中國儲能網(wǎng)訊：摘要：本發(fā)明公開的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)及控制方法，屬于電力系統(tǒng)新能源發(fā)電領(lǐng)域。本發(fā)明公開的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，包括電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網(wǎng)控制器、智能直流微電網(wǎng)連接功率電路、智能直流微電網(wǎng)通信總線、智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊、監(jiān)控模塊。本發(fā)明還公開用于上述的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的控制方法，以及用于上述的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)即插即用的控制方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是實現(xiàn)充分發(fā)揮微電網(wǎng)分布式控制的優(yōu)點，從而提高微電網(wǎng)可靠性，并改善微電網(wǎng)雙向信息通訊能力和系統(tǒng)可擴展性。
申請人：北京理工大學
發(fā)明人：馬中靜 陸志成 段宏 邵云峰 楊楠 汪小娟
1 .一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于：包括電源模塊(1)、負荷模塊(2)、儲能模塊(3)、并網(wǎng)控制器(4)、智能直流微電網(wǎng)連接功率電路(5)、智能直流微電網(wǎng)通信總線(6)、智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊、監(jiān)控模塊(7);所述的電源模塊(1)、負荷模塊(2)、儲能模塊(3)、并網(wǎng)控制器(4)、智能直流微電網(wǎng)連接功率電路(5)、智能直流微電網(wǎng)通信總線(6)、智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊、監(jiān)控模塊(7)數(shù)量為一個及以上;
所述的電源模塊(1)用于向智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)提供電能，包括分布式電源(11)及與其相連的最大功率跟蹤器(12);所述的最大功率跟蹤器(12)集成有電壓電流傳感器模塊、微控制器模塊、CAN總線通信模塊和故障處理模塊;
所述的負荷模塊(2)包括負荷(21)、變換器(22)，變換器(22)與負荷(21)相連;所述的變換器(22)集成有電壓電流傳感器模塊、微控制器模塊、CAN總線通信模塊和故障處理模塊;所述的負荷(21)指任選不可控負荷或可控負荷之一，所述的變換器(22)指任選DC/DC變換器或DC/AC變換器之一;
所述的儲能模塊(3)用于通過電能儲存或釋放調(diào)節(jié)智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)功率平衡，包括蓄電池(31)、超級電容(31)等儲能裝置和雙向DC/DC變換器(32)，雙向DC/DC變換器(32)分別與蓄電池、超級電容等儲能裝置相連;所述的雙向DC/DC變換器(32)集成有電壓電流傳感器模塊、微控制器模塊、CAN總線通信模塊和故障處理模塊;
所述的并網(wǎng)控制器(4)選用雙向DC/AC控制器，用于調(diào)節(jié)直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的功率平衡，并且用于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)或孤島運行狀態(tài)的控制;所述的雙向DC/AC控制器集成有電壓電流傳感器模塊、微控制器模塊、CAN總線通信模塊和故障處理模塊;
所述的智能直流微電網(wǎng)連接功率電路(5)用于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)電源模塊(1)、負荷模塊(2)、儲能模塊(3)和并網(wǎng)控制器(4)之間的連接，并用于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)電源模塊(1)、負荷模塊(2)、儲能模塊(3)和并網(wǎng)控制器(4)之間的電能傳輸;
所述智能直流微電網(wǎng)通信總線(6)用于電源模塊(1)、負荷模塊(2)、儲能模塊(3)、并網(wǎng)控制器(4)、智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊和監(jiān)控模塊(7)之間的高速雙向信息通信;
