CN109038670A - 一种微电网及储能系统控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微电网及储能系统控制器，应用于配电网，所述配电网连接有储能系统、光伏、交流负载和柴油机，包括箱体和设置在箱体内的CPU，还包括：与所述CPU连接的采样插件、开入插件、开出插件和控制面板；所述控制面板设置在所述箱体上，包括人机操作界面，用于选择固化在所述CPU内的运行策略；所述运行策略包括交流微网并网运行策略、储能系统并网运行策略、交流微网离网运行策略、交流微网并网转主动离网策略、交流微网并网转被动离网策略、交流微网及储能系统离网转并网策略。本微电网及储能系统控制器，无需人工手动编程，操作简单，能够适用于技术水平落后的地区。

Description

一种微电网及储能系统控制器

技术领域

本发明涉及控制器技术领域，尤其涉及一种微电网及储能系统控制器。

背景技术

能源危机在当下越来越成为世界各国关注的焦点，由石化、煤炭等传统能源带来的环境污染和生态破坏越来越成为人类生存的挑战。因此，国内外风能、太阳能等清洁能源在整个能源的占比中将越来越大，但其中又存在清洁能源的稳定性不高等矛盾，解决这一矛盾必将引入储能技术，在未来国家也必将鼓励储能；另外储能系统的削峰填谷；电动汽车的发展；同时在诸如非洲这些落后地区、东南亚海岛地区等对于微电网系统以及储能系统的需求；这些因素都将引起微电网和储能技术的飞跃，随之而来的智能控制也将是重要的一环。

目前的主流控制器大多在EMS的框架下，采用可编程控制器根据实际需求在现场进行策略编写，它的优点是管理功能强大，逻辑策略可根据需求自由编写，具有一定的灵活性。但在某些特殊的场合一种大而全的控制器并不适用，其专业性较强。如果设备用于落后的非洲地区或偏远的山区以及海岛则更需要功能强大但操作简单的设备，而这些地区也正是控制器重要的应用场景。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种微电网及储能系统控制器，操作简单，能够适用于技术水平落后的地区。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种微电网及储能系统控制器，应用于配电网，所述配电网连接有储能系统、光伏、交流负载和柴油机，包括箱体和设置在箱体内的CPU，还包括：

与所述CPU连接的采样插件、开入插件、开出插件和控制面板；

所述控制面板设置在所述箱体上，包括人机操作界面，用于选择固化在所述CPU内的运行策略；所述运行策略包括交流微网并网运行策略、储能系统并网运行策略、交流微网离网运行策略、交流微网并网转主动离网策略、交流微网并网转被动离网策略、交流微网及储能系统离网转并网策略。

优选的，所述交流微网并网运行策略包括：

S101：微网运行软压板投入；

S102：判断光伏输出是否大于负载，如果否，执行S103；如果是，判断储能系统SOC是否小于充电设定值，如果是，光伏向储能系统充电，否则，光伏向配电网送电；

S103：判断储能系统SOC是否小于充电设定值，如果是，配电网向储能系统充电。

优选的，所述交流微网离网运行策略包括：

S201：微网运行压板投入，接收离网运行信号，设置储能系统SOCmax和SOCmin；

S202：判断光伏输出是否大于负载，如果否，执行S203；如果是，判断储能系统SOC是否小于SOCmax，如果是，光伏向储能系统充电，否则，限制光伏输出；

S203：判断储能系统SOC是否大于SOCmin，如果是，储能系统放电，否则，启动柴油机向储能系统充电。

优选的，所述交流微网并网转主动离网策略包括：

S301：启动主动离网；

S302：判断光伏输出是否大于负载，如果否，执行S303；如果是，限制光伏出力，发送命令至PCS由PQ转为VF，断开PCC；

S303：判断储能系统SOC是否大于SOCmin，如果否，执行S304,；如果是，限制光伏输出，发送命令至PCS由PQ转为VF，断开PCC，启动发电系统向配电网送电；

