本申請涉及智能微電網技術領域，尤其涉及一種用戶側智能微電網系統。

背景技術：

微電網技術是分布式光伏發電系統集成應用的核心。通過微電網，按照自用為主，富余上網，因地制宜，有序推進的原則，在用戶側積極發展和規模化接入分布式光伏電源，是實現新能源就地消納利用，發揮分布式光伏發電兄效能的最有效的方式。

隨著分布式光伏發電系統在用戶側的規模化接入，以住宅家庭、小區為單元的典型用戶側子微電網的可能性大大增加。例如，以住宅家庭為基本用電單元，當每一用電單元都獨立接入光伏發電裝置時，若干用電單元與接入的若干光伏發電裝置組成子微電網。但是，由于會受到日射量、積云量、溫度和濕度的影響，光伏發電裝置的發電量并不是一成不變的，而是上下波動的；此外，用電單元的受電負荷也因為時間、天氣等因素而上下波動。

因此，如何平衡發電與用電間的關系，成為亟待解決的技術問題。

技術實現要素：

本申請提供一種用戶側智能微電網系統，當用戶側規模化接入分布式光伏電源時，以解決發電與用電不平衡的技術問題。

本申請提供一種用戶側智能微電網系統，包括：

配電網、區域型微電網中央控制器和若干子微電網；

所述配電網包括自動化配電單元、自動化調度單元以及數據采集單元；

所述區域型微電網中央控制器包括依次串接的主站通信單元、能量管理單元、數據處理單元、新能源發電與負荷預測單元以及毫秒級微網控制單元；

所述主站通信單元與所述自動化配電單元通過標準以太網接口和/或無線通信連接；

每個所述子微電網包括戶用一體化終端、總配電箱和若干基本用電單元；

所述戶用一體化終端包括依次串接的雙向計量單元、能效管理單元、人機界面和數據采集與監控單元；

所述數據采集與監控單元與所述主站通信單元通過標準以太網接口、RS-485接口和/或CAN接口連接；

所述數據采集與監控單元還與所述總配電箱連接；

每個所述基本用電單元包括家用配電箱、過程控制器、新能源發電裝置和用電設備；

所述家用配電箱與所述總配電箱連接；

所述過程控制器的輸入端與所述新能源發電裝置連接；

所述過程控制器的輸出端與所述家用配電箱連接。

可選地，所述若干基本用電單元中的一個基本用電單元還包括儲能裝置；

所述儲能裝置與該基本用電單元的過程控制器的輸入端連接。

可選地，每個所述子微電網還包括集中式儲能裝置；

所述集中式儲能裝置與所述總配電箱連接。

進一步地，所述新能源發電裝置包括：光伏板、日射量計測單元、積云量計測單元以及溫度濕度計測單元；

所述日射量計測單元、所述積云量計測單元以及所述溫度濕度計測單元依次串接；

所述日射量計測單元、所述積云量計測單元以及所述溫度濕度計測單元均與所述光伏板連接。

進一步地，所述新能源發電裝置還包括：電量監控單元；

所述電量監控單元與所述光伏板連接。

可選地，所述家用配電箱內設有用于控制所述子微電網并網或退網的0.4kV靜態開關。

可選地，所述家用配電箱內設有用于控制所述子微電網并網或退網的0.4kV靜態開關；

所述總配電箱內設有用于控制所述子微電網并網或退網的0.4kV靜態開關。

可選地，所述光伏板為3kW光伏板。

可選地，所述儲能裝置的容量為4.5kWh。

可選地，所述集中式儲能裝置的容量為20.6kWh。

優選地，本申請提供的系統采用標準Modbus通信協議實現數據交互。

由以上技術方案可知，本申請提供一種用戶側智能微電網系統，包括：配電網、區域型微電網中央控制器和若干子微電網；所述配電網包括自動化配電單元、自動化調度單元以及數據采集單元；所述區域型微電網中央控制器包括依次串接的主站通信單元、能量管理單元、數據處理單元、新能源發電與負荷預測單元以及毫秒級微網控制單元；每個所述子微電網包括戶用一體化終端、總配電箱和若干基本用電單元；所述戶用一體化終端包括依次串接的雙向計量單元、能效管理單元、數據采集與監控單元和人機界面；每個所述基本用電單元包括家用配電箱、過程控制器、新能源發電裝置和用電設備；

