一种用于风光储微网系统的能量管理控制器技术方案

本发明专利技术公开了一种用于风光储微网系统的能量管理控制器，该能量管理控制器包括能量管理监控系统、发电与储能系统、厂区负荷、配电及保护系统、数据采集系统、远程调度与监控系统，能够使能量管理系统、远程客户端以及电网调度中心及时获取该微网系统内的风光储设备实时工作数据、以及系统配电参数，便于实现整个微网系统的并网输出功率被厂区负荷消耗，并接受能量管理系统以及电网的分层调配，减小厂区用电成本，同时满足风光储微网系统的长期稳定并网运行。

【技术实现步骤摘要】
-种用于风光储微网系统的能量管理控制器
本专利技术属于电力系统分布式发电微网系统的
，涉及一种用于风光储微网 系统的能量管理控制器。
技术介绍
在过去的几十年，电网规模不断扩大，已逐步发展成集中发电、远距离输电的超大 互联网络系统。但远距离输电的不断增大、使得受端电网对外来电力的依赖程度不断提高， 电网运行的稳定性和安全性趋于下降，而且难于满足多样化供电需求。另一方面，对全球常 规能源的逐渐枯竭、环境污染等问题的担忧却日益突显。鉴于此，环保、高效和灵活的分布 式发电广受青睐。 分布式发电一般是指将相对小型的发电装置(一般50MW以下）分散布置在用户/ 负荷现场、或邻近地点，从而实现发电供能的方式。分布式发电具有位置灵活、分散的特点， 极好地适应了分散电力需求和资源分布，延缓了输配电网升级换代所需的巨额投资；与大 电网互为备用，也使供电可靠性得以改善；一般还具有污染少、能源利用效率高的优势。 近年来，采用的风光储微网系统包括有至少一台风力发电机组、至少一台光伏发 电机组、至少一台锂电池的储能装置，以及对应的配电系统。其中，风力发电机组、光伏发电 机组、储能装置通过变流系统连接至交流母线，与大电网相连，同时，大电网上还连接有厂 区负荷。这种系统采用了大量先进快速的电力电子变流技术、多种新型能源和多样化的储 能装置等，具有能源高效利用、提高经济效益、改善环境效益等优势，但也带来了许多与电 力系统完全不同的特点，如分布式发电单元种类繁多，响应快，过载能力差，控制困难；潮流 双向流动，原有的继电保护装置必须更新；能源特点不一，经济优化复杂等；因此，微网稳 定优化运行不仅依赖于先进的单元级分布式发电单元控制，还依赖于高效的系统集成控制 和能量管理技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种适用于大型工厂的风光储微网系统的能量管理控制器， 能够使能量管理系统、远程客户端以及电网调度中心及时获取该微网系统内的风光储设备 实时工作数据、以及系统配电参数，便于实现整个微网系统的并网输出功率被厂区负荷消 耗，并接受能量管理系统以及电网的分层调配，减小厂区用电成本，同时满足风光储微网系 统的长期稳定并网运行。 为此，本专利技术采用以下技术方案： 一种用于风光储微网系统的能量管理控制器，其特征在于：包括能量管理监控系统、发 电与储能系统、厂区负荷、配电及保护系统、数据采集系统、远程调度与监控系统，其中，能 量管理监控系统通过网络交换机和发电与储能系统、配电及保护系统、数据采集系统建立 通讯连接，能量管理监控系统通过远程调度与监控系统对发电与储能系统、厂区负荷、配电 及保护系统、数据采集系统进行远程调度和监控； 所述能量管理监控系统根据当前风光储微网系统的主要开关如：高压母线开关、风力 发电机组并网开关、光伏发电机组并网开关以及储能装置并网开关的切并状态以及功率控 制使能标志位的不同，执行对应的主控制流程或者故障处理流程，确定风光储微网系统内 各电源及负荷不同工况下，均能达到对微网内功率的有效控制，确保功率流向满足要求； 为了不影响厂区内重要负载正常工作，根据厂区工况不同，实际为厂区负荷功率 Pload，当能量管理监控系统检测到电网输入有功功率P1小于设定阈值时，立即降低风力 发电机组和光伏发电机组的出力，其中：当风力发电机组和光伏发电机组的出力降低至0 时，电网输入有功功率P1仍然小于设定阈值时切除风光储微网系统。 除风力发电机组、光伏发电机组、储能装置外，所述能量管理控制器通过电力继保 装置检测厂区电网进线点、风光储微网系统接入点、风光储微网系统低压母线的电能、电 压、电流、频率、有功、无功、功率因数等，还要检测风力发电机组、光伏发电机组、储能装置 的发电量，并将检测到的信号通过以太网方式输入能量管理监控系统，通过并网控制逻辑 对风光储各单元进行启、停、功率控制；另外，在厂区电网进线点安装有逆功率保护器，防止 因风光储实验系统发电量大于厂区负荷而导致的电能逆流现象。 