CN111555365B - 一种微电网***的控制方法、控制装置及微电网*** - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种微电网***的控制方法、控制装置、微电网***以及电子设备、计算机可读介质。所述控制方法包括:所述微电网***的运行模式包括可切换的第一运行模式、第二运行模式、第三运行模式、第四运行模式中的一种或多种;所述微电网***处于第一运行模式时,使储能设备作为主电源运行;使DC/DC变换器运行于恒电压模式,控制直流母线电压;使新能源发电设备运行于最大功率跟踪状态;使DC/AC变换器运行于虚拟同步发电机VSG模式,控制交流母线的电压和频率;使柴油发电机在所述DC/AC变换器的控制下,运行于恒功率模式。通过DC/AC变换器控制柴油发电机的运行模式,提升微电网***运行的可靠性和经济性。
Description
技术领域
本申请涉及微电网技术领域,具体地涉及一种微电网的控制方法、控制装置、微电网***、电子设备及计算机可读介质。
背景技术
海岛和偏远地区由于地理位置原因,输电线路架设难度大、成本高,现有电网难以覆盖,用户面临用电困难的问题。当前多采用柴油发电机进行供电,运行成本高、电能质量差,无法保障长时间的稳定可靠供电,严重影响当地用户的生产生活。
考虑到这些地区风光资源丰富,充分利用新能源可降低用户的用电成本,提高经济效益,采用储能设备能保障用户用电的可靠性和持续性。为此,提供一种独立型交直流混合微电网***及其控制方法,适合实际工程应用。
发明内容
本申请旨在提供一种微电网***的控制方法,通过DC/AC变换器直接控制柴油发电机的运行模式,使得新能源资源得到充分利用,提高了的用电可靠性和经济性。
根据本申请的一方面,提供一种微电网***的控制方法,所述微电网***包括,
柴油发电机;
DC/AC变换器,与所述柴油发电机相连;
控制装置,与所述柴油发电机相连;
交流母线,与所述柴油发电机相连;
直流母线,通过所述DC/AC变换器与所述交流母线相连;
储能设备,通过DC/DC变换器与所述直流母线相连;
新能源发电设备,与所述直流母线相连;
所述微电网***的运行模式包括可相互切换的第一运行模式、第二运行模式、第三运行模式、第四运行模式中的一种或多种;
所述微电网***处于第一运行模式时,所述控制方法包括:
使储能设备作为主电源运行;
使DC/AC变换器运行于虚拟同步发电机VSG模式,控制交流母线的电压和频率;
使DC/DC变换器运行于恒电压模式,控制直流母线电压;
使新能源发电设备运行于最大功率跟踪状态;
使柴油发电机在所述DC/AC变换器的控制下,运行于恒功率模式。
进一步地,所述新能源发电设备包括:风力发电设备和/或光伏发电设备。
根据本申请的一些实施例,所述微电网***处于第二运行模式时,所述控制方法还包括:
使储能设备作为主电源运行;
使DC/AC变换器运行于虚拟同步发电机VSG模式,控制交流母线的电压和频率;
使DC/DC变换器运行于恒电压模式,控制直流母线电压;
使新能源发电设备运行于最大功率跟踪状态;
使柴油发电机处于停机状态。
根据本申请的一些实施例,所述微电网***处于第三运行模式时,所述控制方法还包括:
使柴油发电机作为主电源运行于恒电压模式,控制交流母线的电压和频率;
使储能设备和新能源发电设备处于停机状态。
根据本申请的一些实施例,所述微电网***处于第四运行模式时,所述控制方法还包括:
使DC/AC变换器运行于电压源模式,控制直流母线的电压;
所述DC/AC变换器打开所述第一开关输出节点,使柴油发电机运行于恒电压模式,作为主电源控制交流母线的电压和频率;
使DC/DC变换器运行于恒功率模式,***向所述储能设备充电;
当储能设备电荷大于第二DC/DC变换器恒电压模式的最低电荷时,DC/DC变换器切换至恒电压模式。
根据本申请的一些实施例,所述控制方法还包括:
DC/AC变换器通过第一开关输出节点控制柴油发电机的运行模式;
当且仅当DC/AC变换器运行在VSG模式时,闭合第一开关输出节点,使得所述柴油发电机运行在恒功率模式;
DC/AC变换器运行于其他模式时,打开第一开关输出节点,柴油发电机运行在恒电压模式;
控制装置通过第二开关输出节点控制柴油发电机的启停。
根据本申请的一些实施例,所述控制方法还包括:
在第二运行模式下,当所述储能设备的电荷大于高电量电荷时,所述控制装置停止所述新能源发电设备;
当所述储能设备的电荷小于光伏发电设备启动电荷时,所述控制装置启动光伏发电设备;
当所述储能设备的电荷小于风力发电设备启动电荷时,所述控制装置启动风力发电设备。
根据本申请的一些实施例,所述控制方法还包括:
在第二运行模式下,所述光伏发电设备和风力发电设备正常运行时,风力发电和光伏发电允许的最大发电功率总和以及风力发电、光伏发电各自的功率目标值满足以下条件:
Ptotal=Pload+min(Pmax_charge,Pset_charge)
Ppv=min(Ptotal-Pwind,Ppv_set)
