中压储能模块11'，中压储能模块11'可提供的功率足以满足微电网***中的全部负荷1120所需的功率，因而当外部电网3发生突发故障，需要与微电网***断开连接时，微电网***可在由并网状态切换至离网状态的过程中，首先利用中压储能模块11'向微电网***中的所有负荷1120供电，这就为微电网***划分一合适的孤岛范围预留了一定时间，从而保证了微电网***由并网状态到离网状态的平滑无缝切换。此外，利用本实施例所提供的微电网***，通过对微电网***中微电源1110可供应的功率以及负荷1120所需的功率进行实时预测，可判断出二者之间的关系，当二者处于非平衡态时，通过调整孤岛范围，对负荷1120进行投入或切除，从而使微电源1110可供应的功率与负荷1120所需的功率的关系快速恢复平衡，提高了微电网***运行的安全可靠性和能源利用率。
具体的，中压储能模块11'可包括至少一个功率型储能微电源111'。功率型储能微电源111'是指能提供较大功率的大功率储能微电源，中压储能模块11'通过所包括的功率型储能微电源111'向微电网***中的全部负荷1120进行供电。
如图2所示，第二区块1'还可包括至少一个功率型储能微电源控制器12'(图中用CC表示)，至少一个所述功率型储能微电源控制器12'一一对应地与中压储能模块11'所包括的至少一个所述功率型储能微电源111'相连，功率型储能微电源控制器12'用于接收微电网中央控制模块2所下发的控制指令，控制对应的功率型储能微电源111'进行离网/并网工作模式切换，并向微电网中央控制模块2反馈对应的功率型储能微电源111'的工作状态。
此外，第二区块1'还可包括至少一个可控功率型储能微电源开关13'、变压器14'、低压母线和中压母线。其中，至少一个所述可控功率型储能微电源开关13'一一对应地与各功率型储能微电源111'及其所对应的功率型储能微电源控制器12'相连；低压母线用于连接变压器14'的低压端与各可控功率型储能微电源开关13'；中压母线用于连接变压器14'的高压端与外部电网3。
在本实施例提供的微电网***中，第一区块1中的末端数据采集及控制模块包括至少一个微电源控制器121(图中用MC n表示，n为正整数)、至少一个第一负荷控制器122(图中用LC n表示，n为正整数)和第二负荷控制器123(图中用LC n表示，n为正整数)。
其中，至少一个所述微电源控制器121一一对应地与微电源单元111所包括的至少一个所述微电源1110相连。微电源控制器121用于控制对应的微电源1110进行离网/并网工作模式切换，控制对应的微电源1110的工作功率，并向微电网中央控制模块2反馈对应的微电源1110的工作状态，还用于接收微电网中央控制模块2所下发的指令；至少一个所述第一负荷控制器122一一对应地与负荷单元112所包括的至少一个所述负荷1120相连，第一负荷控制器122用于控制对应的负荷1120投入或切除，还用于接收微电网中央控制模块2所下发的指令；各微电源控制器121和各第一负荷控制器122均与第二负荷控制器123相连，第二负荷控制器123用于接收微电网中央控制模块2所下发的指令。
例如，在图2中所示的第一个区块中，包括微电源控制器MC1、微电源控制器MC2，第一负荷控制器LC1，第二负荷控制器LC9；微电源控制器MC1与对应的微电源(图中用微电源1表示)相连，微电源控制器MC2与对应的微电源(图中用微电源2表示)相连，第一负荷控制器LC1与对应的负荷(图中用负荷1表示)相连，第二负荷控制LC9与第一负荷控制器LC1、微电源控制器MC1和微电源控制器MC2之间相连。当微电网中央控制模块2向末端数据采集及控制模块12下发包含确定需要投入的负荷和需要切除的负荷相关信息的指令后，末端数据采集及控制模块12中的微电源控制器MC1和微电源控制器MC2根据所接收的指令，控制对应的微电源进行离网/并网工作模式切换，控制需要供电的微电源的工作功率，并向微电网中央控制模块2反馈对应的微电源的工作状态；第一负荷控制器LC1根据所接收的指令，执行对负荷投入或切除的操作。
