CN106374501B - 一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网***，涉及微电网控制技术领域，可调整微电网***中微电源可供应的电能与负荷所需电能的平衡关系。该微电网***包括微电网供用能模块、微电网中央控制模块和末端数据采集及控制模块；微电网供用能模块用于实现微电源向负荷的供电；微电网中央控制模块用于对微电源可供应的电能和负荷所需的电能进行实时预测，在微电网***处于离网状态时，进入孤岛运行模式，并不断调整孤岛范围，确定需要投入的负荷和需要切除的负荷，并下发相应的指令；末端数据采集及控制模块用于在微电网中央控制模块所下发的指令的控制下，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

一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网***
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，尤其涉及一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网***。
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***主要包括用于供应电能的微电源和用于消耗电能的负荷。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电能；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，独立向负荷输送电能。
但是，微电网***在离网模式下运行时，普遍存在如下问题：现有的微电网***仅能根据负荷重要性对孤岛范围进行一次划分，因此在后续供电过程中，现有的微电网***并不能对微电网***中微电源可供应的电能与负荷所需的电能的关系进行调整，使二者达到平衡。例如，当微电源可供应的电能小于负荷所需的电能，即微电网***已经不足以向现有的负荷供电时，就会降低微电网***运行的安全可靠性；或者，当微电源可供应的电能大于负荷所需的电能，即微电网***可向更多的负荷供电时，降低了能源的利用率，在一定程度上造成能源的浪费。
发明内容
本发明提供了一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网***，可快速调整微电网***中微电源可供应的电能与负荷所需的电能之间的平衡关系，提高微电网***运行的安全可靠性，并提高能源的利用率。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网***，所述微电网***包括至少一个区块及与各区块相连的微电网中央控制模块，所述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；其中，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，所述微电源单元用于向所述负荷单元供应电能；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；所述微电网中央控制模块用于对所述微电源单元可供应的电能以及所述负荷单元所需的电能进行实时预测，在所述微电网***处于离网状态时，进入孤岛运行模式，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需要投入的负荷和需要切除的负荷，并下发相应的指令；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电能与所述负荷单元所需的电能保持平衡。
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。例如，当微电源可供应的电能小于负荷所需的电能时，即微电网***已经不足以向现有的负荷供电，这时根据负荷的重要性，对原有的负荷中一部分重要性较低的负荷进行切除，缩小孤岛范围，使微电源可供应的电能与切除后的负荷所需的电能达到平衡，从而提高了微电网***运行的安全可靠性；当微电源可供应的电能大于负荷所需的电能时，即微电网***可以向更多的负荷供电，根据负荷的重要性，在现有的负荷的基础上重新投入一部分未供电的重要性较高的负荷，扩大孤岛范围，使微电源可供应的电能与投入后的负荷所需的电能达到平衡，从而使微电网***尽可能向更多的负荷供电，提高能源的利用率。因此，通过采用本发明提供的微电网***，可快速调整微电网***中微电源可供应的电能与负荷所需的电能之间的平衡，提高微电网***运行的安全可靠性，并提高能源的利用率。
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***的网络结构示意图。
附图标记说明：
1-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-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-变压器； 116-可控电压开关；
117-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； 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； 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光伏发电微电源、风力发电微电源、发电机微电源、储能微电源、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。
如图1所示，本实施例提供了一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网***，微电网***包括至少一个区块1及与各区块相连的微电网中央控制模块2，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；其中，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，微电源单元111用于向负荷单元112供应电能。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；微电网中央控制模块2用于对微电源单元111可供应的电能以及负荷单元112所需的电能进行实时预测，在微电网***处于离网状态时，微电网中央控制模块2进入孤岛运行模式，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需要投入的负荷和需要切除的负荷，并下发相应的指令；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可供应的电能与负荷单元112所需的电能保持平衡。
由于外界因素(如天气因素)的影响，微电网***中微电源1110可供应的电能是不稳定的，并且在微电网***运行的过程中，由于微电网***自身因素的影响，也会导致负荷1120所需的电能产生一定的波动。因此，当微电源1110可供应的电能与负荷1120所需的电能达到平衡后，只能维持一段时间，随着时间的推移，二者之间的平衡就会被打破。而利用本实施例所提供的微电网***，通过对微电网***中微电源1110可供应的电能以及负荷1120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，调整孤岛范围，对负荷1120进行投入或切除，从而使微电源1110可供应的电能与负荷1120所需的电能的关系快速恢复平衡。
具体的，当微电源1110可供应的电能小于负荷1120所需的电能，并且超出微电网***的供用能平衡滞环裕量的范围时，即微电网***已经不足以向现有的负荷1120供电，这时微电网中央控制模块2根据实时预测的预测数据缩小孤岛范围，然后根据所调整的孤岛范围及负荷单元112中各负荷1120的重要性确定需要切除的负荷，并向末端数据采集及控制模块12下发相应的指令；末端数据采集及控制模块12根据所接收到的指令，对原有的负荷1120中一部分重要性较低的负荷进行切除，使孤岛范围缩小，从而使微电源1110可供应的电能与切除后的负荷1120所需的电能达到平衡，提高了微电网***运行的安全可靠性。
当微电源1110可供应的电能大于负荷1120所需的电能，并且超出微电网***的供用能平衡滞环裕量的范围时，即微电网***可以向更多的负荷1120供电，这时微电网中央控制模块2根据实时预测的预测数据扩大孤岛范围，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，并向末端数据采集及控制模块12下发相应的指令，末端数据采集及控制模块12根据所接收到的指令，在现有的负荷1120的基础上重新投入一部分未供电的重要性较高的负荷，使得孤岛范围扩大，从而使微电源1110可供应的电能与投入后的负荷1120所需的电能达到平衡，使微电网***尽可能向更多的负荷供电，提高能源的利用率。
因此，通过采用本实施例提供的微电网***，基于分布式发电预测与负荷预测技术，在微电网***处于离网状态，转入孤岛运行后，可实现对微电网***中微电源1110可供应的电能与负荷1120所需的电能关系的快速平衡，实现微电网***对重要负荷提供电能由并网模式到离网模式的平滑无缝切换，通过不断调整孤岛范围，提高可再生能源利用率，还可增强微电网运行的安全可靠性。