其中,Ptotal为风力发电和光伏发电允许的最大发电功率总和;Pload为负荷功率;Pmax_charge为电池允许的最大充电功率;Pset_charge为第二DC/DC变换器允许的最大充电功率,Pwind为风力发电DC/DC变换器的有功功率目标值;Pwind_set为风力发电DC/DC变换器的额定有功功率;Ppv为光伏发电DC/DC变换器的有功功率目标值;Ppv_set为光伏发电DC/DC变换器的额定有功功率。
根据本申请的一些实施例,所述控制方法还包括:
在所述第一运行模式下,当所述储能设备的电荷小于柴油发电机启动电荷时,控制装置闭合第二开关输出节点,启动柴油发电机,***进入所述第二运行模式;
柴油发电机自行完成同期并网后,根据DC/AC变换器的运行模式,控制柴油发电机切换至恒功率模式;
在所述第二运行模式下,当所述储能设备的电荷大于柴油发电机启动电荷时,控制装置打开第二开关输出节点,关闭柴油发电机,***进入第一运行模式。
根据本申请的一些实施例,所述控制方法还包括:
所述微电网***处于全失电状态,通过第一启动模式进入所述第二运行模式或所述第三运行模式;
所述微电网***在第二运行模式下,当储能设备电荷小于DC/DC变换器恒电压模式的最低电荷时,通过第二启动模式进入所述第四运行模式;
所述微电网***处于运行状态时,通过手动关停设备进入全停失电状态。
进一步地,通过第一启动模式进入所述第二运行模式,包括:
所述DC/DC变换器和所述DC/AC变换器允许启动;
所述控制装置向所述第二DC/DC变换器下发启动指令;
所述DC/DC变换器执行启动指令;
所述DC/DC变换器启动成功且所述DC/AC变换器返回信号后,所述控制装置向所述DC/AC变换器下发第一启动指令,启动所述DC/AC变换器,***进入第二运行模式。
进一步地,通过第一启动模式进入所述第三运行模式,包括:
所述储能设备出现故障,所述柴油发电机允许启动;
所述控制装置闭合第二开关输出节点,启动所述柴油发电机;
所述柴油发电机正常运行,***进入第三运行模式。
进一步地,通过第二启动模式进入所述第四运行模式,包括:
所述柴油发电机、所述DC/DC变换器、所述DC/AC变换器允许启动;
所述控制装置闭合所述第二开关输出节点,启动柴油发电机,柴油发电机正常运行在恒电压模式;
所述DC/AC变换器返回允许直流恒压启动信号;
所述控制装置向所述DC/AC变换器下发直流恒压启动指令,所述DC/AC变换器正常运行于电压源模式;
所述DC/DC变换器返回允许启动信号;
所述控制装置向所述DC/DC变换器下发模式指令和启动指令,所述DC/DC变换器正常运行于恒功率模式,***进入第四运行模式。
根据本申请的另一方面,提供一种微电网***的控制装置,包括:
第一运行模块:用于所述微电网***满足第一运行模式条件时,控制所述微电网***运行于所述第一运行模式;
第二运行模块:用于所述微电网***满足第二运行模式条件时,控制所述微电网***运行在第二运行模式;
第三运行模块:用于所述微电网***满足第三运行模式条件时,控制所述微电网***运行在第三运行模式;
第四运行模块:用于所述微电网***满足第四运行模式条件时,控制所述微电网***运行在第四运行模式;
第一启动模块:用于所述微电网***处于全失电状态,通过第一启动模式进入所述第二运行模式或所述第三运行模式;
第二启动模块:用于所述微电网***在第二运行模式下,当储能设备电荷小于第二DC/DC变换器恒电压模式的最低电荷时,通过第二启动模式进入所述第四运行模式。
根据本申请的另一方面,提供一种微电网***,包括:
柴油发电机;
DC/AC变换器,通过电缆与所述柴油发电机相连,控制所述柴油发电机的运行模式;
控制装置,通过电缆与所述柴油发电机相连,控制所述柴油发电机的启停;
交流母线,与所述柴油发电机相连;
直流母线,通过所述DC/AC变换器与所述交流母线相连;
新能源发电设备,通过第一DC/DC变换器与所述直流母线相连;
储能设备,通过第二DC/DC变换器与所述直流母线相连。
进一步地,所述控制装置通过通讯线路与所述柴油发电机、第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器、DC/AC变换器进行信息交互。
根据本申请的一些实施例,所述微电网***的运行模式包括:
相互可切换的第一运行模式、第二运行模式、第三运行模式、第四运行模式中的一种或多种。
根据本申请的一些实施例,所述控制方法所述微电网***的启动模式包括:
第一启动模式和/或第二启动模式。
根据本申请的另一方面,一种电子设备,包括:
一个或多个处理器;
存储装置,用于存储一个或多个程序;
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现上述的控制方法。
根据本申请的另一方面,提供一种计算机可读介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时实现上述的控制方法。