此外，末端数据采集及控制模块还包括数据采集监测单元124。数据采集监测单元124与第二负荷控制器123相连，还与各微电源控制器121及各第一负荷控制器122相连。例如，在图2中所示的第一个区块中，包括一个数据采集监测单元124，数据采集监测单元124与第二负荷控制器LC9相连，还与微电源控制器MC1、微电源控制器MC2和第一负荷控制器LC1相连。数据采集监测单元124用于：通过各微电源控制器121实时采集各微电源1110的实时电气参数，监测各微电源1110的运行状态；通过各第一负荷控制器122、第二负荷控制器123实时采集各负荷1120的实时电气参数，监测各负荷1120的运行状态；并将各微电源1110的电气参数、各负荷1120的电气参数、各微电源1110的运行状态数据和各负荷1120的运行状态数据传输至微电网中央控制模块2。
具体的，如图3所示，数据采集监测单元124包括电气参数采集设备1241和监测设备1242。
其中，电气参数采集设备1241由智能仪表、继电保护装置、可编程逻辑控制器PLC、互感器等智能采集设备1243构成，电气参数采集设备1241用于采集微电网***各回路的电气参数，采集的电气参数具体包括通过所在区块的各微电源控制器121实时采集各微电源控制器121所对应地微电源的实时电气参数，还包括通过所在区块的第一负荷控制器122和第二负荷控制器123实时采集各负荷控制器所对应地负荷的实时电气参数；并将所采集到的电气参数传输至微电网中央控制模块2。
监测设备1242由高速数据采集卡、信号变换器等电气实时采集设备1244构成，监测设备包括控制器监测设备1246，控制器监测设备1246用于监测电气参数采集设备1241采集到的所在区块的各微电源和各负荷的实时电气参数，进而监测各微电源和各负荷的运行状态，并将所监测到的电气参数数据和运行状态数据传输至微电网中央控制模块2。
第一区块1中的微电网供用能模块11除包括微电源单元111和负荷单元112外，还包括至少一个可控微电源开关113、至少一个可控负荷开关114、变压器14'、可控电压开关115、并网/离网控制开关116、低压母线和中压母线。
其中，至少一个可控微电源开关113一一对应地与各微电源1110及其所对应的微电源控制器121相连；至少一个可控负荷开关114一一对应地与各负荷1120及其所对应的负荷控制器相连；低压母线用于连接变压器14'的低压端与各可控微电源开关113和各可控负荷开关114；可控电压开关115设置于低压母线上，并与第二负荷控制器123相连；中压母线用于连接变压器14'的高压端与外部电网3；并网/离网控制开关116设置于中压母线上。
需要说明的是，当第一区块1中可控电压开关115闭合时，变压器14'与微电源单元111和负荷单元113相连，说明需要向该区块的负荷1120供应功率，因此，与可控电压开关115连接的第二负荷控制器123处于工作状态，第二负荷控制器123向第一负荷控制器122传递微电网中央控制模块2下发的负荷的投入或切除的指令，从而使第一负荷控制器122对负荷进行相应的投入或切除。当可控电压开关115断开时，变压器14'与微电源单元111和负荷单元113断开连接，说明不需要向该区块的负荷1120供应功率，因此，与可控电压开关115相连的第二负荷控制器123处于非工作状态，即无需向第一负荷控制器122传递微电网中央控制器24下发的包含确定需要投入的负荷和需要切除的负荷相关信息的指令。
