一种可自动实现频率控制的微电网系统的监控装置的制造方法
【专利说明】-种可自动实现频率控制的微电网系统的监控装置 所属技术领域
[0001] 本发明设一种可自动实现频率控制的微电网系统的监控装置。
【背景技术】
[0002] 微电网（Micro-Grid)也译为微网，是一种新型网络结构，是一组微电源、负荷、储 能系统和控制装置构成的系统单元，能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可W与 外部电网并网运行，也可W孤立运行。
[0003] W风电和光伏发电为主的微电网作为超高压、远距离、大电网供电模式的补充，代 表着电力系统新的发展方向。风电机组的原动力为风能，风能由于风的间歇性和随机波动 性使得风电机组的发出的功率是间歇和波动的，该些波动性的风能接入系统会给电力系统 带来冲击。同时，由于风电机组为异步机，若不加W控制，在发出有功功率的同时，需要吸收 一定的无功功率，不利用系统的电压稳定。当风电渗透率较低时，该些影响不明显，随着风 电渗透率的提高，风能对电力系统的影响逐渐增大，在给电力系统带来经济效益的同时也 给电网的运行造成了一定的困难。
[0004] 在风电并网比重较大的电力系统中，由于风电场输出功率具有不完全可控性和预 期性，会在一定程度上改变原有电力系统潮流分布、线路输送功率及整个系统的惯量，从而 对电网的有功、无功功率平衡、频率及电压稳定产生了影响。当风电并网运行时，特别是独 立运行的小电网，电网建设相对薄弱，电网有功功率调节能力较小，风电并网带来的电网稳 定性问题更加明显。为了减少该种冲击，可W在风电机组和光伏电站联合发电的系统中配 置大规模储能系统联合运行。
[0005] 储能技术对微电网的实现有重要作用，其应用在很大程度上解决新能源发电的波 动性和随机性问题，有效提高间歇性微源的可预测性、确定性和经济性。此外，储能技术在 调频调压和改善系统有功、无功平衡水平，提高微电网稳定运行能力方面的作用也获得了 广泛研究和证明。在风电渗透率较高的电力系统中，电力系统出现频率及电压变化时，要求 风储集群对电力系统稳定性和电能质量的实时性较强，必须根据电力系统的实时状态，充 分考虑到风储集群的调节能力，才能保证电力系统的可靠与经济运行。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种可自动实现频率控制的微电网系统的监控装置，该微电网系统的 监控装置可预测微电网中的发电设备的发电功率和微电网中的负载变化，可追踪大电网频 率、电压信息，实时获取大电网调度指令，实时检测的蓄电池模块电池容量，能制定和实施 最适宜的控制策略，保障微电网在并网时按照大电网的需求参与大电网的频率调节和电压 调节，并尽量提升储能系统的安全性和使用寿命。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提供一种可自动实现频率控制的微电网系统的监控装 置，该监控装置包括：
[000引风力发电发电设备监控模块，用于实时监控风力发电设备，并对风力发电设备的 发电功率进行预测；
[0009] 光伏发电设备监控模块，用于实时监控光伏发电设备，并对光伏发电设备的发电 功率进行预测；
[0010] 储能系统监控模块，可实时监控蓄电池模块的SOC和DC/DC双向变换器；
[0011] 大电网联络模块，用于实时从大电网调控中屯、获知大电网的运行情况W及相关调 度信息；
[0012] 调频调压模块，包括调频模块、调压模块与协同控制模块；
[0013] 负载监控模块，用于实时监控储能电站内的负载；
[0014] 中控模块，用于确定微电网的运行策略，并向上述监控装置中的各模块发出指令， W执行该运行策略；
[0015] 总线模块，用于该监控装置的各个模块的通信联络。
[0016] 优选的，调频模块包括风电机组功率备用模块、调频需求功率判定部分及调频功 率分配模块；调压模块包括调压需求功率判定部分及调压功率分配模块；协同控制模块包 括风电机组有功功率和无功功率输出参考值确定模块、光伏发电设备功率输出参考值确定 模块及储能系统有功功率、无功功率输出参考值确定模块。
[0017] 优选的，所述的调频模块和调压模块分别用于确定电力系统的频率及电压需求， 判断风储集群进行电力系统电能质量调节时需求的有功功率及无功功率数值，考虑到风储 集群容量限制及风电机组励磁限制，根据实际工况，通过协同控制模块最终确定风电机组 及储能装置的有功功率和无功功率的实际输出。
[001引优选的，光伏发电设备监控模块至少包括光伏发电设备电压、电流检测设备、光强 及温度检测设备。
[0019] 优选的，所述光伏发电设备监控模块实时获取光伏发电设备的运行数据，并存储 数据。
[0020] 优选的，所述风力发电设备监控模块至少包括风力发电设备电压、电流及频率检 测设备，风速检测设备。
[0021] 优选的，所述风力发电设备监控模块实时获取风力发电设备的运行数据，并存储 数据。
[0022] 优选的，储能系统监控模块至少包括蓄电池端电压、电流、SOC获取设备W及温度 检测设备。
[0023] 优选的，所述SOC获取设备包括；第一获取模块，用于获取电池的工作状态；第一 确定模块，用于根据电池的工作状态确定用于估算电池荷电状态的估算方法；计算模块，用 于按照估算方法计算电池处于不同的工作状态下的电池荷电状态值。
[0024] 优选的，第一确定模块包括：第一确定子模块，用于在获取到的工作状态为静止状 态的情况下，确定估算方法为第一估算方法，其中，第一估算方法包括开路电压法；第二确 定子模块，用于在获取到的工作状态为恢复状态的情况下，确定估算方法为第二估算方法； 第=确定子模块，用于在获取到的工作状态为充放电状态的情况下，确定估算方法为第= 估算方法，其中，第=估算方法包括卡尔曼滤波法。
[0025] 本发明的微电网的监控装置具有如下优点；（1)准确预测风力发电设备和光伏发 电设备的输出功率变化情况；(2)自动追踪大电网的频率变化和电压变化，实时确定大电 网对微电网系统参与调频调压的需求；(3)控制策略兼顾配大电网调度要求和微电网系统 运行情况，可同时为大电网提供有功功率和无功功率，满足大电网的调度需求和微电网内 部负载需求的同时，可有效抑制微电网对大电网造成的电压和频率的冲击，兼顾了供电可 靠性，保障微电网的安全性，延长了微电网内设备的使用寿命。
【附图说明】
[0026] 图1示出了本发明的一种可自动实现频率控制的微电网系统及其监控装置的框 图；
[0027] 图2示出了本发明的微电网系统的运行及监控方法。
【具体实施方式】
[0028] 图1是示出了本发明的一种具有可平抑功率波动的储能系统的微电网10,该微电 网10包括；光伏发电设备12、储能系统13、风力发电设备14、用于将微电网10与大电网20 连接和隔离的AC/DC双向换流模块一 16、直流母线、用于连接光伏发电设备12和直流母线 的AC/DC双向换流模块二15、负载17W及监控装置11。
[0029] 参见图1，该储能系统13包括蓄电池模块131、与上述直流母线连接的双向DC/DC 变换器132。
[0030] 该监控装置11包括；光伏发电设备监控模块114,用于实时监控电池储能系统10 中的光伏发电设备12,并对光伏发电设备12的发电功率进行预测；储能系统监控模块115， 用于实时监控储能系统131中的蓄电池模块131和DC/DC双向换能器132 ;大电网联络模 块11