所述发电与储能系统包括有至少一台风力发电机组、至少一台光伏发电机组、至 少一台锂电池的储能装置；风力发电机组、光伏发电机组、储能装置均通过变流系统连接至 交流母线，再与大电网相连，大电网上连接厂区负荷； 所述厂区负荷包括厂房生产负荷和生活区负荷； 所述配电及保护系统用于保护功率流向和风光储微网系统并网开关，使得发电与储能 系统发出的有功功率仅流入交流母线上的负荷，并保护在出现逆功率情况时，跳开风光储 微网系统电网连接开关，以防止风光储微网系统向电网倒送电； 所述数据采集系统用于模拟信号和数字信号，其中模拟信号包括发电与储能系统各发 电设备的电信号、厂区负荷各点的电信号，数字信号来自于风光储微网系统内各断路器的 通断状态或保护装置的动作状态； 所述远程调度与监控系统是利用远程页面建立远程调度和监控工作站实现。 根据所述用于风光储微网系统的能量管理控制器，其特征在于控制原理如下： 1) 风光储系统的发电功率小于厂区负荷功率，以电网输入有功功率P1为参考信号，根 据负荷功率Pload动态调整风光储系统的发电功率P3,满足电网输入有功功率P1大于设定 阈值的要求； 2) 光伏发电按照MPPT运行； 3) 风力发电最大功率的上限值为Pwind-max由风光储系统的发电功率P3、光伏发电功 率、储能充放电功率等计算获得，当风电机组发电功率Pwind < Pwind-max时，风电机组按 照MPPT运行，当风电机组发电功率Pwind彡Pwind-max时，风电机组按照Pwind-max恒功 率运行； 4) 储能装置依据平抑算法平抑风光输出波动以及削峰填谷算法回收及供应负载需要。 根据所述用于风光储微网系统的能量管理控制器，其特征在于该系统控制风光储 微网系统的并网控制流程如下： a)紧急停机、脱网停机，控制室由UPS供电；安全停机后，依次闭合风光储微网系统接 入开关、10Kv/690V低压侧母线开关，系统重新上电，中央控制器初始化，判断是否到手动操 作； b)判断厂区是否禁止启动风光储系统； C)在并网运行模式下，检测电网点输出有功功率P1 ;判断是否为工作时间，当工作时 间时，判断电网输入有功P1是否大于设定阈值，满足条件，储能装置根据设定选择依据平 抑算法平抑风光输出波动或削峰填谷算法回收及供应负载需要； d) 当在工作时间时，判断电网输入有功P1是否大于设定阈值； e) Pl大于设定阈值，风光储各单元控制器带电初始化，设定风电机组最大输出功率上 限为Pwind-max由风光储系统的发电功率P3、光伏发电功率、储能充放电功率等计算获得； f) 监控系统向风电机组控制器传送Pwind-max指令，判断风电机组是否接收 Pwind-max ； g) 风电机组接收Pwind-max,进入风电机组控制系统，等待风电机组并网条件，满足条 件，闭合风电机组开关；同时，光伏运行在常规工作状态，等待光伏并网条件，满足条件，闭 合光伏开关； h) 当风力发电、光伏发电并网运行时，设置储能装置运行在并网工作模式，等待储能并 网条件，闭合储能装置开关； i) 风光储并网运行，检测电网点输出有功功率P1、风光储本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于风光储微网系统的能量管理控制器，其特征在于：包括能量管理监控系统、发电与储能系统、厂区负荷、配电及保护系统、数据采集系统、远程调度与监控系统，其中，能量管理监控系统通过网络交换机和发电与储能系统、配电及保护系统、数据采集系统建立通讯连接，能量管理监控系统通过远程调度与监控系统对发电与储能系统、厂区负荷、配电及保护系统、数据采集系统进行远程调度和监控；所述能量管理监控系统根据当前风光储微网系统的切并状态以及功率控制使能标志位的不同，执行对应的主控制流程或者故障处理流程，确定风光储微网系统内各电源及负荷不同工况下，均能达到对微网内功率的有效控制，确保功率流向满足要求；所述能量管理控制器通过电力继保装置检测厂区电网进线点、风光储微网系统接入点、风光储微网系统低压母线的电能、电压、电流、频率、有功、无功、功率因数一系列信号，还要检测风力发电机组、光伏发电机组、储能装置的发电量信号，并将检测到的信号通过以太网方式输入能量管理监控系统，通过并网控制逻辑对风光储各单元进行启、停、功率控制；同时，厂区电网进线点处安装有逆功率保护器；所述发电与储能系统包括有至少一台风力发电机组、至少一台光伏发电机组、至少一台锂电池的储能装置；风力发电机组、光伏发电机组、储能装置均通过变流系统连接至交流母线，再与大电网相连，大电网上连接厂区负荷；所述厂区负荷包括厂房生产负荷和生活区负荷；所述配电及保护系统用于保护功率流向和风光储微网系统并网开关，使得发电与储能系统发出的有功功率仅流入交流母线上的负荷，并保护在出现逆功率情况时，跳开风光储微网系统电网连接开关，以防止风光储微网系统向电网倒送电；所述数据采集系统用于模拟信号和数字信号，其中模拟信号包括发电与储能系统各发电设备的电信号、厂区负荷各点的电信号，数字信号来自于风光储微网系统内各断路器的通断状态或保护装置的动作状态；所述远程调度与监控系统是利用远程页面建立远程调度和监控工作站实现。...