為了解決現有技術中的用戶側微電網，尤其是以住宅家庭、小區為基本單元的子微電網，本申請提供的用戶側智能微電網系統中：由于過程控制器的輸入端與新能源發電裝置連接，過程控制器的輸出端與家用配電箱連接，家用配電箱與總配電箱連接，總配電箱與數據采集與監控單元連接，以使得戶用一體化終端采集到新能源發電裝置的發電量以及用電設備的用電信息；又由于數據采集與監控單元與主站通信單元通過標準以太網接口、RS-485接口和/或CAN接口連接，因此將發電信息和用電信息傳送至區域型微電網中央控制器，利用新能源發電與負荷預測單元和數據處理單元，對發電信息和用電信息進行分析處理得出結果后，由數據采集與監控單元對新能源發電裝置和用電設備做出控制，從而平衡微電網內發電與用電的關系，優化微電網調度與運行。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為根據一示例性實施例示出的一種用戶側智能微電網系統結構示意簡圖；

圖2為根據一示例性實施例示出的一種子微電網結構示意圖；

圖3為根據一示例性實施例示出的另一種子微電網結構示意圖；

圖4為根據一示例性實施例示出的又一種子微電網結構示意圖；

圖5為根據一示例性實施例示出的一種新能源發電裝置結構示意圖；

圖示說明：1-配電網；11-自動化配電單元；12-自動化調度單元；13-數據采集單元；2-區域型微電網中央控制器；21-主站通信單元；22-能量管理單元；23-數據處理單元；24-新能源發電與負荷預測單元；25-毫秒級微網控制單元；3-子微電網；31-戶用一體化終端；311-雙向計量單元；312-能效管理單元；313-人機界面；314-數據采集與監控單元；32-總配電箱；33-基本用電單元；34-集中式儲能裝置；331-家用配電箱；332-過程控制器；333-新能源發電裝置；3331-光伏板；3332-日射量計測單元；3333-積云量計測單元；3334溫度濕度計測單元；3335-電量監控單元；334-用電設備；335-儲能裝置。

具體實施方式

請參見圖1和圖2，其中，圖1為根據一示例性實施例示出的用戶側智能微電網系統結構示意簡圖，圖2為根據一示例性實施例示出的子微電網結構示意圖。

本申請提供一種用戶側智能微電網系統，包括：

配電網1、區域型微電網中央控制器2和若干子微電網3；

所述配電網1包括自動化配電單元11、自動化調度單元12以及數據采集單元13；

配電自動化技術是服務于城鄉配電網改造建設的重要技術，通信技術是配電自動化的關鍵。目前，我國配電自動化進行了較多試點，由配電主站、子站和饋線終端構成的三層結構已得到普遍認可，光纖通信作為主干網的通信方式也得到共識。

配電自動化單元(DAS)是一種可以使配電企業在遠方以實時方式監視、協調和操作配電設備的自動化系統；其內容包括配電網數據采集與監視系統(SCADA)、配電地理信息系統(GIS)和需求側管理(DSM)幾個部分。

所述區域型微電網中央控制器2包括依次串接的主站通信單元21、能量管理單元22、數據處理單元23、新能源發電與負荷預測單元24以及毫秒級微網控制單元25；

所述主站通信單元21與所述自動化配電單元11通過標準以太網接口和/或無線通信連接；

本申請提供的系統中，區域型微電網中央控制器2能夠實現微電網的運行控制及保護，具備黑啟動、孤島檢測、并退網切換、頻率和電壓的穩定控制、微電網優化運行及調度以及故障保護等功能。

具體地，黑啟動功能是指微電網在崩潰情況下的自動/手動啟動，增強微電網自愈能力；頻率穩定控制是指結合微電網對頻率的要求，通過對微電源及負荷有功的調整，實現微電網頻率的穩定控制；電壓穩定控制是指結合微電網對電壓的要求，通過對微電源及負荷無功的調整，實現微電網電壓的穩定控制；孤島檢測控制是指實現多點孤島檢測，并降低檢測過程中對微電網電能質量的干擾；保護控制是指實現微電網在離、并網情況下故障的快速、可靠切除。

在本申請中，主站通信單元21主要用于與上層調度和下層設備進行數據通訊，例如，在本申請中主站通信單元21與所述自動化配電單元11通過標準以太網接口和/或無線通信連接，從而實現區域型微電網中央控制器2與上層配電網的聯系。