S304：判断储能系统输出是否大于负载，如果是，限制光伏输出，发送命令至PCS由PQ转为VF，断开PCC；如果不是，限制光伏输出，发送命令至PCS由PQ转为VF，断开PCC，启动柴油机向配电网送电。

优选的，所述交流微网并网转被动离网策略包括：

PCS将主动跳开PCC开关，并由PQ转VF，执行交流微电网运行策略。

优选的，所述交流微网及储能系统离网转并网策略包括：

输入并网信号，PCS接收并网信号后检测同期并执行同期操作；合上PCC，若在柴油机为主电源状态下同期成功后则停运柴油机，若在储能系统为主电源状态下同期成功后则将PCS由VF转PQ模式并向储能系统充电。

优选的，所述储能系统并网运行策略包括：

设置储能系统SOCmax和SOCmin，根据时间或功率进行充放电；

当时间T压板投入时，如果T为设定充电时段，检测储能系统SOC状态值，当SOC＜SOCmin时，配电网向储能系统充电；否则，储能不充电，同时处于禁放状态；

当T为设定放电时段，检测储能系统SOC状态值，当SOC＞SOCmin时，储能系统向配电网放电；否则，储能处于禁止放电状态，同时处于禁充状态；

当定功率P压板投入时，

当负载P为放电P设定值时，检测储能系统SOC状态值，当SOC＞SOCmin时，储能系统向配电网放电；否则，储能系统不放电，同时处于禁充状态；

当负载P＜放电P设定值时，检测储能系统SOC状态值，当SOC＜SOCmax时，配电网向储能系统充电；

当储能系统SOC≥SOCmax时，储储能系统处于不充不放状态。

本发明提出的微电网及储能系统控制器，通过在CPU内固话各种运行策略，从而能够通过控制器选择并运行对应的策略，无需人工手动编程，操作简单，能够适用于技术水平落后的地区。

附图说明

图1为本发明提出的微电网及储能系统控制器的应用场景单线示意图；

图2为本发明提出的微电网及储能系统控制器的结构示意图；

图3为交流微网并网运行策略流程图；

图4为储能系统并网运行策略流程图；

图5为交流微网离网运行策略流程图；

图6为交流微网并网转主动离网策略流程图；

图7为交流微网并网转被动离网策略流程图；

图8为交流微网及储能系统离网转并网策略流程图。

具体实施方式

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种微电网及储能系统控制器，应用于配电网，所述配电网连接有储能系统、光伏、交流负载和柴油机，包括箱体和设置在箱体内的CPU1，还包括：

与所述CPU1连接的采样插件2、开入插件3、开出插件4和控制面板5；

所述控制面板5设置在所述箱体上，包括人机操作界面，用于选择固化在所述CPU1内的运行策略；所述运行策略包括交流微网并网运行策略、储能系统并网运行策略、交流微网离网运行策略、交流微网并网转主动离网策略、交流微网并网转被动离网策略、交流微网及储能系统离网转并网策略。

其中，采样插件可接入2路电压和6路电流，开入插件接入16路信号，开出插件可输出8路信号，CPU可接入6路通信，电源插件可采用AC/DC220V。

本发明的基本原理是通过对于系统进线(若有)、光伏发电、负载、储能系统、柴油机交流电流以及母线电压的采集，从而进线并网或离网状态下的协调控制。其中包括并网状态下的实时监控、离网状态下的功率平衡、并离网切换时参与主动离网的控制(被动离网由PCS自动切换)、离网转并网时接收并网指令后控制PCS执行同期操作。

适用于光储柴多电源微网系统和独立的储能系统的控制，两种控制方式将通过装置软压板进行切换。当投入光储柴控制压板时将执行微电网策略(其中柴油机可选)，当投入储能系统时将执行储能系统策略。独立储能系统多用于削峰填谷以及调频弃风弃光的电量存储，将不参与孤网运行，充放电时间可自由整定，同时也将根据负荷大小情况实时调整，以达到充放电功率最优，从而满足最佳经济效益。