在整个微电网***运行过程中，需要实时监测微电网***与外部电网3之间的连接关系，即并网/离网控制开关116的开合状态。当监测到并网/离网控制开关116闭合，微电网***处于并网状态时，微电网***退出孤岛运行模式，微电网***仅执行对微电源1110可供应的功率与负荷1120所需的功率预测的操作；当监测到并网/离网控制开关116断开，微电网***处于离网状态时，微电网***继续保持孤岛运行模式，并根据所预测到的微电源1110可供应的功率与负荷1120所需的功率之间的关系调整孤岛范围。
如图2所示，微电网***还包括设置在各第一区块1和各第二区块1'以外的第三负荷控制器4和设置在各第一区块1和各第二区块1'以外的总数据采集监测单元5。
其中，第三负荷控制器4和与并网/离网控制开关116相连，用于接收微电网中央控制模块2所下发的控制指令。具体的，当并网/离网控制开关116断开时，微电网***处于离网状态，第三负荷控制器4处于工作状态，第三负荷控制器4用于向各第一区块1的第二负荷控制器123传递微电网中央控制模块2下发的负荷的投入或切除的指令；当并网/离网控制开关116闭合时，微电网***与外部电网3相连，微电网***处于并网状态，不需要独立地向第一区块1中的负荷1120供应功率，因此，第三负荷控制器4处于非工作状态，即无需向第一区块1的第二负荷控制器123传递微电网中央控制模块2下发的包含确定需要投入的负荷和需要切除的负荷相关信息的指令。
总数据采集监测单元5和第三负荷控制器4相连，总数据采集监测单元5用于：从各第一区块1的数据采集监测单元124中获取各第一区块1中各微电源1110的电气参数、各负荷1120的电气参数、各微电源1110的运行状态数据和各负荷1120的运行状态数据，监测各第一区块1的运行状态；并将各微电源1110的电气参数、各负荷1120的电气参数、各微电源1110的运行状态数据、各负荷1120的运行状态数据和各区块1的运行状态数据传输至微电网中央控制模块2。
微电网***中的第一区块1和第二区块1'还包括网络管理单元13，第一区块1的网络管理单元13通过用户端通讯总线与所在区块的数据采集监测单元124、第二负荷控制器123、各微电源控制器121和各第一负荷控制器122相连，第二区块1'的网络管理单元13通过用户端通讯总线与所在区块的功率型储能微电源控制器12'相连。
此外，微电网***还包括设置于各第一区块1和各第二区块1'以外的总网络管理单元6以及设置于各第一区块1和各第二区块1'以外的***端通讯变换器7。其中，总网络管理单元6通过用户端通讯总线与总数据采集监测单元5和第三负荷控制器4相连；***端通讯变换器7、总网络管理单元6和各第一区块1和各第二区块1'的网络管理单元13通过网络通讯总线串接，且***端通讯变换器7还通过网络通讯总线与微电网中央控制模块2相连。
具体的，如图4所示，网络管理单元13包括用户端通讯变换器131和通讯管理机132。其中，各网络管理单元13中的用户端通讯变换器131、***端通讯变换器7和总网络管理单元6通过网络通讯总线串接；通讯管理机132通过用户端通讯总线用户端通讯变换器131相连，且第一区块1中的通讯管理机132通过用户端通讯总线与所在区块的数据采集监测单元124、第二负荷控制器123、各微电源控制器121和各第一负荷控制器122相连，第二区块1'中的通讯管理机132与所在区块的各功率型储能微电源控制器12'相连。
网络管理单元13、总网络管理单元6及***端通讯交换器7是微电网***中进行数据管理和传输的单元，用于实现微电网***的数据管理及数据传输，每个区块中的网络管理单元13和总网络管理单元6串接连成环网，提高通讯可靠性。
如图5所示，微电网中央控制模块2具体可包括中压储能预测单元26、微电源预测单元21、负荷预测单元22、数据库23和微电网中央控制器24。