本申请提供的微电网控制方法,通过DC/AC变换器直接控制柴油发电机的运行模式,使得新能源资源得到充分利用,提高了的用电可靠性和经济性。本申请提供的微电网***具备黑启动、应急启动功能,可在新能源运行模式、混合运行模式、柴发运行方式和应急模式间进行状态切换,适用于各种***工况。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例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申请的一些实施例。
图1示出根据本申请示例实施例的微电网***组成示意图。
图2示出根据本申请示例实施例的微电网***运行模式示意图。
图3示出根据本申请第一示例实施例的微电网***控制方法流程图。
图4示出根据本申请第二示例实施例的微电网***控制方法流程图。
图5示出根据本申请第三示例实施例的微电网***控制方法流程图。
图6示出根据本申请示例实施例的微电网***控制装置组成框图。
图7示出根据本申请示例实施例的微电网***控制电子设备组成框图。
具体实施方式
下面将参考附图更全面地描述示例实施例。然而,示例实施例能以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施例。提供这些实施例是为使得本申请更全面和完整,并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分,因而将省略对它们的重复描述。
此外,所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中,提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而,本领域技术人员将意识到,可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多,或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下,不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。
应理解,虽然本文中可能使用术语第一、第二等来描述各种组件,但这些组件不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一组件与另一组件。因此,下文论述的第一组件可称为第二组件而不偏离本申请概念的教示。如本文中所使用,术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。
本领域技术人员可以理解,附图只是示例实施例的示意图,可能不是按比例的。附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的,因此不能用于限制本申请的保护范围。
在现有的微电网***中,柴油发电机与DC/AC控制器之间彼此独立。因此在运行过程中,柴油发电机的运行不能很好地与DC/AC控制器相匹配。针对上述技术问题,本发明人提出一种微电网***,通过电缆将DC/AC控制器与柴油发电机相连,并控制柴油发电机的运行模式,使之与整个***的运行更加匹配,从而提高***的运行稳定性和经济性。
以下将结合附图,对本申请的技术方案进行详细说明。
图1示出根据本申请示例实施例的微电网***组成示意图。
本申请提供的微电网***1000,包括柴油发电机100、DC/AC变换器200、交流母线300、直流母线400、新能源发电装置500、储能装置600。
交流母线300与所述柴油发电机100相连;DC/AC变换器200通过电缆与所述柴油发电机100相连,通过自身的第一开关输出节点控制柴油发电机100的运行模式。直流母线400通过DC/AC变换器200与交流母线300相连。新能源发电装置500和储能装置600分别与所述直流母线400相连。
DC/AC变换器200对柴油发电机100的控制过程为:当且仅当DC/AC变换器200运行在虚拟发电机VSG模式时,DC/AC变换器200自身的第一开关输出节点闭合,信号通过二者之间连接的电缆传递至柴油发电机100控制器的输入节点。柴油发电机100的控制器检测到该节点闭合后,将自身的运行模式由恒电压模式切换至恒功率模式。DC/AC变换器200运行于其他模式时,第一开关输出节点打开,柴油发电机正常运行在恒电压模式。
新能源发电装置500包括新能源发电设备510和对应的第一DC/DC变换器520。储能装置600包括储能设备610和对应的第二DC/DC变换器620。新能源发电设备510通过第一DC/DC变换器520与直流母线400相连。储能设备610通过第二DC/DC变换器620与直流母线400相连。新能源发电设备510可以是风力发电设备511和/或光伏发电设备512,但本申请不限于此。
此外,微电网***1000还包括控制装置700(例如微网控制器)、电池管理***(图中未示)和用电负荷端800(例如交流负荷)。控制装置700通过电缆与所述柴油发电机100相连,通过第二开关输出节点控制柴油发电机100的启停。所述控制装置700通过通讯线路与柴油发电机100、第一DC/DC变换器520、第二DC/DC变换器620、DC/AC变换器200进行信息交互。电池管理***800通过通讯线路与控制装置700进行信息交互。用电负荷端900与交流母线300相连。
