CN113162092A - 分布式储能聚合***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分布式储能聚合***，包括微网控制单元和能量单元；所述微网控制单包括：微网控制中心、信息采集装置、通信装置、静态开关、若干电操开关以及断路器；负荷单元以及能量单元通过电操开关与交流母线连接，交流母线经过静态开关、断路器与电网相连；所述微网控制中心与电操开关、断路器、信息采集装置、通信装置以及能量单元向量相连，本发明合理规划的分布式储能，不但可以通过“削峰填谷”起到降低配电网容量与峰谷套利的作用，还可以弥补分布式储能的随机性对电网安全的负面影响，并且通过和电网的不同连接状态，对负荷单元和能量单元进行相应的控制，从而达到高效、安全、经济运行的目的。

Description

分布式储能聚合***及其控制方法
技术领域
本发明属自动化控制技术领域，尤其涉及一种分布式储能聚合***及其控制方法。
背景技术
随着国内电力***的改革与发展，智能电网、新能源发电、分布式发电与微电网以及电动汽车的高速推进，大量分布式电源连接电网。而分布式***带来的随机性和短时高负荷等问题需要相应的储能技术来提供解决方案，因此，诞生了分布式储能技术。分布式储能技术主要应用场景包含用户侧、分布式电源侧、配电侧这三个方面，多以分布式电源、用户侧或微电网为背景引入，电动汽车也是一种重要的组成部分。相较于集中式储能，分布式储能减少了集中式储能电站的线路损耗和资金压力，但是同时，分布式储能也具有分散布局、可控性差的特点。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种可控性更高，更经济适用的分布式储能聚合***。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：
第一方面，提供了一种分布式储能聚合***，包括：
包括微网控制单元和能量单元；
所述微网控制单包括：微网控制中心、信息采集装置、通信装置、静态开关、若干电操开关以及断路器；负荷单元以及能量单元通过电操开关与交流母线连接，交流母线经过静态开关、断路器与电网相连；所述微网控制中心与电操开关、断路器、信息采集装置、通信装置以及能量单元相连。
结合第一方面，进一步的，所述能量单元包括光伏逆变器、光伏板、储能变流器、BMS、电池组；所述光伏逆变器和光伏板连接；电池组和BMS连接，BMS和储能逆变器连接，光伏逆变器和储能逆变器均与电操开关连接。
结合第一方面，进一步的，所述负荷单元包括汽车充电桩、空调、电脑机房以及检修照明；汽车充电桩、空调、电脑机房以及检修照明分别与对应的电操开关连接。
结合第一方面，进一步的，所述储能变流器具有充电、放电的双向能量转换功能。
第二方面，提供了一种分布式储能聚合***的控制方法，包括：
微网控制中心通过断路器控制储能聚合***和电网之间的连接与断开；
微网控制中心通过通信装置实时接收能量单元以及负荷单元的实时数据，通过信息采集装置采集电网入口与各电操开关的实时数据，并根据所获得实时数据计算负荷单元和能量单元对的实时功率；
微网控制中心根据负荷单元的实时功率控制能量单元的功率输出。
结合第二方面，进一步的，能量单元中的储能变流器在负荷单元功率突然增大时，相应快速提高输出功率以保持交流母线电压稳定。
结合第二方面，进一步的，在储能聚合***与电网断开独立运行时，微网控制中心根据供电优先级将能量单元的能源分配给负荷单元。
结合第二方面，进一步的，所述供电优先级由高到低依次为电脑机房、检修照明、空调、汽车充电桩。
结合第二方面，进一步的，负荷单元中的储能变流器在电价低谷或者负荷单元中的光伏逆变器发电有富余时充电，在高峰电价时放电。
结合第二方面，进一步的，微电网控制中心根据电网入口限制功率与光伏逆变器发电功率配置负荷单元运行功率，在电网限电与光伏逆变器发电不足时，储能变流器释放电池组存储电能，在电网限电解除或发电富余时，微网控制中心恢复负单元运行功率，储能变流器转为充电模式。
结合第二方面，进一步的，信息采集装置采集各个电操开关入口电压和电流数据，当发现某一电操开关所连接的负荷单元中的负荷支路功率异常时，则微网控制中心控制该电操开关断开该负荷支路。