其中，结合图1和图5，中压储能预测单元26用于对中压储能模块11'的最大放电功率进行实时预测，微电源预测单元21用于对微电源单元111可供应的功率进行实时预测；负荷预测单元22用于对负荷单元112所需的功率进行实时预测。数据库23与微电源预测单元21、负荷预测单元22和中压储能预测单元26相连，向微电源预测单元21和负荷预测单元22提供进行实时预测所需要的数据；且数据库23中预先存储有微电网***的供用能平衡滞环裕量数据；微电网中央控制器24与微电源预测单元21、负荷预测单元22、中压储能预测单元26和数据库23相连，微电网中央控制器24用于：从中压储能预测单元26中获取实时预测的预测数据，根据实时预测的预测数据下发相应的控制指令，控制中压储能模块11'向微电网***中的全部负荷1120供电；从微电源预测单元21和负荷预测单元22中获取实时预测的预测数据，并从数据库23中获取供用能平衡滞环裕量数据，根据实时预测的预测数据及微电网***的供用能平衡滞环裕量不断调整孤岛范围，然后根据所调整的孤岛范围及负荷单元112中各负荷的重要性确定负荷单元112中的需要投入的负荷和需要切除的负荷，并下发相应的控制指令。
此外，在数据库23中需要存储有负荷用电的历史数据；负荷用电的历史数据作为预测负荷所需功率的一类数据，通过数据库23传输至负荷预测单元22中。在数据库23中还需要存储微电源发电历史数据，微电源发电历史数据作为预测微电源所能供应的功率所需的一类数据，通过数据库23传输至微电源预测单元21中。
基于上述微电源预测单元21、负荷预测单元22实时预测的预测数据，微电网中央控制器24不断对孤岛范围进行调整。而为了防止微电网中央控制器24频繁下发控制指令，则需要预先在数据库23中存储供用能平衡滞环裕量。当微电源1110所供应的功率与负荷1120所需的功率的差值超出了供用能平衡滞环裕量的范围时，微电网中央控制器24需要重新调整孤岛范围，并下发相应的指令；当微电源1110所供应的功率与负荷1120所需的功率的差值在供用能平衡滞环裕量范围之内时，微电网中央控制器24无需重新调整孤岛范围，也就无需下发相应的指令。供用能平衡滞环裕量的设定，能够保证微电网***对于预测数据的准确性和负荷的突发性变化具有一定的消纳能力。
如图6所示，每个第一区块1的微电源单元111具体可包括光伏发电微电源1111、风力发电微电源1112、发电机微电源1113和能量型储能微电源1114中的至少一种微电源，且各第一区块1的微电源单元111所包括的微电源可以不同。
需要说明的是，能量型储能微电源1114是指功率较小的储能微电源，与功率型储能微电源111'不同的是，能量型储能微电源1114是在微电网***进入孤岛运行模式后，向孤岛范围所覆盖的负荷1120进行供电。
优选的，当微电源单元111包括光伏发电微电源1111和风力发电微电源1112中的至少一种微电源时；微电源预测单元21包括光伏发电预测子单元211和风力发电预测子单元212中的至少一种预测子单元，微电源预测单元21所包括的预测子单元的种类与微电源单元111所包括的微电源的种类相同。
例如，当微电源单元111同时包括光伏发电微电源1111和风力发电微电源1112时，对应的，如图7所示，微电源预测单元21包括光伏发电预测子单元211和风力发电预测子单元212。由于微电源预测单元21包括光伏发电微电源1111和风力发电微电源1112，因此，需要根据太阳光强度预测数据对光伏发电微电源1111可供应的功率进行预测，根据风力强度预测数据风力发电微电源1112可供应的功率进行预测。而为了获取天气预测数据，则需要在微电网中央控制模块2中设置天气预报单元25。天气预报单元25与数据库23相连，用于获取未来时刻的太阳光强度、风力强度等天气数据，并将所获取的天气预测数据作为进行实时预测所需要的一类数据传输至数据库23，数据库23进一步将所接收的天气数据传输至微电源预测单元21，为微电源预测单元21预测微电源1110可供应的功率提供一类预测数据。