图2示出根据本申请示例实施例的微电网***运行模式示意图。
如图2所示,本申请提供的微电网***1000在控制装置700的协调控制下,其运行模式包括:第一运行模式、第二运行模式、第三运行模式、第四运行模式中的一种或多种。例如,第一运行模式可以是风光柴储运行模式。在第一运行模式下,储能设备610作为主电源运行,风力发电设备511、光伏发电设备512等新能源设备运行于最大功率跟踪状态,柴油发电机100处于恒功率运行模式。第二运行模式可以是风光储运行模式。在第二运行模式下,储能设备610作为主电源运行,风力发电设备511、光伏发电设备512等新能源设备运行于最大功率跟踪状态,柴油发电机100处于停机状态。第三运行模式可以是柴发运行模式;在第三运行模式下,柴油发电机100作为主电源,储能设备610和新能源发电设备510处于停机状态。第四运行模式可以是应急运行模式,是在储能设备610电池电量低的情况下,通过柴油发电机100给储能设备610电池充电的应急处理方式。
在上述运行模式中,第一运行模式是所述微电网***稳定状态下的运行模式。在该模式下,充分利用新能源发电,节省柴油消耗。上述运行模式之前可以进行切换。例如第一运行模式与第二运行模式之间,可以根据储能设备的电荷情况进行切换。
此外,微电网***1000的启动模式包括第一启动模式和/或第二启动模式。第一启动模式可以是“黑启动”。“黑启动”是指整个***因故障停运后,微电网***全部停电,处于全“黑”状态,不依赖别的网络帮助,通过***中具有自启动能力的发电机组启动,带动无自启动能力的发电机组,逐渐扩大***恢复范围,最终实现整个***的恢复。
第二启动模式可以是“应急启动”。“应急启动”是指在储能设备电池电量低的情况下,通过柴油发电机给储能设备电池充电的应急处理方式。应急启动过程中,需要将***切换至全失电状态(即交流母线和直流母线无电压,光伏发电设备、风力发电设备、DC/DC变换器、DC/AC变换器、柴油发电机均停止运行的状态)后,再通过“应急启动”来切换至第四运行模式。“应急启动”与“黑启动”的区别在于启动后***的运行方式不同。
所述微电网***各种运行模式切换过程如图2所示:
所述微电网***处于全失电状态时,正常工况下通过“黑启动”进入第二运行模式(例如风光储运行模式)或第三运行模式(柴发运行模式)。应急工况下通过“应急启动”进入第四运行模式,例如应急运行模式。具体地,储能设备处于故障状态时进入柴发运行模式,储能设备处于正常状态时,进入第二运行模式,例如风光储运行模式。第二运行模式下,当储能设备电荷小于柴油发电机启动状态电荷时,启动柴油发电机,***进入第一运行模式,例如风光柴储运行模式。第一运行模式下,当储能设备电荷大于柴油发电机启动状态电荷时,关闭柴油发电机,***进入第二运行模式。所述微电网***处于运行状态时,可通过手动关停设备进入全停失电状态。
图3示出根据本申请第一示例实施例的微电网***控制方法流程图。
如图3所示,根据本申请的另一方面,提供一种上述微电网***1000的控制方法,包括:
在步骤S310,所述微电网***处于全失电状态,通过第一启动模式进入所述第二运行模式或所述第三运行模式。
***全停失电时,可通过“启动”按钮一键完成第一启动即黑启动过程。其中,进入第二运行模式的过程为:第二DC/DC变换器、DC/AC变换器允许启动时,微网控制器“黑启动准备就绪”灯亮。按下“启动”按钮,微网控制器先向第二DC/DC变换器下发启动指令。第二DC/DC变换器启动成功且DC/AC变换器“允许黑启动”信号返回后,微网控制器向储能DC/AC变换器下发“黑启动”指令,直至DC/AC变换器启动成功,“黑启动”结束,***切换至第二运行模式,即风光储运行模式。
进入第三运行模式的过程为:当储能设备故障,柴油发电机允许启机时,微网控制器“黑启动准备就绪”灯亮。按下“启动”按钮,微网控制器的第二开关输出节点闭合,启动柴油发电机,直至柴油发电机正常运行,“黑启动”结束,***切换至第三运行模式,即柴发运行模式。
在步骤S320,所述微电网***在第二运行模式下,当储能设备电荷小于第二DC/DC变换器恒电压模式的最低电荷时,通过第二启动模式进入所述第四运行模式。
当储能设备电池的电量极低、第二DC/DC变换器无法以恒电压模式启动时,可通过第二启动模式,即应急启动进入第四运行模式(应急模式)。在第四运行模式下,利用柴油发电机发电来给储能电池充电,直至电量足够支撑DC/DC变换器以恒电压模式启动。
通过第二启动模式进入所述第四运行模式时,需要将***切换至全失电状态后,再通过“启动”按钮一键完成应急启动过程。具体过程为:微网控制器的“应急模式”控制字样投入,柴油发电机、第二DC/DC变换器、DC/AC变换器允许启动时,微网控制器“黑启动准备就绪”灯亮。按下“启动”按钮,微网控制器的第二开关输出节点闭合,启动柴油发电机。柴油发电机正常运行在恒电压模式,且DC/AC变换器“直流恒压启动允许”信号返回后,微网控制器向DC/AC变换器下发直流恒压启机指令。储能DC/AC变换器正常运行在电压源模式,且第二DC/DC变换器“允许启动”信号返回后,微网控制器向第二DC/DC变换器下发模式指令和启机指令,第二DC/DC变换器正常运行在恒功率模式,应急启动结束,***切换至第四运行模式,即应模式。