需要说明的是，在正常情况下，微电网***处于并网状态时，微电网***中的所有负荷1120都已经接入至微电网***，因此，当微电网***由并网状态切换为离网状态后首次处于进入孤岛模式时，是不存在需要投入的负荷的。
如图2所示，微电网中央控制模块2可包括微电源预测单元21、负荷预测单元22、数据库23和微电网中央控制器24。其中，微电源预测单元21用于对微电源单元111可供应的电能进行实时预测；负荷预测单元22用于对负荷单元112所需的电能进行实时预测。数据库23与微电源预测单元21和负荷预测单元22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中预先存储有所述微电网***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和数据库23相连，微电网中央控制器24用于进入孤岛运行模式，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电能的一类数据，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电能所需的一类数据，通过数据库23传输至微电源预测单元21中。在整个微电网***运行的过程中，微电源预测单元21对微电源1110可供应的电能的预测是实时进行的，同样的，负荷预测单元22对负荷1120所需的电能的预测也是实时进行的。
基于上述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所供应的电能与负荷1120所需的电能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所供应的电能与负荷1120所需的电能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。
结合图2～图5，可选的，每个区块1的微电源单元111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和储能微电源1114中的至少一种微电源，且各区块1的微电源单元111所包括的微电源1110可以不同。
当微电源单元111包括光伏发电微电源1111、风力发电微电源1112和发电机微电源1113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、风力发电预测子单元212和发电机发电预测子单元213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，如图3所示，微电源单元111仅包括发电机微电源1113，相应的，微电源预测单元21也相应的设置发电机预测子单元213。
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4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可供应的电能进行预测，根据风力强度预测数据风力发电微电源1112可供应的电能进行预测。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可供应的电能提供一类预测数据。
此外，光伏发电预测子单元211对光伏发电微电源1111所能供应的电能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所能供应的电能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所能供应的电能进行预测；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所能供应的电能进行预测；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所需的电能进行预测。
微电源1110向负荷1120供电优选的可通过储能微电源1114的充放电实现，储能微电源1114的充电功率对应微电源1110可供应的电能，储能微电源1114的放电功率对应负荷1120所需的电能，因此，为保证微电网***的安全运行，首先要保证储能微电源1114运行在安全状态。为提供判断储能微电源1114是否安全运行的对照参数，需要在数据库23中输入储能微电源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可供应的电能与负荷1120所需的电能的平衡。
如图5所示，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MCn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所包括的至少一个微电源相连。微电源控制器121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，并向微电网中央控制模块2反馈对应的微电源的工作状态，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5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与对应的光伏发电微电源(图中用光伏发电微电源1表示)相连，微电源控制器MC2与对应的发电机微电源(图中用发电机微电源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。基于图2和图5，当微电网中央控制器24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，如图5所示，末端数据采集及控制模块12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5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122、第二负荷控制器123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微电网中央控制模块2。
具体地，如图6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1110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1120的实时电气参数；并将所采集到的电气参数传输至数据库23。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数据库23。当所在区块中包括储能微电源1114时，对应地，监测设备1242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采集到所在区块的储能微电源1114的实时电气参数，进而监测储能微电源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数据库23。
请再次参见图2和图5，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115、可控电压开关116、并网/离网控制开关117、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115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116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115的高压端与外部电网3；并网/离网控制开关117设置于中压母线上。
需要说明的是，当区块1中可控电压开关116闭合时，变压器115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供应电能，因此，与可控电压开关116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器24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116断开时，变压器115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供应电能，因此，与可控电压开关116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117的开合状态。当监测到并网/离网控制开关117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可供应的电能与负荷1120所需的电能预测的操作；当监测到并网/离网控制开关117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可供应的电能与负荷1120所需的电能之间的关系调整孤岛范围。
微电网***还包括设置在各区块以外的第三负荷控制器4和设置在各区块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117相连。