能量管理單元22主要用于根據負荷即用電量、光伏和/或儲能即用電量的信息，按照指令進行基于多個子微網之間的聯絡線功率的自動分配；

新能源發電與負荷預測單元24主要用于對新能源發電裝置的發電量和用電設備的用電量做出預測，為微電網控制提供數據依據；

毫秒級微網控制單元25高度集成在區域型微電網中央控制器2的硬件平臺中，能夠保證微電網控制的精確性和快速響應性。

優選地，區域型微電網中央控制器2采用MGC201微電網中央控制器。

每個所述子微電網3包括戶用一體化終端31、總配電箱32和若干基本用電單元33；

所述戶用一體化終端31包括依次串接的雙向計量單元311、能效管理單元312、人機界面313和數據采集與監控單元314；

所述數據采集與監控單元314與所述主站通信單元21通過標準以太網接口、RS-485接口和/或CAN接口連接；

為了保證分布式電源用戶側微電網的孤網穩定運、能效管理與優化，需要獲得用電設備(負荷)的功率、用電量、用電特性等相關數據，因此需要對分布式光伏發電、儲能裝置及負荷情況進行監測和計量，為微電網的穩定控制和能效管理提供數據依據。

本申請提供的系統中，戶用一體化終端31能夠實現光伏發電及子微電網的雙向計量、光伏系統即新能源發電裝置信息采集、儲能信息采集及負荷即用電設備的信息采集，為微電網的控制及能效管理提供基礎，為系統平衡發電量和用電量關系提供基礎。

戶用一體化終31端接受上一層的區域型微電網中央控制器2控制。例如，在本申請中，數據采集與監控單元314與所述主站通信單元21通過標準以太網接口、RS-485接口和/或CAN接口連接，從而實現子微電網中戶用一體化終端31與區域型微電網中央控制器2的聯系。

所述數據采集與監控單元314還與所述總配電箱32連接；

優選地，所述人機界面313采用LCD液晶屏，用戶可以通過LCD液晶屏的操作，讀取發電信息與用電信息。

每個所述基本用電單元33包括家用配電箱331、過程控制器332、新能源發電裝置333和用電設備334；

過程控制器332即以表征生產過程的參量為被控制量，并使之接近給定值，或保持在給定范圍內的自動控制器。

在本申請中，自動化調度單元12根據區域型微電網中央控制器2上送的聯絡線功率值，下發一個控制目標值，形成過程控制。

所述家用配電箱331與所述總配電箱32連接；

所述過程控制器332的輸入端與所述新能源發電裝置333連接；

所述過程控制器332的輸出端與所述家用配電箱331連接。

優選地，本申請提供的系統采用標準Modbus通信協議實現數據交互。

結合上述實施例，本申請所述的子微電網和基本用電單元可以是下述的其中任一種可能的實現方式。

假設，從桃林小區的電能用戶中，選取1號樓3單元中的6戶用戶，建立子微電網。具體地：針對每戶用戶，均配置一個家用配電箱；新建6套連接有過程控制器的新能源發電裝置，并接入每戶家用配電箱中；每戶自有的用電設備、新能源發電裝置、過程控制器及家用配電箱構成一個基本用電單元。再在單元樓口出新建一個總配電箱，分別與6戶用戶的家用配電箱相連，并配置一個本申請所述的戶用一體化終端，與總配電箱相連。如此一來，便形成由6個基本用電單元、一個總配電箱以及一個戶用一體化終端構成的第一子微電網。

請參閱圖3，所述若干基本用電單元中的一個基本用電單元33還包括儲能裝置335；

所述儲能裝置335與該基本用電單元33的過程控制器332的輸入端連接。

接入新能源發電裝置即光伏能源后，將可能導致微電網或子微電網中電壓、諧波分量增大，一方面新能源發電裝置的發電量及其輸出功率很難與用電設備的用電量相匹配而平衡，另一方面，對計量精度也存在一定影響，從而影響系統對于微電網的智能控制。光伏能源作為用戶側微電網重要的電源，對微電網穩定運行及能效優化具有重要意義。

基于此，儲能裝置作為消納分布式光伏電源以及微電網的緊急備用電源，是微電網穩定控制的重要支持。

具體地，在上述實施例所述的第一子微電網基礎之上，選取第1戶用戶，配置一套儲能裝置，并將儲能裝置與該用戶的過程控制器連接，接入該用戶的家用配電箱，如此一來，便形成由5個基本用電單元、一個接有儲能裝置的用電單元、一個總配電箱以及一個戶用一體化終端構成的第二子微電網。