【技术特征摘要】
1. 一种用于风光储微网系统的能量管理控制器，其特征在于：包括能量管理监控系 统、发电与储能系统、厂区负荷、配电及保护系统、数据采集系统、远程调度与监控系统，其 中，能量管理监控系统通过网络交换机和发电与储能系统、配电及保护系统、数据采集系统 建立通讯连接，能量管理监控系统通过远程调度与监控系统对发电与储能系统、厂区负荷、 配电及保护系统、数据采集系统进行远程调度和监控； 所述能量管理监控系统根据当前风光储微网系统的切并状态以及功率控制使能标志 位的不同，执行对应的主控制流程或者故障处理流程，确定风光储微网系统内各电源及负 荷不同工况下，均能达到对微网内功率的有效控制，确保功率流向满足要求； 所述能量管理控制器通过电力继保装置检测厂区电网进线点、风光储微网系统接入 点、风光储微网系统低压母线的电能、电压、电流、频率、有功、无功、功率因数一系列信号， 还要检测风力发电机组、光伏发电机组、储能装置的发电量信号，并将检测到的信号通过以 太网方式输入能量管理监控系统，通过并网控制逻辑对风光储各单元进行启、停、功率控 制； 同时，厂区电网进线点处安装有逆功率保护器； 所述发电与储能系统包括有至少一台风力发电机组、至少一台光伏发电机组、至少一 台锂电池的储能装置；风力发电机组、光伏发电机组、储能装置均通过变流系统连接至交流 母线，再与大电网相连，大电网上连接厂区负荷； 所述厂区负荷包括厂房生产负荷和生活区负荷； 所述配电及保护系统用于保护功率流向和风光储微网系统并网开关，使得发电与储能 系统发出的有功功率仅流入交流母线上的负荷，并保护在出现逆功率情况时，跳开风光储 微网系统电网连接开关，以防止风光储微网系统向电网倒送电； 所述数据采集系统用于模拟信号和数字信号，其中模拟信号包括发电与储能系统各发 电设备的电信号、厂区负荷各点的电信号，数字信号来自于风光储微网系统内各断路器的 通断状态或保护装置的动作状态； 所述远程调度与监控系统是利用远程页面建立远程调度和监控工作站实现。2. 根据权利要求1所述的一种用于风光储微网系统的能量管理控制器，其特征在于： 根据厂区工况不同，实际为厂区负荷功率Pload，当能量管理监控系统检测到电网输入有功 功率P1小于设定阈值时，立即降低风力发电机组和光伏发电机组的出力，其中：当风力发 电机组和光伏发电机组的出力降低至0时，电网输入有功功率P1仍然小于设定阈值时切除 风光储微网系统。3. 根据权利要求1所述的一种用于风光储微网系统的能量管理控制器，其特征在于： 所述能量管理监控系统的调度指令送至发电与储能系统的发电设备，同时定时读取发电与 储能系统的发电设备的运行参数；能量管理监控系统将根据风光储微网系统负荷情况以及 当前各发电设备进行协调调度控制。4. 根据权利要求1所述的一种用于风光储微网系统的能量管理控制器，其特征在于： 所述发电与储能系统的发电设备接入方式为：风力发电机通过降压变压器与低压母线连 接，光伏发电组接至低压母线。5. 根据权利要求1所述的一种用于风光储微网系统的能量管理控制器，其特征在于： 在风光储微网系统的进线断路器侧装设带方向性的功率继电器，功率继电器用于判断功率 方向，功率继电器的电流来自于风光储微网系统开关柜进线断路器处的电流，功率继电器 的电压来自于发电与储能系统的进线断路器处的进线电压；当出现风光储微网系统向电网 倒送电的逆功率情况时，逆功率保护动作，断开发电与储能系统。6. 根据权利要求1所述的一种用于风光储微网系统的能量管理控制器，其特征在于： 在风光储微网系统并网开关处装设逆功率保护装置，当出现逆功率情况时，跳开风光储微 网系统与系统相连的开关，防止风光储微网系统向电网倒送电。7. 根据权利要求1所述的一种用于风光储微网系统的能量管理控制器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘征宇，田军，唐健，于海坤，舒军，吴建东，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51