本发明有益效果：本发明合理规划的分布式储能，不但可以通过“削峰填谷”起到降低配电网容量与峰谷套利的作用，还可以弥补分布式储能的随机性对电网安全的负面影响，并且通过和电网的不同连接状态，对负荷单元和能量单元进行相应的控制，从而达到高效、安全、经济运行的目的。
附图说明
图1为本发明的分布式储能聚合***的结构示意图；
图2为本发明的本分布式储能聚合***的通信结构示意图；
图3为本发明的分布式储能聚合***的脱网运行控制逻辑图；
图4为本发明的分布式储能聚合***的并网运行控制逻辑图。
具体实施方式
为了进一步描述本发明的技术特点和效果，以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。
本发明提供的一种分布式储能聚合***如图1-4所示，包括：
所述微网控制单包括：微网控制中心（Energy Management System，能量管理***）、信息采集装置、通信装置、静态开关、若干电操开关以及断路器；负荷单元以及能量单元通过电操开关与交流母线连接，交流母线经过静态开关、断路器与电网相连；所述微网控制中心与电操开关、断路器QF、信息采集装置、通信装置以及能量单元向量相连。
所述能量单元包括光伏逆变器、光伏板、储能变流器、BMS（电源管理***）、电池组；所述光伏逆变器和光伏板连接；电池组和BMS连接，BMS和储能逆变器连接，光伏逆变器和储能逆变器均与电操开关连接。
其中，负荷单元包括汽车充电桩、空调、电脑机房以及检修照明。
储能变流器具有充电、放电的双向能量转换功能。
信息采集装置包括：信息采集模块、电压传感器、电流传感器。
通信装置包括：规约转换器、有线通信模块、无线通信模块、天线
电动汽车充电桩、空调、电脑机房、检修照明、光伏逆变器、储能变流器与对应的电操开关出线端用电缆相连，所述电操开关进线端与交流母线用电缆相连，所述交流母线与静态开关出线端用电缆相连，所述静态开关进线端与断路器QF出线端用电缆相连，所述断路器QF进线端与电网用电缆相连。
所述通信装置与电动汽车充电桩、光伏逆变器、储能变流器、BMS、天线用专用通信电缆相连。通信装置与空调无线连接。
本***的工作过程主要如下：
信息采集装置采集各支路入口电压与电流的模拟量信号，所述信息采集装置采集静态开关、断路器QF、电操开关状态的开关量信号，所述信息采集装置将数据传输至所述微网控制中心。
通信装置采集光伏逆变器与储能变流器运行信息、空调与充电桩运行信息、电池信息，所述通信装置将采集数据传输至所述微网控制中心。微网控制中心控制各电操开关分合，微网控制中心控制光伏逆变器、储能变流器、空调、电动汽车充电桩启动停止和运行功率。
所述能量单元实现电能的吸收与释放，所述储能变流器具有充电、放电的双向能量转换功能，所述储能变流器具有并网运行与脱离电网运行功能，在分布式储能聚合电力***与电网脱离后，所述储能变流器利用其脱离电网运行功能与电池组中存储的电能，为交流母线提供有功和无功支撑，保证重要负荷的用电。
]结合图3：在***脱网独立运行时，所述微网控制中心通过BMS实时获取电池组可用电能SOC值，所述微网控制中心按电脑机房>检修照明>空调>电动汽车充电桩，从高到低的优先级顺序分配能源。
在电池组可用电能SOC从100%降至70%过程中，微网控制中心控制电动汽车充电桩运行功率按照百分比，呈线性关系降低功率直至0：充电桩实时负荷=充电桩额定功率*（当前SOC值-70%）/100%；
在电池组可用电能SOC从70%降至35%过程中，微网控制中心控制空调运行功率按照百分比，呈线性关系降低功率直至0：空调实时负荷=空调额定功率*（当前SOC值-35%）/100%；
在电池组可用电能SOC降至20%以下时，微网控制中心断开电动汽车、空调、检修照明电操开关；
在电池组可用电能SOC降至5%以下时，微网控制中心控制储能变流器退出运行。
结合图4：在***连接电网运行时，所述微网控制中心通过BMS实时获取电池组可用电能SOC值，所述负荷单元在电网入口功率限制与光伏逆变器发电量不足，满足不了负荷单元用电需求这种供电不足时，储能变流器释放电能；在电网不限用电与光伏逆变器发电量富余这种供电充足时，储能变流器吸收吸收电能。