在本发明的一个优选实施例中，所述交流微网并网运行策略包括：

S101：微网运行软压板投入；

S102：判断光伏输出是否大于负载，如果否，执行S103；如果是，判断储能系统SOC是否小于充电设定值，如果是，光伏向储能系统充电，否则，光伏向配电网送电；

S103：判断储能系统SOC是否小于充电设定值，如果是，配电网向储能系统充电。

本实施例中，微网运行软压板投入，将执行并网运行策略。当光伏出力>负载且储能SOC<充电设定值时，向储能系统充电，反之则向配电网送电；当光伏出力<负载且储能SOC<充电设定值时，由配电网向储能系统充电。

在本发明的一个优选实施例中，所述交流微网离网运行策略包括：

S201：微网运行压板投入，接收离网运行信号，设置储能系统SOCmax和SOCmin；

S202：判断光伏输出是否大于负载，如果否，执行S203；如果是，判断储能系统SOC是否小于SOCmax，如果是，光伏向储能系统充电，否则，限制光伏输出；

S203：判断储能系统SOC是否大于SOCmin，如果是，储能系统放电，否则，启动柴油机向储能系统充电。

在本发明的一个优选实施例中，所述交流微网并网转主动离网策略包括：

S301：启动主动离网；

S302：判断光伏输出是否大于负载，如果否，执行S303；如果是，限制光伏出力，发送命令至PCS由PQ转为VF，断开PCC；

S303：判断储能系统SOC是否大于SOCmin，如果否，执行S304,；如果是，限制光伏输出，发送命令至PCS由PQ转为VF，断开PCC，启动发电系统向配电网送电；

S304：判断储能系统输出是否大于负载，如果是，限制光伏输出，发送命令至PCS由PQ转为VF，断开PCC；如果不是，限制光伏输出，发送命令至PCS由PQ转为VF，断开PCC，启动柴油机向配电网送电。

其中，交流微网并网转主动离网策略，根据控制需求，当启动主动离网时，控制器调节PCC点功率为最小，发PCS转换命令后发跳闸命令断开PCC开关。

在本发明的一个优选实施例中，所述交流微网并网转被动离网策略包括：

PCS将主动跳开PCC开关，并由PQ转VF，执行交流微电网运行策略。

在本发明的一个优选实施例中，所述交流微网及储能系统离网转并网策略包括：

输入并网信号，PCS接收并网信号后检测同期并执行同期操作；合上PCC，若在柴油机为主电源状态下同期成功后则停运柴油机，若在储能系统为主电源状态下同期成功后则将PCS由VF转PQ模式并向储能系统充电。

在本发明的一个优选实施例中，所述储能系统并网运行策略包括：

设置储能系统SOCmax和SOCmin，根据时间或功率进行充放电；

当时间T压板投入时，应用于削峰填谷，如果T为设定充电时段，检测储能系统SOC状态值，当SOC＜SOCmin时，配电网向储能系统充电；否则，储能不充电，同时处于禁放状态；

当T为设定放电时段，检测储能系统SOC状态值，当SOC＞SOCmin时，储能系统向配电网放电；否则，储能处于禁止放电状态，同时处于禁充状态；

当定功率P压板投入时，应用于容量管理场景(去掉峰值，降低容量费)

当负载P为放电P设定值时，检测储能系统SOC状态值，当SOC＞SOCmin时，储能系统向配电网放电；否则，储能系统不放电，同时处于禁充状态；

当负载P＜放电P设定值时，检测储能系统SOC状态值，当SOC＜SOCmax时，配电网向储能系统充电；

当储能系统SOC≥SOCmax时，储储能系统处于不充不放状态。

本发明提出的微电网及储能系统控制器，通过在CPU内固话各种运行策略，从而能够通过控制器选择并运行对应的策略，无需人工手动编程，操作简单，能够适用于技术水平落后的地区。