此外，光伏发电预测子单元211对光伏发电微电源1111所能供应的功率进行预测除可根据光伏发电微电源供电的历史数据和太阳光强度预测数据之外，还可进一步根据太阳光强度历史数据，以提高预测数据的准确性；同样的，风力发电预测子单元212对风力发电微电源1112所能供应的功率进行预测除可根据风力发电微电源供电的历史数据和风力强度预测数据之外，还可进一步需根据风力强度历史数据。因此，可进一步在数据库23中预先存储太阳光强度历史数据和风力强度历史数据。
综上，光伏发电预测子单元211可根据光伏发电微电源供电的历史数据、太阳光强度历史数据和太阳光强度预测数据等对光伏发电微电源1111所能供应的功率进行预测；风力发电预测子单元212可根据风力发电微电源供电的历史数据、风力强度历史数据和风力强度预测数据等对风力发电微电源1112所能供应的功率进行预测；负荷预测单元22可根据负荷用电的历史数据、太阳光强度历史数据、风力强度历史数据、太阳光强度预测数据、风力强度预测数据等对负荷1120所需的功率进行预测。
基于图6，微电源向负荷1120供电优选的可通过能量型储能微电源1114的充放电实现，能量型储能微电源1114的充电功率对应微电源可供应的功率，能量型储能微电源1114的放电功率对应负荷1120所需的功率，因此，为保证微电网***的安全运行，首先要保证能量型储能微电源1114运行在安全状态。为提供判断能量型储能微电源1114是否安全运行的对照参数，需要在微电网中央控制模块2的数据库中输入能量型储能微电源1114的储能容量和充放电最大功率，储能微电源1114的运行状态只有在供用能平衡滞环裕量范围内，才能够实现微电源1110可供应的功率与负荷1120所需的功率的平衡。
当微电源单元111中包括能量型储能微电源1114时，具体的，如图8所示，监测设备1242具体还包括储能监测设备1245，储能监测设备1245用于监测电气参数采集设备1241采集到所在区块的能量型储能微电源1114的实时电气参数，进而监测能量型储能微电源1114的运行状态，并将所监测到的电气参数数据和运行状态数据传输至微电网中央控制模块2。
需要说明的是，如上所述的微电网***中，中压储能模块11'和微电网供用能模块11属于直接供电、直接用电的一次设备，微电网中央控制模块2、末端数据采集及控制模块12、总数据采集监测单元5、网络管理单元13、总网络管理单元6和***端通讯变换器7属于对一次设备进行监测、控制和保护的二次设备。
实施例二
本实施例提供了一种微电网***的控制方法，应用于如实施例一所述的微电网***中，如图9所示，微电网控制方法具体包括：
步骤S1：实时预测中压储能模块的最大放电功率PMAX、微电源单元中各微电源可供应的功率、以及负荷单元中各负荷所需的功率；
步骤S2：实时计算微电网***全部负荷所需的总功率PL；
步骤S3：实时判断微电网***与外部电网之间是否需要断开，如果是，则判断当前时间点所预测的中压储能模块的最大放电功率PMAX是否大于或等于所计算的微电网***中全部负荷所需的总功率PL，如果是，则进入步骤S4，如果否，则进入步骤S7；
步骤S4：计算中压储能模块对微电网***全部负荷的最大供电时间T；
步骤S5：断开微电网***与外部电网之间的连接，在最大供电时间T内，通过中压储能模块对微电网***中全部负荷进行供电，并根据实时预测的微电源单元中各微电源可供应的功率、负荷单元中各负荷所需的功率确定首次孤岛范围，使微电网***进入孤岛运行模式；
步骤S6：实时判断微电源单元可供应的功率与当前孤岛范围内所覆盖的全部负荷所需的功率是否保持平衡，如果否，则重新调整孤岛范围，使微电源单元可供应的功率与调整后的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的功率重新达到平衡；
步骤S7：保持微电网***与外部电网之间继续连接，微电网***不进行工作。