需要说明的是，当并网/离网控制开关117断开时，所述微电网***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用于向各区块1的第二负荷控制器123传递微电网中央控制器24下发的负荷的投入或切除的指令；当并网/离网控制开关117闭合时，所述微电网***与外部电网3相连，所述微电网***处于并网状态，不需要独立地向各区块1中的负荷1120供应电能，因此，第三负荷控制器4处于非工作状态，即无需向各区块1的第二负荷控制器123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。
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：从各区块的数据采集监测单元124中获取各区块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。
区块1还包括网络管理单元13，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。
此外，所述微电网***还包括设置于各区块以外的总网络管理单元6和设置于各区块以外的***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和各区块的网络管理单元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7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，各区块的网络管理单元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。
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。
为了更加清楚的体现所述微电网***的各模块之间以及各模块的组成部分之间的关系，下面结合附图，对本实施例所提供的微电网***的网络结构进行示例性地介绍。
如图8所示，为本实施例中一种优选的微电网***结构，所述微电网***包括微电网中央控制模块2、末端数据采集及控制模块12、微电网供用能模块11以及用于实现上述模块之间数据管理及传输的网络管理单元13、***端通讯变换器7、网络通讯总线和用户端通讯总线。
微电网中央控制模块2包括天气预报单元25、数据库23、光伏发电预测子单元211、风力发电预测子单元212、负荷预测单元22和微电网中央控制器24；末端数据采集及控制模块12包括数据采集监测单元124、微电源控制器121和负荷控制器，负荷控制器包括第一负荷控制器122和第二负荷控制器123；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，微电源单元111用于向负荷单元112供应电能。
天气预报单元25获取天气预测数据，并将获取的天气预测数据传输至数据库23，数据库23将天气预测数据以及数据库23中存储的历史数据传输至光伏发电预测子单元211、风力发电预测子单元212和负荷预测单元22，光伏发电预测子单元211、风力发电预测子单元212和负荷预测单元22根据上述数据对微电源1110可供应的电能与负荷1120所需的电能进行实时预测；并将实时预测的预测数据传输至微电网中央控制器24。此外，数据库23将存储的供用能平衡滞环裕量也传输至微电网中央控制器24。
微电网中央控制器24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1120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，并下发相应的指令。
末端数据采集及控制模块12中的微电源控制器121和负荷控制器分别对应地控制微电源单元111中的各微电源1110和负荷单元112中的各负荷1120。微电源控制器121通过网络管理单元13、***端通讯变换器7、网络通讯总线和用户端通讯总线接收微电网中央控制器24下发的指令，并根据指令控制对应的微电源1110进行离网/并网工作模式切换，以及控制对应的微电源1110的工作功率；同样的，负荷控制器通过网络管理单元13、***端通讯变换器7、网络通讯总线和用户端通讯总线接收微电网中央控制器24下发的指令，并根据指令对相应的负荷1120进行投入或切除。
末端数据采集及控制模块12中的数据采集监测单元124采集微电源控制器121对应控制的微电源1110的电气参数和负荷控制器对应控制的负荷1120的电气参数，监测微电源控制器121对应控制的微电源的运行状态和负荷控制器对应控制的负荷1120的运行状态，并通过网络管理单元13、***端通讯变换器7、网络通讯总线和用户端通讯总线将采集到的电气参数和监测到的运行状态数据传输至微电网中央控制模块2中的数据库23中，再由数据库23将其传输至微电网中央控制器24，以便于微电网中央控制器24依据这些数据对微电网***中各模块及部件进行相应的控制。
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 (10)

1.一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网***，其特征在于，所述微电网***包括至少一个区块及与各区块相连的微电网中央控制模块，所述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；其中，
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，所述微电源单元用于向所述负荷单元供应电能；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；
所述微电网中央控制模块用于对所述微电源单元可供应的电能以及所述负荷单元所需的电能进行实时预测，在所述微电网***处于离网状态时，进入孤岛运行模式，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需要投入的负荷和需要切除的负荷，并下发相应的指令；
所述微电网中央控制模块包括：
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电能进行实时预测；
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电能进行实时预测；
与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，在所述微电网***处于离网状态时，所述微电网中央控制器进入孤岛运行模式，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电能与所述负荷单元所需的电能保持平衡。
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、发电机微电源和储能微电源中的至少一种微电源。
3.根据权利要求2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、风力发电微电源和发电机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、风力发电预测子单元和发电机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。
4.根据权利要求3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。
5.根据权利要求1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。
6.根据权利要求5所述的微电网***，其特征在于，所述末端数据采集及控制模块还包括：
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。
7.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。
8.根据权利要求7所述的微电网***，其特征在于，所述微电网***还包括：
设置在各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：从各区块的数据采集监测单元中获取各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区块的运行状态数据传输至所述微电网中央控制模块。
9.根据权利要求8所述的微电网***，其特征在于，所述区块还包括网络管理单元，所述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；
所述微电网***还包括：
设置于各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区块的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。
10.根据权利要求9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，各区块的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，且所述通讯管理机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。
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