综上所述，本发明实施例至少可以实现如下效果：

在本发明实施例中，通过在CPU内固话各种运行策略，从而能够通过控制器选择并运行对应的策略，无需人工手动编程，操作简单，能够适用于技术水平落后的地区。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种微电网及储能系统控制器，应用于配电网，所述配电网连接有储能系统、光伏、交流负载和柴油机，其特征在于，包括箱体和设置在箱体内的CPU，还包括：

与所述CPU连接的采样插件、开入插件、开出插件和控制面板；

所述控制面板设置在所述箱体上，包括人机操作界面，用于选择固化在所述CPU内的运行策略；所述运行策略包括交流微网并网运行策略、储能系统并网运行策略、交流微网离网运行策略、交流微网并网转主动离网策略、交流微网并网转被动离网策略、交流微网及储能系统离网转并网策略。

2.如权利要求1所述的微电网及储能系统控制器，其特征在于，所述交流微网并网运行策略包括：

S101：微网运行软压板投入；

S102：判断光伏输出是否大于负载，如果否，执行S103；如果是，判断储能系统SOC是否小于充电设定值，如果是，光伏向储能系统充电，否则，光伏向配电网送电；

S103：判断储能系统SOC是否小于充电设定值，如果是，配电网向储能系统充电。

3.如权利要求1所述的微电网及储能系统控制器，其特征在于，所述交流微网离网运行策略包括：

S201：微网运行压板投入，接收离网运行信号，设置储能系统SOCmax和SOCmin；

S202：判断光伏输出是否大于负载，如果否，执行S203；如果是，判断储能系统SOC是否小于SOCmax，如果是，光伏向储能系统充电，否则，限制光伏输出；

S203：判断储能系统SOC是否大于SOCmin，如果是，储能系统放电，否则，启动柴油机向储能系统充电。

4.如权利要求1所述的微电网及储能系统控制器，其特征在于，所述交流微网并网转主动离网策略包括：

S301：启动主动离网；

S302：判断光伏输出是否大于负载，如果否，执行S303；如果是，限制光伏出力，发送命令至PCS由PQ转为VF，断开PCC；

S303：判断储能系统SOC是否大于SOCmin，如果否，执行S304,；如果是，限制光伏输出，发送命令至PCS由PQ转为VF，断开PCC，启动发电系统向配电网送电；

S304：判断储能系统输出是否大于负载，如果是，限制光伏输出，发送命令至PCS由PQ转为VF，断开PCC；如果不是，限制光伏输出，发送命令至PCS由PQ转为VF，断开PCC，启动柴油机向配电网送电。

5.如权利要求1所述的微电网及储能系统控制器，其特征在于，所述交流微网并网转被动离网策略包括：

PCS将主动跳开PCC开关，并由PQ转VF，执行交流微电网运行策略。

6.如权利要求1所述的微电网及储能系统控制器，其特征在于，所述交流微网及储能系统离网转并网策略包括：

输入并网信号，PCS接收并网信号后检测同期并执行同期操作；合上PCC，若在柴油机为主电源状态下同期成功后则停运柴油机，若在储能系统为主电源状态下同期成功后则将PCS由VF转PQ模式并向储能系统充电。

7.如权利要求1所述的微电网及储能系统控制器，其特征在于，所述储能系统并网运行策略包括：

设置储能系统SOCmax和SOCmin，根据时间或功率进行充放电；

当时间T压板投入时，如果T为设定充电时段，检测储能系统SOC状态值，当SOC＜SOCmin时，配电网向储能系统充电；否则，储能不充电，同时处于禁放状态；

当T为设定放电时段，检测储能系统SOC状态值，当SOC＞SOCmin时，储能系统向配电网放电；否则，储能处于禁止放电状态，同时处于禁充状态；

当定功率P压板投入时，

当负载P为放电P设定值时，检测储能系统SOC状态值，当SOC＞SOCmin时，储能系统向配电网放电；否则，储能系统不放电，同时处于禁充状态；

当负载P＜放电P设定值时，检测储能系统SOC状态值，当SOC＜SOCmax时，配电网向储能系统充电；

当储能系统SOC≥SOCmax时，储储能系统处于不充不放状态。