所述智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊用于預測和優(yōu)化電源模塊(1)、負荷模塊(2)和儲能模塊(3)運行狀態(tài);所述智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊使用預測和優(yōu)化算法得到實時控制指令和預測控制指令，并通過智能直流微電網(wǎng)通信總線(6)發(fā)送給電源模塊(1)、負荷模塊(2)和儲能模塊(3);所述監(jiān)控模塊(7)包括監(jiān)控硬件和監(jiān)控軟件，硬件根據(jù)使用需求任意選擇PC機或者服務(wù)器;軟件包括智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊算法和智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)控人機交互軟件平臺。
2.如權(quán)利要求1所述的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于：所述的最大功率跟蹤器(12)、變換器(22)、雙向DC/AC控制器和雙向DC/DC變換器(32)均集成有電壓電流感器模塊、微控制器模塊、故障處理模塊，用于直流微電網(wǎng)電能質(zhì)量控制、故障動作等暫態(tài)控制，充分發(fā)揮智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)分布式控制的優(yōu)勢，并且能夠提高直流微電網(wǎng)可靠性;所述的最大功率跟蹤器(12)、變換器(22)、雙向DC/AC控制器和雙向DC/DC變換器(32)均集成有CAN總線通信模塊，集成的CAN總線通信模塊通過直流微電網(wǎng)通信總線(6)相連接，能夠改善智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的雙向信息通信能力和系統(tǒng)的擴展性;所述智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊生成的優(yōu)化指令包括實時指令和預測指令;通信正常時，智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)根據(jù)實時指令運行;當通信故障時，智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)能根據(jù)預測指令繼續(xù)運行，改善傳統(tǒng)直流微電網(wǎng)可靠性。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于：所述CAN總線通信模塊主動與監(jiān)控模塊(7)校對時鐘，所有的最大功率跟蹤器(12)、變換器(22)、雙向DC/AC控制器(4)和雙向DC/DC變換器(32)與監(jiān)控模塊保持時鐘一致;同時CAN總線通信具有良好的雙向通信能力、簡單易擴展，有利于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的雙向信息通信和系統(tǒng)的擴展。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于：所述智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊用于生成控制直流微電網(wǎng)潮流優(yōu)化的預測優(yōu)化指令和實時優(yōu)化指令;所述潮流優(yōu)化基于日用電價格最低的優(yōu)化算法，達到用電價格最低的目的，或者優(yōu)選基于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)運行總損耗最小的優(yōu)化算法，達到節(jié)約能源，提高能源利用率的目的。
5.如權(quán)利要求1或2所述的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于：還包括過壓保護裝置、過流保護裝置和短路保護裝置。
6.用于權(quán)利要求1至5任意一項所述的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：包括如下步驟，步驟一：智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊獲取外部信息和智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的電源模塊(1)、負荷模塊(2)、儲能模塊(3)和并網(wǎng)控制器的模塊運行實時信息;
步驟二：智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊使用預測和優(yōu)化控制算法生成預測優(yōu)化指令和實時優(yōu)化指令，并通過CAN總線通信模塊下發(fā)給電源模塊(1)、負荷模塊(2)和儲能模塊(3);CAN總線通信具有良好的雙向通信能力、簡單易擴展，有利于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的雙向信息通信和系統(tǒng)的擴展;