在步骤S330,所述微电网***处于运行状态时,通过手动关停设备进入全停失电状态。无论是第一运行模式、第二运行模式、第三运行模式还是第四运行模式下,均可通过手动关停设备,使得***进入全停失电状态。
图4示出根据本申请第二示例实施例的微电网***控制方法流程图。
如图4所示,根据本申请的第二实施例,本申请提供的微电网***控制方法包括:
在步骤S410,所述微电网***的运行模式包括可切换的第一运行模式、第二运行模式、第三运行模式、第四运行模式中的一种或多种。本申请提供的微电网***可以通过如图3所示的控制方法进行启动。运行过程中,可根据实际运行情况进行运行模式间的切换。
在步骤S420,所述微电网***处于第一运行模式时,使储能设备作为主电源运行;DC/AC变换器运行于虚拟同步发电机VSG模式,控制交流母线的电压和频率;第二DC/DC变换器运行于恒电压模式,控制直流母线电压;新能源发电设备运行于最大功率跟踪状态;柴油发电机在所述DC/AC变换器的控制下,运行于恒功率模式。
第一运行模式,即风光柴储运行模式,是所述微电网***稳定状态下的运行模式。在该模式下,充分利用新能源发电,节省柴油消耗。上述运行模式之前可以进行切换。新能源发电设备可以包括风力发电设备和/或光伏发电设备。DC/AC变换器运行在虚拟同步发电机VSG模式时,闭合自身的第一开关输出节点,使得所述柴油发电机运行在恒功率模式。
图5示出根据本申请第三示例实施例的微电网***控制方法流程图。
如图5所示,根据本申请的第三实施例,本申请提供的微电网***控制方法除了如图4所示的步骤外,还包括:
在步骤S430,所述微电网***处于第二运行模式时,使储能设备作为主电源运行;DC/AC变换器运行于虚拟同步发电机VSG模式,控制交流母线的电压和频率;第二DC/DC变换器运行于恒电压模式,控制直流母线电压;新能源发电设备运行于最大功率跟踪状态;柴油发电机处于停机状态。
当微电网***处于第二运行模式,当储能设备的电荷,即储能设备电池的电荷SOC>SOChigh(储能电池高电量电荷)时,控制装置停止风力发电设备及光伏发电设备,储能设备电池电量随着负荷消耗逐步降低。当储能设备电池的电荷SOC<SOCstart_pv(光伏发电设备启动电荷)时,控制装置启动光伏发电设备。若储能电池电量进一步降低,当储能电池的电荷SOC<SOCstart_wind(风力发电设备启动电荷时)时,控制装置启动风力发电设备。
光伏发电设备和风力发电设备正常运行时,风力发电和光伏发电允许的最大发电功率总和以及风力发电、光伏发电各自的功率目标值满足以下运行条件:
Ptotal=Pload+min(Pmax_charge,Pset_charge)
Ppv=min(Ptotal-Pwind,Ppv_set)
其中,Ptotal为风力发电和光伏发电允许的最大发电功率总和;Pload为负荷功率;Pmax_charge为电池允许的最大充电功率;Pset_charge为第二DC/DC变换器允许的最大充电功率,Pwind为风力发电DC/DC变换器的有功功率目标值;Pwind_set为风力发电DC/DC变换器的额定有功功率;Ppv为光伏发电DC/DC变换器的有功功率目标值;Ppv_set为光伏发电DC/DC变换器的额定有功功率。
微电网***在第一运行模式和第二运行模式之间可以相互切换。微电网***处于第一运行模式下时,储能设备作为主电源运行,储能DC/DC变换器运行在恒电压模式,控制直流母线电压,储能DC/AC变换器运行在虚拟同步发电机VSG模式,控制交流母线的电压、频率,风力发电设备、光伏发电设备处于最大功率点跟踪状态。当储能设备的电荷SOC<SOCstart_diesel(柴油发电机启动电荷)时,微网控制器闭合第二开关输出节点,启动柴油发电机。柴油发电机自行完成同期并网,并根据此时DC/AC变换器的运行模式,切换至恒功率运行模式,有功功率目标值由微网控制器下发。
在所述第二运行模式下,当所述储能设备的电荷大于柴油发电机启动电荷时,即SOC>SOCstop_diesel时,控制装置打开第二开关输出节点,关闭柴油发电机,***进入第一运行模式。
在步骤S440,所述微电网***处于第三运行模式时,使柴油发电机作为主电源运行于恒电压模式,控制交流母线的电压和频率;储能设备和新能源发电设备处于停机状态。
在第三运行模式下,即柴发运行模式,柴油发电机作为主电源运行,储能设备、风力发电设备和光伏发电设备停止运行,柴油发电机运行在恒电压模式,控制交流母线的电压、频率,向用户负荷供电。
在步骤S450,所述微电网***处于第四运行模式时,柴油发电机运行在恒电压模式,DC/AC变换器运行在电压源模式,第二DC/DC变换器运行在恒功率模式。
