[发明专利]一种具有发电和负荷预测功能的微网控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统发电、供电、配电与用电环节，具体涉及的是一种基于工业以太网总线技术，具有平抑微网与公用配电网功率交换能力的具有发电和负荷预测功能的微网控制系统及控制方法。

背景技术

过去，风力发电、光伏发电等分布式发电技术多应用于公用电网难以覆盖的偏远地区。近年来，随着我国《可再生能源法》的实施，分布式发电的应用呈井喷态势涌现。由于风力发电、光伏发电所固有的随机波动性，使其难以在脱离公用电网支持的条件下高质量地运行。众所周知，电能作为一种特殊的商品，其生产与消费是同时完成，且在数量上必须完全匹配，否则将严重影响电能质量。因此在许多除照明外的生产、生活应用场合，为保证人身和用电设备安全，分布式电源不允许孤岛运行，限制了可再生能源利用率。

为此，业界提出一种微网系统技术，期望通过对储能设备的调节来满足分布式电源与负荷之间的供用电平衡，使得微网系统的电能质量在脱离公用电网的条件下也能得到保证。微网系统技术的突破，有望将我国可再生能源的利用程度推向一个崭新的高度。

目前，微网技术尚处于起步阶段，业界在微网系统控制器的设计原理与实现方式上各有不同，国内建成的微网试验或示范工程正在陆续增加，但普遍存在如下问题：一类问题是负荷过于平稳，或者负荷的变化幅度相对于微网系统内分布式电源和储能设备的调节能力来说明显偏低，这使得微网系统的配置和建设成本过高，投入的微网设备没有充分发挥其功能，技术的应用与推广受到限制；其原因可归结为微网系统控制策略过于简单粗糙，微网系统控制器能力过于薄弱，无法实现较为复杂的控制策略。另一类解决方案和工程实现能够很好地完成微网系统控制任务，设备功能也能得到充分发挥，但仍存在投资过大的问题，例如以现代大型电力系统调度自动化的核心平台——即数据采集和监控系统(SCADA)/能量管理系统(EMS)为基础开发微网系统控制器，固然能够取得良好的效果，但其成本很高，考虑到价格因素，我们更应设计出结构简化、效果明显、成本经济，便于推广的微网控制系统。

发明内容

本发明的目的是针对现有微网控制系统技术的不足，提供一种功能强大、稳定可靠、成本经济，便于推广，对发电和负荷具有预测功能的微网控制系统及控制方法。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的：

一种具有发电和负荷预测功能的微网控制系统，该微网控制系统包括有：微网环境监测仪、微网运行设备、工业以太网交换机以及微网控制器；微网控制器通过以太网口经工业以太网交换机或通过RS232接口通讯协议转换器与微网运行设备相连接进行双向通讯，该微网控制器通过RS-485串口接收微网环境监测仪上传的环境指标信息。

而且、所述微网控制器由研华工控机主板、英特尔微处理器、工业通讯卡构成；所述微网控制器通过通讯模块与微网运行设备进行通讯采集微网运行设备信息、输出控制指令信息。

而且、所述微网运行设备包括有：分布式发电电源并网逆变器、储能并网双向逆变器、微网内各种负荷的接触器与智能电表、无功补偿设备的接触器与智能电表、市电并网固态电子开关及智能电表。

而且、所述微网运行设备为使用接触器、固态电子开关接入微网的微网运行设备，所述的通讯协议转换器为RS-232协议转换器。

一种用于所述微网控制系统的微网通讯控制方法，该控制方法是由安装在微网控制器上的专用程序模块实现的，所述专用程序模块包括有通讯模块及数据库，所述专用程序模块还包括有：数据处理与存储模块、发电与负荷预测模块、控制逻辑判断与控制量计算模块、系统监控模块；其控制方法包括：

(1)、数据处理与存储模块以预设的固定采样率从通讯模块获取微网运行设备的状态信息、环境信息以及各种电量值；

(2)、数据处理与存储模块首先将上述获得的电量值进行处理，转换为有效值指标；然后计算出有功功率、无功功率、功率因数、微网频率运行指标；最后将上述采集得到的与加工处理得到的时间序列信息存储到数据库中；

(3)、发电与负荷预测模块接收数据处理与存储模块及数据库提供的微网系统的发电与负荷信息，根据发电与负荷的历史曲线、当前环境信息、当前用电时间段、当前各微网运行设备的发电量、负荷水平、备用容量条件，采用常规短期负荷预测方法，获得各微网运行设备应满足的功率实时控制目标，进而提交给控制逻辑判断与控制量计算模块；