步驟三：檢測智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信狀態(tài);智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信正?？捎脮r，電源模塊(1)、負荷模塊(2)和儲能模塊(3)接受并執(zhí)行實時控制指令，同時接收并存儲預測控制指令;智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信異常時，電源模塊(1)、負荷模塊(2)和儲能模塊(3)提取已儲存的預測控制指令，并按照預測控制指令運行，同時報警并等待通信恢復;智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信異常使用已儲存的預測控制指令能夠提高智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性;
步驟四：電源模塊(1)、負荷模塊(2)、儲能模塊(3)和并網(wǎng)控制器分別在實時控制指令的控制下獨立運行，實現(xiàn)分布式控制的優(yōu)點，能夠提高智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性;
步驟五：電源模塊(1)、負荷模塊(2)、儲能模塊(3)和并網(wǎng)控制器自身集成的電壓電流傳感器測量得到模塊運行實時信息，并傳輸給智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊;
步驟六：重復上述步驟一到步驟五，使智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)持續(xù)可靠、高效和安全地運行。
7.如權(quán)利要求6所述的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：所述的并網(wǎng)控制器不接受智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊的控制信息而獨立運行，用于補償因為計算誤差和外部擾動引起的功率不平衡，并用于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)運行狀態(tài)或孤島運行狀態(tài)的控制。
8.如權(quán)利要求6所述的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)的控制方法，其特征在于：所述的智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊使用預測和優(yōu)化控制算法優(yōu)選基于日用電價格最低 的優(yōu)化算法，達到用電價格最低的目的，或者優(yōu)選基于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)運行總損耗最小的優(yōu)化算法，達到節(jié)約能源，提高能源利用率的目的。
9.如權(quán)利要求6所述的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：所述的電源模塊(1)、負荷模塊(2)、儲能模塊(3)具有即插即用(Plug-and-Play)功能。
10.如權(quán)利要求9所述的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：實現(xiàn)即插即用(Plug-and-Play)的控制方法包括如下步驟，
步驟1：新接入的模塊接入上述的智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，包括功率電路的接入和通信電路的接入;
步驟2：控制器對CAN總線通信進行初始化，配置CAN總線通訊節(jié)點模塊的地址，特征碼信息;
步驟3：新接入的模塊主動向監(jiān)控模塊(7)發(fā)送時鐘校對請求，并下一周期接受監(jiān)控模塊(7)的時鐘信息，完成與監(jiān)控模塊(7)的時鐘校對，保持整個智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)時鐘一致;
步驟4：新接入的模塊向智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊發(fā)送設(shè)備信息;
步驟5：新接入的模塊進行功率電路初始化，完成故障繼電器開關(guān)自檢和電容預充電;
步驟6：基本初始化完成后，開始接受預測控制指令和實時控制指令;
步驟7：新接入的模塊按照控制指令運行;
步驟8：重復步驟6和步驟7，新接入的設(shè)備進入正常運行狀態(tài)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)新能源發(fā)電領(lǐng)域，微電網(wǎng)系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)
微電網(wǎng)系統(tǒng)主要包括電源模塊、負荷模塊、儲能模塊和必要的通信與控制模塊組成。微電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)電單元多使用清潔的可再生能源，符合國家智能電網(wǎng)戰(zhàn)略的要求，因此發(fā)展十分迅速。微電網(wǎng)與傳統(tǒng)大電網(wǎng)相比，具有低電壓、低成本、低污染、高效率的特點。并且微電網(wǎng)可以并網(wǎng)運行和孤島運行，能夠改善能源結(jié)構(gòu)，提高能源利用率。同時相比于交流微電網(wǎng)而言，直流微電網(wǎng)具有結(jié)構(gòu)簡單，控制方便等優(yōu)點，具有更大的發(fā)展?jié)摿Α?