在第四运行模式下,DC/AC变换器运行于电压源模式,控制直流母线的电压。DC/AC变换器打开所述第一开关输出节点,使得柴油发电机运行于恒电压模式,作为主电源控制交流母线的电压和频率。第二DC/DC变换器运行于恒功率模式,***向所述储能设备充电,直至储能设备电荷SOC>SOCstop_dcdc,其中SOCstop_dcdc为第二DC/DC变换器可运行在恒电压模式对应的最低电池荷电状态。第二DC/DC变换器切换至恒电压模式。
在上述控制过程中,DC/AC变换器控制柴油发电机的运行模式。其中,DC/AC变换器通过第一开关输出节点控制柴油发电机的运行模式;当且仅当DC/AC变换器运行在VSG模式时,闭合第一开关输出节点,使得所述柴油发电机运行在恒功率模式;当DC/AC变换器运行于其他模式时,打开第一开关输出节点,柴油发电机运行在恒电压模式。
控制装置通过其自身的第二开关输出节点控制柴油发电机的启停。当闭合第二开关输出节点时,柴油发电机启动。当打开第二开关输出节点时,柴油发电机停止运行。
图6示出根据本申请示例实施例的微电网***控制装置组成框图。
如图6所示,本申请还提供一种微电网***控制装置600,包括第一运行模块610、第二运行模块620、第三运行模块630、第四运行模块640、第一启动模块650和第二启动模块660。
第一运行模块610,用于所述微电网***满足第一运行模式条件时,控制所述微电网***运行于所述第一运行模式。第一运行模式可以是风光柴储模式,第二DC/DC变换器运行在恒电压模式,DC/AC变换器运行在虚拟同步发电机VSG模式,风力发电设备、光伏发电设备处于最大功率点跟踪状态,柴油发电机运行在恒功率模式。
第二运行模块620,用于所述微电网***满足第二运行模式条件时,控制所述微电网***运行在第二运行模式。第二运行模式可以是风光储运行模式,第二DC/DC变换器运行在恒电压模式,DC/AC变换器运行在虚拟同步发电机VSG模式,风力发电设备、光伏发电设备处于最大功率点跟踪状态,柴油发电机处于停机状态。
第三运行模块630,用于所述微电网***满足第三运行模式条件时,控制所述微电网***运行在第三运行模式。第三运行模式可以是柴发运行模式,储能设备、风力发电设备和光伏发电设备停止运行,柴油发电机运行在恒电压模式。
第四运行模,640,用于所述微电网***满足第四运行模式条件时,控制所述微电网***运行在第四运行模式;第四运行模式可以是应急运行模式,柴油发电机运行在恒电压模式,DC/AC变换器运行在电压源模式,第二DC/DC变换器运行在恒功率模式。
第一启动模块650,用于所述微电网***处于全失电状态,通过第一启动模式进入所述第二运行模式或所述第三运行模式。
第二启动模块660,用于所述微电网***在第二运行模式下,当储能设备电荷小于第二DC/DC变换器恒电压模式的最低电荷时,通过第二启动模式进入所述第四运行模式。
图7示出根据本申请示例实施例的微电网***控制电子设备组成图。
如图7所示,本申请还提供一种用于微电网***控制的电子设备700。图7显示的控制设备700仅仅是一个示例,不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图7所示,控制设备700以通用计算设备的形式表现。控制设备700的组件可以包括但不限于:至少一个处理单元710、至少一个存储单元720、连接不同***组件(包括存储单元720和处理单元710)的总线730等。
存储单元720存储有程序代码,程序代码可以被处理单元710执行,使得处理单元710执行本说明书描述的根据本申请上述各实施例的方法。
存储单元720可以包括易失性存储单元形式的可读介质,例如随机存取存储单元(RAM)7201和/或高速缓存存储单元7202,还可以进一步包括只读存储单元(ROM)7203。
存储单元720还可以包括具有一组(至少一个)程序模块7205的程序/实用工具7204,这样的程序模块7205包括但不限于:操作***、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据,这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
总线730可以为表示几类总线结构中的一种或多种,包括存储单元总线或者存储单元控制器、***总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
电子设备700也可以与一个或多个外部设备7001(例如触摸屏、键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信,还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备700交互的设备通信,和/或与使得该电子设备700能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口750进行。并且,电子设备700还可以通过网络适配器760与一个或者多个网络(例如局域网(LAN),广域网(WAN)和/或公共网络,例如因特网)通信。网络适配器760可以通过总线730与电子设备700的其它模块通信。应当明白,尽管图中未示出,可以结合电子设备700使用其它硬件和/或软件模块,包括但不限于:微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID***、磁带驱动器以及数据备份存储***等。