需要说明的是，在步骤S5中，是通过切除部分重要性较低的负荷，确定出首次孤岛范围的，而在步骤S6中，是通过对重要性较低的负荷的切除或者是纳入部分未被供电的重要性较高的负荷来实现孤岛范围的调整。
在本实施例所提供的微电网***的控制方法中，当外部电网发生突发故障，需要与微电网***断开连接时，当中压储能模块的最大放电功率大于或等于所有负荷所需的功率时，可利用中压储能模块向微电网***中的所有负荷供电，可就为微电网***划分一合适的孤岛范围预留了一定时间，从而保证了微电网***由并网状态到离网状态的平滑无缝切换。此外，利用本实施例所提供的微电网***的控制方法，还可对微电源可供应的功率以及负荷所需的功率进行实时预测，实时判断二者之间的关系，这样，当二者处于非平衡态时，可通过对孤岛范围进行调整，使微电源可供应的功率与负荷所需的功率的关系快速恢复平衡，提高了微电网***运行的安全可靠性和能源利用率。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种微电网***，其特征在于，所述微电网***包括至少一个第一区块、至少一个第二区块、以及与各所述第一区块和各所述第二区块相连的微电网中央控制模块，所述第一区块包括相连的微电网供用能模块和末端数据采集及控制模块，所述第二区块包括中压储能模块；其中，
在所述微电网***处于并网状态时，所述中压储能模块与外部电网相连，在所述微电网***处于离网状态时，所述中压储能模块与外部电网断开；所述中压储能模块用于在所述微电网***处于离网状态进入孤岛运行模式之前，为所述微电网***中的全部负荷提供功率；
在所述微电网***处于并网状态时，所述微电网供用能模块与外部电网相连，在所述微电网***处于离网状态时，所述微电网供用能模块与外部电网断开；所述微电网供用能模块包括微电源单元和负荷单元，所述微电源单元包括至少一个微电源，所述负荷单元包括至少一个负荷，在所述微电网***处于离网状态进入孤岛运行模式后，所述微电源单元用于向所述负荷单元供应功率；
所述微电网中央控制模块用于：对所述中压储能模块的最大放电功率、所述微电源单元可供应的功率以及所述负荷单元所需的功率进行实时预测；在所述微电网***处于离网状态进入孤岛运行模式之前，根据对所述最大放电功率进行实时预测的预测数据下发相应的控制指令，控制所述中压储能模块向所述微电网***中的全部负荷提供功率；在所述微电网***处于离网状态进入孤岛运行模式后，根据对所述微电源单元可供应的功率、所述负荷单元所需的功率进行实时预测的预测数据及所述微电网***的供用能平衡滞环裕量不断调整孤岛范围，然后根据所调整的孤岛范围及所述负荷单元中各负荷的重要性确定需要投入的负荷和需要切除的负荷，并下发相应的控制指令；
所述末端数据采集及控制模块用于在所述微电网中央控制模块所下发控制指令的控制下，对所述负荷单元中的负荷进行相应的投入或切除，使所述微电源单元可供应的功率与所述负荷单元所需的功率保持平衡。
2.根据权利要求1所述的微电网***，其特征在于，所述中压储能模块包括至少一个功率型储能微电源。
3.根据权利要求2所述的微电网***，其特征在于，所述第二区块还包括：
至少一个功率型储能微电源控制器，至少一个所述功率型储能微电源控制器一一对应地与所述中压储能模块所包括的至少一个功率型储能微电源相连，所述功率型储能微电源控制器用于接收所述微电网中央控制模块所下发的控制指令，控制对应的功率型储能微电源进行离网/并网工作模式切换，并向所述微电网中央控制模块反馈对应的功率型储能微电源的工作状态。
4.根据权利要求3所述的微电网***，其特征在于，所述第二区块还包括：
至少一个可控功率型储能微电源开关，至少一个所述可控功率型储能微电源开关一一对应地与各功率型储能微电源及其所对应的功率型储能微电源控制器相连；
变压器；