直流微電網(wǎng)是分布式電源模塊及相關(guān)負荷模塊、儲能模塊按照一定拓撲結(jié)構(gòu)(如總線結(jié)構(gòu)、環(huán)形母線結(jié)構(gòu)等)組成的網(wǎng)絡(luò)，但是目前的直流微電網(wǎng)多采用集中控制的方法，無法凸顯直流微電網(wǎng)分布式的特點。并且集中式控制依賴于可靠的信息通信技術(shù)，但目前的直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信技術(shù)的可靠性不足以滿足微電網(wǎng)長期穩(wěn)定運行的需求。
國家智能電網(wǎng)戰(zhàn)略同時要求實現(xiàn)高速的雙向信息通信。目前大部分直流微電網(wǎng)平臺多采用RS232或者RS485串行總線。RS232和RS485都有一些明顯的缺點，包括通信距離短、總線利用率低、不易擴展等。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有直流微電網(wǎng)的集中控制和通信技術(shù)造成的直流微電網(wǎng)可靠性不高的問題，以及直流微電網(wǎng)雙向信息通信能力弱和系統(tǒng)擴展性差的問題。本發(fā)明公開的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)及控制方法，要解決的技術(shù)問題是實現(xiàn)充分發(fā)揮微電網(wǎng)分布式控制的優(yōu)點，從而提高微電網(wǎng)可靠性，并改善微電網(wǎng)雙向信息通訊能力和系統(tǒng)可擴展性。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。
本發(fā)明公開的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，包括電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網(wǎng)控制器、智能直流微電網(wǎng)連接功率電路、智能直流微電網(wǎng)通信總線、智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊、監(jiān)控模塊。所述的電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網(wǎng)控制器、智能直流微電網(wǎng)連接功率電路、智能直流微電網(wǎng)通信總線、智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊、監(jiān)控模塊在一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)中數(shù)量為一個及以上。
所述的電源模塊用于向智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)提供電能，包括分布式電源及與其相連的最大功率跟蹤器。所述的最大功率跟蹤器集成有電壓電流傳感器模塊、微控制器模塊、CAN總線通信模塊和故障處理模塊。
所述的負荷模塊包括負荷、變換器，變換器與負荷相連。所述的變換器集成有電壓電流傳感器模塊、微控制器模塊、CAN總線通信模塊和故障處理模塊。所述的負荷指任選不可控負荷或可控負荷之一，所述的變換器指任選DC/DC變換器或DC/AC變換器之一。
所述的儲能模塊用于通過電能儲存或釋放調(diào)節(jié)智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)功率平衡，包括蓄電池、超級電容等儲能裝置和雙向DC/DC變換器，雙向DC/DC變換器分別與蓄電池、超級電容等儲能裝置相連。所述的雙向DC/DC變換器集成有電壓電流傳感器模塊、微控制器模塊、CAN總線通信模塊和故障處理模塊。
所述的并網(wǎng)控制器可選用雙向DC/AC控制器，用于調(diào)節(jié)直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的功率平衡，并且用于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)或孤島運行狀態(tài)的控制。所述的雙向DC/AC控制器集成有電壓電流傳感器模塊、微控制器模塊、CAN總線通信模塊和故障處理模塊。
所述的智能直流微電網(wǎng)連接功率電路用于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)電源模塊、負荷模塊、儲能模塊和并網(wǎng)控制器之間的連接，并用于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)電源模塊、負荷模塊、儲能模塊和并網(wǎng)控制器之間的電能傳輸。
所述智能直流微電網(wǎng)通信總線用于電源模塊、負荷模塊、儲能模塊、并網(wǎng)控制器、智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊和監(jiān)控模塊之間的高速雙向信息通信。
所述智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊用于預測和優(yōu)化電源模塊、負荷模塊和儲能模塊運行狀態(tài)。所述智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊使用預測和優(yōu)化算法得到實時控制指令和預測控制指令，并通過智能直流微電網(wǎng)通信總線發(fā)送給電源模塊、負荷模塊和儲能模塊。
所述監(jiān)控模塊包括監(jiān)控硬件和監(jiān)控軟件，硬件根據(jù)使用需求任意選擇PC機或者服務(wù)器;軟件包括智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊算法和智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)控人機交互軟件平臺。