此外,本申请还提供一种计算机可读介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时实现上述的控制方法。
本申请提供一种微电网控***具备黑启动、应急启动功能,可在新能源运行模式、混合运行模式、柴发运行方式和应急模式间进行状态切换,适用于各种***工况。本申请提供一种微电网控***控制方法通过DC/AC变换器直接控制柴油发电机的运行模式,使得新能源资源得到充分利用,提高了的用电可靠性和经济性。
显然,上述实施例仅是为清楚地说明本申请所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。
Claims (17)
1.一种微电网***的控制方法,所述微电网***包括,
柴油发电机;
DC/AC变换器,与所述柴油发电机相连;
控制装置,与所述柴油发电机相连;
交流母线,与所述柴油发电机相连;
直流母线,通过所述DC/AC变换器与所述交流母线相连;
储能设备,通过DC/DC变换器与所述直流母线相连;
新能源发电设备,与所述直流母线相连;
其特征在于,
所述微电网***的运行模式包括可切换的第一运行模式、第二运行模式、第三运行模式、第四运行模式中的一种或多种,
在所述微电网***处于第一运行模式时,所述控制方法包括:
使储能设备作为主电源运行;
使DC/AC变换器运行于虚拟同步发电机VSG模式,控制交流母线的电压和频率;
使DC/DC变换器运行于恒电压模式,控制直流母线电压;
使新能源发电设备运行于最大功率跟踪状态;
使柴油发电机在所述DC/AC变换器的控制下,运行于恒功率模式;
所述微电网***处于第二运行模式时,所述控制方法还包括:
使储能设备作为主电源运行;
使DC/AC变换器运行于虚拟同步发电机VSG模式,控制交流母线的电压和频率;
使DC/DC变换器运行于恒电压模式,控制直流母线电压;
使新能源发电设备运行于最大功率跟踪状态;
使柴油发电机处于停机状态;
所述微电网***处于第三运行模式时,所述控制方法还包括:
使柴油发电机作为主电源运行于恒电压模式,控制交流母线的电压和频率;
使储能设备和新能源发电设备处于停机状态;
所述微电网***处于第四运行模式时,所述控制方法还包括:
使DC/AC变换器运行于电压源模式,控制直流母线的电压;
所述DC/AC变换器打开第一开关输出节点,使柴油发电机运行于恒电压模式,作为主电源控制交流母线的电压和频率;
使DC/DC变换器运行于恒功率模式,***向所述储能设备充电;
当储能设备电荷大于DC/DC变换器恒电压模式的最低电荷时,DC/DC变换器切换至恒电压模式。
2.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述新能源发电设备包括:
风力发电设备和/或光伏发电设备。
3.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,还包括:
DC/AC变换器通过第一开关输出节点控制柴油发电机的运行模式;
当且仅当DC/AC变换器运行在VSG模式时,闭合第一开关输出节点,使得所述柴油发电机运行在恒功率模式;
DC/AC变换器运行于其他模式时,打开第一开关输出节点,柴油发电机运行在恒电压模式;
控制装置通过第二开关输出节点控制柴油发电机的启停。
4.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,还包括:
在第二运行模式下,当所述储能设备的电荷大于高电量电荷时,所述控制装置停止所述新能源发电设备;
当所述储能设备的电荷小于光伏发电设备启动电荷时,所述控制装置启动光伏发电设备;
当所述储能设备的电荷小于风力发电设备启动电荷时,所述控制装置启动风力发电设备。
5.根据权利要求4所述的控制方法,其特征在于,还包括:
在第二运行模式下,所述光伏发电设备和风力发电设备正常运行时,风力发电和光伏发电允许的最大发电功率总和以及风力发电、光伏发电各自的功率目标值满足以下条件:
Ptotal=Pload+min(Pmax_charge,Pset_charge)
Ppv=min(Ptotal-Pwind,Ppv_set)
其中,Ptotal为风力发电和光伏发电允许的最大发电功率总和;Pload为负荷功率;Pmax_charge为电池允许的最大充电功率;Pset_charge为DC/DC变换器允许的最大充电功率,Pwind为风力发电DC/DC变换器的有功功率目标值;Pwind_set为风力发电DC/DC变换器的额定有功功率;Ppv为光伏发电DC/DC变换器的有功功率目标值;Ppv_set为光伏发电DC/DC变换器的额定有功功率。
6.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,还包括:
在所述第一运行模式下,当所述储能设备的电荷小于柴油发电机启动电荷时,控制装置闭合第二开关输出节点,启动柴油发电机,***进入所述第二运行模式;