請參閱圖4，每個所述子微電網3還包括集中式儲能裝置34；

所述集中式儲能裝置34與所述總配電箱32連接。

具體地，在上述實施例所述的第一子微電網基礎之上，配置一套集中式儲能裝置，并將所述集中式儲能裝置與總配電箱連接，該集中式儲能裝置為6戶用戶提供集中式能源儲備。如此一來，便形成不同于第一、第二子微電網的第三子微電網。

請參閱圖5，所述新能源發電裝置333包括：光伏板3331、日射量計測單元3332、積云量計測單元3333以及溫度濕度計測單元3334；

所述日射量計測單元3332、所述積云量計測單元3333以及所述溫度濕度計測單元3334依次串接；

所述日射量計測單元3332、所述積云量計測單元3333以及所述溫度濕度計測單元3334均與所述光伏板3331連接。

進一步地，所述新能源發電裝置333還包括：電量監控單元3335；

所述電量監控單元3335與所述光伏板3331連接。

對于具有新能源車的用戶，所述電量監控單元3335主要用于對新能源車從所述新能源發電裝置處獲取的電能量進行采集和控制。

可選地，所述家用配電箱331內設有用于控制所述子微電網并網或退網的0.4kV靜態開關。

可選地，所述家用配電箱331內設有用于控制所述子微電網并網或退網的0.4kV靜態開關；

0.4kV靜態開關，額定電流63A，要求可在20ms內實現開關的開斷和閉合，同時與儲能逆變器配合，實現上述第二子微電網的無縫切換。

所述總配電箱32內設有用于控制控制所述子微電網并網或退網的0.4kV靜態開關。

0.4kV靜態開關，額定電流200A，要求可在20ms內實現開關的開斷和閉合，同時與儲能逆變器配合，實現上述第三子微電網的無縫切換。

與傳統斷路器相比，該靜態開關需要具備通訊功能，可是實現監控和上傳基本電氣量和開關狀態量，同時接收上層控制系統的控制。同時，需要具備迅速地斷開和閉合的能力，與儲能逆變器和戶用一體化終端配合，共同實現子微電網中分布式能源并退網的無縫切換。

需要說明的是，正常情況下，上述子微電網可在并網和退網兩種模式下運行。并網時，各子微電網中的分布式電源均參與配電網的調度。退網時的切換主要有儲能裝置和相應的控制并退網的開關共同完成。

可選地，所述光伏板3331為3kW光伏板。

可選地，所述儲能裝置335的容量為4.5kWh。

可選地，所述集中式儲能裝置34的容量為20.6kWh。

由以上技術方案可知，本申請提供一種用戶側智能微電網系統，包括：配電網1、區域型微電網中央控制器2和若干子微電網3；所述配電網1包括自動化配電單元11、自動化調度單元12以及數據采集單元13；所述區域型微電網中央控制器2包括依次串接的主站通信單元21、能量管理單元22、數據處理單元23、新能源發電與負荷預測單元24以及毫秒級微網控制單元25；每個所述子微電網3包括戶用一體化終端31、總配電箱32和若干基本用電單元33；所述戶用一體化終端31包括依次串接的雙向計量單元311、能效管理單元312、人機界面313和數據采集與監控單元314；每個所述基本用電單元33包括家用配電箱331、過程控制器332、新能源發電裝置333和用電設備334；

為了解決現有技術中的用戶側微電網，尤其是以住宅家庭、小區為基本單元的子微電網，本申請提供的用戶側智能微電網系統中：由于過程控制器332的輸入端與新能源發電裝置333連接，過程控制器332的輸出端與家用配電箱331連接，家用配電箱331與總配電箱32連接，總配電箱32與數據采集與監控單元314連接，以使得戶用一體化終端31采集到新能源發電裝置333的發電信息以及用電設備334的用電信息；又由于數據采集與監控單元314與主站通信單元21通過標準以太網接口、RS-485接口和/或CAN接口連接，因此將發電信息和用電信息傳送至區域型微電網中央控制器2，利用新能源發電與負荷預測單元24和數據處理單元23，對發電信息和用電信息進行分析處理得出結果后，由數據采集與監控單元314對新能源發電裝置333和用電設備334做出控制，從而平衡微電網內發電與用電的關系，優化微電網調度與運行。

以上所述的本發明實施方式并不構成對本發明保護范圍的限定。