用于连接所述变压器的低压端与各可控功率型储能微电源开关的低压母线；
用于连接所述变压器的高压端与外部电网的中压母线。
5.根据权利要求4所述的微电网***，其特征在于，所述末端数据采集及控制模块包括：
至少一个微电源控制器，所述至少一个微电源控制器一一对应地与所述微电源单元所包括的至少一个微电源相连，所述微电源控制器用于控制对应的微电源进行离网/并网工作模式切换，控制对应的微电源的工作功率，并向所述微电网中央控制模块反馈对应的微电源的工作状态，所述微电源控制器还用于接收所述微电网中央控制模块所下发的指令；
至少一个第一负荷控制器，所述至少一个第一负荷控制器一一对应地与所述负荷单元所包括的至少一个负荷相连，所述第一负荷控制器用于控制对应的负荷投入或切除，还用于接收所述微电网中央控制模块所下发的指令；
第二负荷控制器，各微电源控制器和各第一负荷控制器均与所述第二负荷控制器相连，所述第二负荷控制器用于接收所述微电网中央控制模块所下发的指令；
与所述第二负荷控制器相连的数据采集监测单元，所述数据采集监测单元还和各微电源控制器及各第一负荷控制器相连，所述数据采集监测单元用于：通过各微电源控制器实时采集各微电源的实时电气参数，监测各微电源的运行状态；通过各第一负荷控制器实时采集各负荷的实时电气参数，监测各负荷的运行状态；并将各微电源的电气参数、各负荷的电气参数、各微电源的运行状态数据和各负荷的运行状态数据传输至所述微电网中央控制模块。
6.根据权利要求5所述的微电网***，其特征在于，所述微电网供用能模块还包括：
至少一个可控微电源开关，所述至少一个可控微电源开关一一对应地与各微电源及其所对应的微电源控制器相连；
至少一个可控负荷开关，所述至少一个可控负荷开关一一对应地与各负荷及其所对应的负荷控制器相连；
变压器；
用于连接所述变压器的低压端与各可控微电源开关和各可控负荷开关的低压母线；
设置于所述低压母线上的可控电压开关，所述可控电压开关与所述第二负荷控制器相连；
用于连接所述变压器的高压端与外部电网的中压母线；
设置于所述中压母线上的并网/离网控制开关。
7.根据权利要求6所述的微电网***，其特征在于，所述微电网***还包括：
设置在各所述第一区块和各所述第二区块以外的第三负荷控制器，所述第三负荷控制器和与所述并网/离网控制开关相连，所述第三负荷控制器用于接收所述微电网中央控制模块所下发的指令；
设置在各所述第一区块和各所述第二区块以外的总数据采集监测单元，所述总数据采集监测单元和所述第三负荷控制器相连，所述总数据采集监测单元用于：从各第一区块的数据采集监测单元中获取各第一区块中各微电源的电气参数、各负荷的电气参数、各微电源的运行状态数据和各负荷的运行状态数据，监测各第一区块的运行状态；并将各微电源的电气参数、各负荷的电气参数、各微电源的运行状态数据、各负荷的运行状态数据和各第一区块的运行状态数据传输至所述微电网中央控制模块。
8.根据权利要求7所述的微电网***，其特征在于，所述第一区块和所述第二区块还包括网络管理单元，所述第一区块的网络管理单元通过用户端通讯总线与所在区块的数据采集监测单元、第二负荷控制器、各微电源控制器和各第一负荷控制器相连，所述第二区块的网络管理单元通过用户端通讯总线与所在区块的功率型储能微电源控制器相连；
所述微电网***还包括：
设置于各所述第一区块和各所述第二区块以外的总网络管理单元，所述总网络管理单元通过所述用户端通讯总线与所述总数据采集监测单元和所述第三负荷控制器相连；
设置于各所述第一区块和各所述第二区块以外的***端通讯变换器，所述***端通讯变换器、所述总网络管理单元和各所述网络管理单元通过网络通讯总线串接，且所述***端通讯变换器还通过网络通讯总线与所述微电网中央控制模块相连。
9.根据权利要求8所述的微电网***，其特征在于，所述网络管理单元包括：