柴油发电机自行完成同期并网后,根据DC/AC变换器的运行模式,控制柴油发电机切换至恒功率模式;
在所述第二运行模式下,当所述储能设备的电荷大于柴油发电机启动电荷时,控制装置打开第二开关输出节点,关闭柴油发电机,***进入第一运行模式。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的控制方法,其特征在于,还包括:
所述微电网***处于全失电状态,通过第一启动模式进入所述第二运行模式或所述第三运行模式;
所述微电网***在第二运行模式下,当储能设备电荷小于第二DC/DC变换器恒电压模式的最低电荷时,通过第二启动模式进入所述第四运行模式;
所述微电网***处于运行状态时,通过手动关停设备进入全停失电状态。
8.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于,通过第一启动模式进入所述第二运行模式,包括:
所述DC/DC变换器和所述DC/AC变换器允许启动;
所述控制装置向所述第二DC/DC变换器下发启动指令;
所述DC/DC变换器执行启动指令;
所述DC/DC变换器启动成功且所述DC/AC变换器返回信号后,所述控制装置向所述DC/AC变换器下发第一启动指令,启动所述DC/AC变换器,***进入第二运行模式。
9.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于,通过第一启动模式进入所述第三运行模式,包括:
所述储能设备出现故障,所述柴油发电机允许启动;
所述控制装置闭合第二开关输出节点,启动所述柴油发电机;
所述柴油发电机正常运行,***进入第三运行模式。
10.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于,通过第二启动模式进入所述第四运行模式,包括:
所述柴油发电机、所述DC/DC变换器、所述DC/AC变换器允许启动;
所述控制装置闭合第二开关输出节点,启动柴油发电机,柴油发电机正常运行在恒电压模式;
所述DC/AC变换器返回允许直流恒压启动信号;
所述控制装置向所述DC/AC变换器下发直流恒压启动指令,所述DC/AC变换器正常运行于电压源模式;
所述DC/DC变换器返回允许启动信号;
所述控制装置向所述DC/DC变换器下发模式指令和启动指令,所述DC/DC变换器正常运行于恒功率模式,***进入第四运行模式。
11.一种微电网***的控制装置,执行权利要求1所述的控制方法,其特征在于,包括:
第一运行模块:用于所述微电网***满足第一运行模式条件时,控制所述微电网***运行于所述第一运行模式;
第二运行模块:用于所述微电网***满足第二运行模式条件时,控制所述微电网***运行在第二运行模式;
第三运行模块:用于所述微电网***满足第三运行模式条件时,控制所述微电网***运行在第三运行模式;
第四运行模块:用于所述微电网***满足第四运行模式条件时,控制所述微电网***运行在第四运行模式;
第一启动模块:用于所述微电网***处于全失电状态,通过第一启动模式进入所述第二运行模式或所述第三运行模式;
第二启动模块:用于所述微电网***在第二运行模式下,当储能设备电荷小于第二DC/DC变换器恒电压模式的最低电荷时,通过第二启动模式进入所述第四运行模式。
12.一种微电网***,根据权利要求1所述的控制方法进行控制,其特征在于,包括:
柴油发电机;
DC/AC变换器,通过电缆与所述柴油发电机相连,控制所述柴油发电机的运行模式;
控制装置,通过电缆与所述柴油发电机相连,控制所述柴油发电机的启停;
交流母线,与所述柴油发电机相连;
直流母线,通过所述DC/AC变换器与所述交流母线相连;
新能源发电设备,通过第一DC/DC变换器与所述直流母线相连;
储能设备,通过第二DC/DC变换器与所述直流母线相连。
13.根据权利要求12所述的微电网***,其特征在于,所述控制装置通过通讯线路与所述柴油发电机、第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器、DC/AC变换器进行信息交互。
14.根据权利要求12所述的微电网***,其特征在于,所述微电网***的运行模式包括:
相互可切换的第一运行模式、第二运行模式、第三运行模式、第四运行模式中的一种或多种。
15.根据权利要求12所述的微电网***,其特征在于,所述微电网***的启动模式包括:
第一启动模式和/或第二启动模式。
16.一种电子设备,其特征在于,包括:
一个或多个处理器;
存储装置,用于存储一个或多个程序;
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-10中任一所述的控制方法。
17.一种计算机可读介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-10中任一所述的控制方法。
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