***并网运行，供电充足且负荷单元不限功率：如果SOC＜100%，储能变流器充电运行，开始吸收电能，对电池进行充电，在SOC达到100%时，储能变流器停止运行；
***并网运行，供电不足时：如果SOC＜35%，储能变流器不运行；如果SOC≥50%时，储能变流器放电运行，***不限制负荷单元功率，储能变流器运行功率=电网限制使用功率+光伏逆变器发电功率-负荷功率；50%＞SOC≥35%时，储能变流器放电运行，空调与充电桩实时负荷=额定功率*（当前SOC值-35%）/100%；当SOC＜35%时，储能变流器停止运行。在电网限电解除与发电富余时，解除负荷单元功率限制，储能变流器由放电运行转为充电运行。
所述储能变流器在低谷电价或光伏逆变器发电富余时充电，在高峰电价或电力不足时放电，所述储能变流器根据数据模型实时调整运行功率。
所述微网控制中心控制电操开关断开，切断故障支路。所述微网控制中心控制断路器QF、静态开关动作，在电网故障时控制微网切换至备用线路或控制分布式聚合***的脱网独立运行。
上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采取等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种分布式储能聚合***，其特征在于，包括微网控制单元和能量单元；
所述微网控制单包括：微网控制中心、信息采集装置、通信装置、静态开关、若干电操开关以及断路器；负荷单元以及能量单元通过电操开关与交流母线连接，交流母线经过静态开关、断路器与电网相连；所述微网控制中心与电操开关、断路器、信息采集装置、通信装置以及能量单元相连。
2.根据权利要求1所述的一种分布式储能聚合***，其特征在于，所述能量单元包括光伏逆变器、光伏板、储能变流器、BMS、电池组；所述光伏逆变器和光伏板连接；电池组和BMS连接，BMS和储能逆变器连接，光伏逆变器和储能逆变器均与电操开关连接。
3.根据权利要求1所述的一种分布式储能聚合***，其特征在于，所述负荷单元包括汽车充电桩、空调、电脑机房以及检修照明；汽车充电桩、空调、电脑机房以及检修照明分别与对应的电操开关连接。
4.根据权利要求1所述的一种分布式储能聚合***，其特征在于，所述储能变流器具有充电、放电的双向能量转换功能。
5.基于权利要求1-4所述的分布式储能聚合***的控制方法，其特征在于，包括：
微网控制中心通过断路器控制储能聚合***和电网之间的连接与断开；
微网控制中心通过通信装置实时接收能量单元以及负荷单元的实时数据，通过信息采集装置采集电网入口与各电操开关的实时数据，并根据所获得实时数据计算负荷单元和能量单元对的实时功率；
微网控制中心根据负荷单元的实时功率控制能量单元的功率输出。
6.根据权利要求5所述的分布式储能聚合***的控制方法，其特征在于，能量单元中的储能变流器在负荷单元功率突然增大时，相应快速提高输出功率以保持交流母线电压稳定。
7.根据权利要求5所述的分布式储能聚合***的控制方法，其特征在于，在储能聚合***与电网断开独立运行时，微网控制中心根据供电优先级将能量单元的能源分配给负荷单元。
8.根据权利要求7所述的分布式储能聚合***的控制方法，其特征在于，所述供电优先级由高到低依次为电脑机房、检修照明、空调、汽车充电桩。
9.根据权利要求5所述的分布式储能聚合***的控制方法，其特征在于，负荷单元中的储能变流器在电价低谷或者负荷单元中的光伏逆变器发电有富余时充电，在高峰电价时放电。
10.根据权利要求5所述的分布式储能聚合***的控制方法，其特征在于，微电网控制中心根据电网入口限制功率与光伏逆变器发电功率配置负荷单元运行功率，在电网限电与光伏逆变器发电不足时，储能变流器释放电池组存储电能，在电网限电解除或发电富余时，微网控制中心恢复负单元运行功率，储能变流器转为充电模式。
11.根据权利要求5所述的分布式储能聚合***的控制方法，其特征在于，信息采集装置采集各个电操开关入口电压和电流数据，当发现某一电操开关所连接的负荷单元中的负荷支路功率异常时，则微网控制中心控制该电操开关断开该负荷支路。
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