用户端通讯变换器，所述网络管理单元的各用户端通讯变换器、所述***端通讯变换器和所述总网络管理单元通过网络通讯总线串接；
通讯管理机，所述通讯管理机通过用户端通讯总线所述用户端通讯变换器相连。
10.根据权利要求1所述的微电网***，其特征在于，所述微电网中央控制模块包括：
中压储能预测单元，所述中压储能预测单元用于对所述中压储能模块的最大放电功率进行实时预测；
微电源预测单元，所述微电源预测单元用于对所述微电源单元可供应的功率进行实时预测；
负荷预测单元，所述负荷预测单元用于对所述负荷单元所需的功率进行实时预测；
与所述中压储能预测单元、所述微电源预测单元和所述负荷预测单元相连的数据库，所述数据库用于向所述中压储能预测单元、所述微电源预测单元和所述负荷预测单元提供进行实时预测所需要的数据，且所述数据库中预先存储有所述微电网***的供用能平衡滞环裕量数据；
与所述中压储能预测单元、所述微电源预测单元、所述负荷预测单元和所述数据库相连的微电网中央控制器，所述微电网中央控制器用于：从所述中压储能预测单元中获取实时预测的预测数据，根据实时预测的预测数据下发相应的控制指令，控制所述中压储能模块向所述微电网***中的全部负荷供电；从所述微电源预测单元和所述负荷预测单元中获取实时预测的预测数据，并从所述数据库中获取所述供用能平衡滞环裕量数据，根据实时预测的预测数据及所述微电网***的供用能平衡滞环裕量不断调整孤岛范围，然后根据所调整的孤岛范围及所述负荷单元中各负荷的重要性确定所述负荷单元中的需要投入的负荷和需要切除的负荷，并下发相应的控制指令。
11.根据权利要求10所述的微电网***，其特征在于，所述微电源单元包括光伏发电微电源、风力发电微电源、发电机微电源和能量型储能微电源中的至少一种微电源。
12.根据权利要求11所述的微电网***，其特征在于，所述微电源单元包括光伏发电微电源和风力发电微电源中的至少一种微电源；
所述微电源预测单元包括光伏发电预测子单元和风力发电预测子单元中的至少一种预测子单元，所述微电源预测单元所包括的预测子单元的种类与所述微电源单元所包括的微电源的种类相同；
所述微电网中央控制模块还包括与所述数据库相连的天气预报单元，所述天气预报单元用于获取天气数据，并将所获取的天气数据作为进行实时预测所需要的一类数据传输至所述数据库。
13.一种微电网***的控制方法，所述控制方法应用于如权利要求1～12所述的微电网***中，其特征在于，所述微电网控制方法包括：
步骤S1：实时预测中压储能模块的最大放电功率、微电源单元中各微电源可供应的功率、以及负荷单元中各负荷所需的功率；
步骤S2：实时计算所述微电网***全部负荷所需的总功率；
步骤S3：实时判断所述微电网***与外部电网之间是否需要断开，如果是，则判断当前时间点所预测的中压储能模块的最大放电功率是否大于或等于所计算的微电网***中全部负荷所需的总功率，如果是，则进入步骤S4，如果否，则进入步骤S7；
步骤S4：计算中压储能模块对所述微电网***全部负荷的最大供电时间；
步骤S5：断开所述微电网***与外部电网之间的连接，在所述最大供电时间内，通过所述中压储能模块对所述微电网***中全部负荷进行供电，并根据实时预测的微电源单元中各微电源可供应的功率、负荷单元中各负荷所需的功率确定首次孤岛范围，使所述微电网***进入孤岛运行模式；
步骤S6：实时判断微电源单元可供应的功率与当前孤岛范围内所覆盖的全部负荷所需的功率是否保持平衡，如果否，则重新调整孤岛范围，使微电源单元可供应的功率与调整后的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的功率重新达到平衡；
步骤S7：保持所述微电网***与外部电网之间继续连接，所述微电网***不进行工作。
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