所述的最大功率跟蹤器、變換器、雙向DC/AC控制器和雙向DC/DC變換器均集成有電壓電流感器模塊、微控制器模塊、故障處理模塊，用于直流微電網(wǎng)電能質(zhì)量控制、故障動作等暫態(tài)控制，充分發(fā)揮智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)分布式控制的優(yōu)勢，并且能夠提高直流微電網(wǎng)可靠性。所述的最大功率跟蹤器、變換器、雙向DC/AC控制器和雙向DC/DC變換器均集成有CAN總線通信模塊，集成的CAN總線通信模塊通過直流微電網(wǎng)通信總線相連接，能夠改善智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的雙向信息通信能力和系統(tǒng)的擴展性。所述智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊生成的優(yōu)化指令包括實時指令和預測指令。通信正常時，智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)根據(jù)實時指令運行;當通信故障時，智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)能根據(jù)預測指令繼續(xù)運行，改善傳統(tǒng)直流微電網(wǎng)可靠性。
進一步的，所述CAN總線通信模塊主動與監(jiān)控模塊校對時鐘，所有的最大功率跟蹤器、變換器、雙向DC/AC控制器和雙向DC/DC變換器與監(jiān)控模塊保持時鐘一致;同時CAN總線通信具有良好的雙向通信能力、簡單易擴展，有利于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的雙向信息通信和系統(tǒng)的擴展。
進一步的，所述智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊用于生成控制直流微電網(wǎng)潮流優(yōu)化的預測優(yōu)化指令和實時優(yōu)化指令。所述潮流優(yōu)化基于日用電價格最低的優(yōu)化算法，達到用電價格最低的目的，或者優(yōu)選基于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)運行總損耗最小的優(yōu)化算法，達到節(jié)約能源，提高能源利用率的目的。
進一步的，為加強智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性，所述的智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)還包括過壓保護裝置、過流保護裝置和短路保護裝置。
本發(fā)明還公開用于上述的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：
步驟一：智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊獲取外部信息和智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的電源模塊、負荷模塊、儲能模塊和并網(wǎng)控制器的模塊運行實時信息。
步驟二：智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊使用預測和優(yōu)化控制算法生成預測優(yōu)化指令和實時優(yōu)化指令，并通過CAN總線通信模塊下發(fā)給電源模塊、負荷模塊和儲能模塊。CAN總線通信具有良好的雙向通信能力、簡單易擴展，有利于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的雙向信息通信和系統(tǒng)的擴展。
步驟三：檢測智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信狀態(tài)。智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信正?？捎脮r，電源模塊、負荷模塊和儲能模塊接受并執(zhí)行實時控制指令，同時接收并存儲預測控制指令;智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信異常時，電源模塊、負荷模塊和儲能模塊提取已儲存的預測控制指令，并按照預測控制指令運行，同時報警并等待通信恢復。智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信異常使用已儲存的預測控制指令能夠提高智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性。
步驟四：電源模塊、負荷模塊、儲能模塊和并網(wǎng)控制器分別在實時控制指令的控制下獨立運行，實現(xiàn)分布式控制的優(yōu)點，能夠提高智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性。
步驟五：電源模塊、負荷模塊、儲能模塊和并網(wǎng)控制器自身集成的電壓電流傳感器測量得到模塊運行實時信息，并傳輸給智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊。
步驟六：重復上述步驟一到步驟五，使智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)持續(xù)可靠、高效和安全地運行。
進一步的，所述的并網(wǎng)控制器不接受智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊的控制信息而獨立運行，用于補償因為計算誤差和外部擾動引起的功率不平衡，并用于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的并網(wǎng)運行狀態(tài)或孤島運行狀態(tài)的控制。
進一步的，所述的智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊使用預測和優(yōu)化控制算法優(yōu)選基于日用電價格最低的優(yōu)化算法，達到用電價格最低的目的，或者優(yōu)選基于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)運行總損耗最小的優(yōu)化算法，達到節(jié)約能源，提高能源利用率的目的。
進一步的，為了更好地實現(xiàn)分布式的優(yōu)點，所述的電源模塊、負荷模塊、儲能模塊具有即插即用(Plug-and-Play)功能。
本發(fā)明公開的用于上述的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)即插即用(Plug-andPlay)的控制方法，包括如下步驟：
步驟1：新接入的模塊接入上述的智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，包括功率電路的接入和通信電路的接入。
步驟2：控制器對CAN總線通信進行初始化，配置CAN總線通訊節(jié)點模塊的地址，特征碼信息。
步驟3：新接入的模塊主動向監(jiān)控模塊發(fā)送時鐘校對請求，并在下一周期接受監(jiān)控模塊的時鐘信息，完成與監(jiān)控模塊的時鐘校對，保持整個智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)時鐘一致。
步驟4：新接入的模塊向智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊發(fā)送設(shè)備信息。
步驟5：新接入的模塊進行功率電路初始化，完成故障繼電器開關(guān)自檢和電容預充電。
步驟6：基本初始化完成后，開始接受預測控制指令和實時控制指令。
步驟7：新接入的模塊按照控制指令運行。
步驟8：重復步驟6和步驟7，新接入的設(shè)備進入正常運行狀態(tài)。
有益效果
1、本發(fā)明公開的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)及控制方法，系統(tǒng)所使用的最大功率跟蹤器、DC/DC變換器、DC/AC變換器、雙向DC/AC控制器和雙向DC/DC變換器均集成有電壓電流傳感器、控制器、故障處理模塊，充分發(fā)揮智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)分布式控制的優(yōu)勢，并且能夠提高直流微電網(wǎng)可靠性。
2、本發(fā)明公開的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)及控制方法，使用的CAN總線通信具有良好的雙向通信能力、簡單易擴展，有利于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的雙向信息通信和系統(tǒng)的擴展。
3、本發(fā)明公開的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)及控制方法，在智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信異常時，使用已儲存的預測控制指令能夠提高智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性。
4、本發(fā)明公開的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)及控制方法，為了更好地實現(xiàn)分布式的優(yōu)點，所述的電源模塊、負荷模塊、儲能模塊具有即插即用(Plug-and-Play)功能。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是本發(fā)明的控制方法的實施例的流程示意圖;
圖3是本發(fā)明用于結(jié)構(gòu)擴展的流程示意圖。
其中：1—電源模塊、2—負荷模塊、3—儲能模塊、4—并網(wǎng)控制器、5—智能直流微電網(wǎng)連接功率電路、6—智能直流微電網(wǎng)通信總線、7—監(jiān)控模塊、11—光伏電池、12—最大功率跟蹤器、21—負荷、22—變換器、31—鋰離子蓄電池組、32—可控型雙向DC/DC變換器
具體實施方式
現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步詳細的說明，這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
實施例1：
參閱圖1、圖2和圖3，本實施例公開的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)包括至少一個以上電源模塊1、負荷模塊2、儲能模塊3、并網(wǎng)控制器、智能直流微電網(wǎng)連接功率電路5、智能直流微電網(wǎng)通信總線6、智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊和監(jiān)控模塊7。所述電源模塊1包括光伏電池11及與其相連的最大功率跟蹤器12等;所述的負荷模塊2包括可控直流負荷21及與其相連的可控型單向DC/DC變換器22;所述的儲能模塊3包括鋰離子蓄電池組31及與其相連的可控型雙向DC/DC變換器32;所述的并網(wǎng)控制器4為可控型雙向DC/AC控制器。所述電源模塊1、負荷模塊2和儲能模塊3通過智能直流微電網(wǎng)連接功率電路5相互連接，實現(xiàn)電能流動。所述的最大功率跟蹤器12、可控型單向DC/DC變換器22、可控型雙向DC/DC變換器32和可控型雙向DC/AC控制器均集成有CAN總線通信模塊，并且集成的CAN總線通信模塊通過智能直流微電網(wǎng)通信總線6實現(xiàn)電源模塊1、負荷模塊2、儲能模塊3、可控型雙向DC/AC控制器和監(jiān)控模塊7之間的高速雙向信息通信。所述智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊運行于監(jiān)控模塊7上，實現(xiàn)智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的實時優(yōu)化和預測控制。所述智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通過可控型雙向DC/AC控制器與大電網(wǎng)相連，并且用于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)或孤島運行狀態(tài)的控制。
所述智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊獲取外部信息，包括天氣信息，電價信息和歷史運行數(shù)據(jù)等，并通過CAN總線通訊獲得智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的電源模塊1、負荷模塊2、儲能模塊3和可控型雙向DC/AC控制器實時狀態(tài)和設(shè)備信息等。智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊根據(jù)獲得的信息，運行基于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)運行總損耗最小的優(yōu)化算法得到實時控制指令和對未來三小時內(nèi)的預測控制指令。智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信正?？捎脮r，電源模塊1、負荷模塊2和儲能模塊3獲得實時信息并按照實時控制指令運行，并更新存儲預測控制指令;微電網(wǎng)通信異常時，無法獲得實時控制指令，或者獲得的控制指令明顯錯誤時，按照電源模塊1、負荷模塊2和儲能模塊3已存儲的預測控制指令運行，等待通信恢復后，重新更新為實時控制指令。所述的可控型雙向DC/AC控制器根據(jù)智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的運行狀態(tài)，自動補償因為計算誤差和外部擾動產(chǎn)生的功率誤差，通過向大電網(wǎng)釋放功率或者吸收功率來保持智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)功率平衡，并根據(jù)實際狀態(tài)進行并網(wǎng)狀態(tài)和孤島狀態(tài)的平滑切換。
所述智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)易于擴展，可實現(xiàn)即插即用(Plug-and-Play)。擴展模塊可以是電源模塊1、負荷模塊2或者儲能模塊3。新接入的模塊的功率電路接入智能直流微電網(wǎng)連接功率電路5，CAN通信模塊接入微電網(wǎng)通信總線6，接入完成后CAN通信模塊首先完成初始化，包括配置CAN總線通訊節(jié)點模塊的地址，特征碼信息。CAN總線初始化完成后，新接入的模塊與監(jiān)控模塊7完成時鐘校對，保持時間一致。新接入的模塊向智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊發(fā)送設(shè)備信息，加入智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊算法的元素集合。新接入的模塊進行功率電路初始化，完成故障繼電器開關(guān)自檢和電容預充電。下一個控制周期開始，智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊即可將該擴展模塊加入預測和優(yōu)化控制計算，并向該擴展模塊發(fā)送實時控制指令和預測控制指令。此后，新加入的模塊開始正常地運行。
用于上述的一種智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：
步驟一：智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊獲取外部信息和智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的電源模塊1、負荷模塊2、儲能模塊3和并網(wǎng)控制器的模塊運行實時信息。
步驟二：智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊使用預測和優(yōu)化控制算法生成預測優(yōu)化指令和實時優(yōu)化指令，并通過CAN總線通信模塊下發(fā)給電源模塊1、負荷模塊2和儲能模塊3。CAN總線通信具有良好的雙向通信能力、簡單易擴展，有利于智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的雙向信息通信和系統(tǒng)的擴展。
步驟三：檢測智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信狀態(tài)。智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信正?？捎脮r，電源模塊1、負荷模塊2和儲能模塊3接受并執(zhí)行實時控制指令，同時接收并存儲預測控制指令;智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信異常時，電源模塊1、負荷模塊2和儲能模塊3提取已儲存的預測控制指令，并按照預測控制指令運行，同時報警并等待通信恢復。智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)通信異常使用已儲存的預測控制指令能夠提高智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性。
步驟四：電源模塊1、負荷模塊2、儲能模塊3和并網(wǎng)控制器分別在實時控制指令的控制下獨立運行，實現(xiàn)分布式控制的優(yōu)點，能夠提高智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性。
步驟五：電源模塊1、負荷模塊2、儲能模塊3和并網(wǎng)控制器自身集成的電壓電流傳感器測量得到模塊運行實時信息，并傳輸給智能直流微電網(wǎng)預測和優(yōu)化控制模塊。
步驟六：重復上述步驟一到步驟五，使智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)持續(xù)可靠、高效和安全地運行。
以上所述的具體描述，對發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
責編：杉杉
