一种源网荷储系统的功率协调控制装置的制作方法

本技术涉及电力系统控制领域，特别是涉及一种源网荷储系统的功率协调控制装置。

背景技术：

1、源网荷储一体化系统通过整合分布式电源、配电网、可调负荷及储能装置，实现电力供需的动态平衡与优化配置，是构建新型电力系统的关键支撑技术。现有技术中，如申请号为cn202023197811.5的专利公开了一种源网荷储协调控制系统，为分布式能源接入提供了基础架构。但当前常规源网荷储协调控制系统多仅支持交流电源接入，在实际运行中存在诸多缺陷：储能电池组仅具备充放电控制功能，无配套独立热管理硬件，电池充放电过程中温度异常无法及时调控，极易缩短电池寿命，甚至引发热失控风险；系统与公共电网对接时，无专用硬件化孤岛检测装置，仅依靠软件算法判断电网工况，响应滞后，电网突发断电时无法快速切断并网回路，易形成孤岛供电，危及电网维修人员安全，同时造成负载设备损坏。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种源网荷储系统的功率协调控制装置，能够构建全链路安全防护体系，提高源网荷储系统的运行可靠性。

2、为实现上述目的，本技术提供了如下方案：

3、本技术提供了一种源网荷储系统的功率协调控制装置，应用于源网荷储系统，所述源网荷储系统包括：直流光伏组串、储能电池组、交流负荷和公共电网；所述装置包括：主控制器、直流光伏接口模块、储能接口模块、交流负荷接口模块、电网接口模块、直流母线、交流母线、双向交直流变换模块、储能电池热管理模块、孤岛检测模块和并网点功率监测模块；

4、所述主控制器分别与所述直流光伏接口模块、所述储能接口模块、所述交流负荷接口模块和所述电网接口模块连接；所述直流光伏接口模块分别与所述直流光伏组串和所述直流母线连接；所述储能接口模块分别与所述储能电池组、所述直流母线和所述储能电池热管理模块连接；所述交流负荷接口模块分别与所述交流负荷和所述交流母线连接；所述电网接口模块分别与所述交流母线、所述孤岛检测模块以及所述并网点功率监测模块连接；所述孤岛检测模块、所述并网点功率监测模块均连接至所述公共电网；所述储能电池热管理模块设置在所述储能电池组上；所述双向交直流变换模块分别与所述直流母线和所述交流母线连接。

5、在一实施方式中，所述并网点功率监测模块用于监测并网点的电网功率数据，并通过所述电网接口模块传输至所述主控制器；所述并网点是指并网点功率监测模块的输出端与公共电网的进线端之间连接的接线端子；

6、所述孤岛检测模块与所述主控制器连接；所述孤岛检测模块用于采集所述并网点的电压数据和频率数据；所述孤岛检测模块还用于在所述电压数据或所述频率数据超出设定阈值时生成孤岛告警信号和分闸信号，并将所述孤岛告警信号传输至所述主控制器，将所述分闸信号传输至所述电网接口模块；所述电网接口模块基于所述分闸信号切断与所述孤岛检测模块的连接；

7、所述储能电池热管理模块与所述主控制器连接；所述储能电池热管理模块用于采集所述储能电池组的温度数据；所述储能电池热管理模块还用于在所述温度数据超出设定温度阈值时生成高温告警信号和高温切断信号，并将所述高温告警信号传输至所述主控制器，将所述高温切断信号传输至所述储能接口模块；所述储能接口模块基于所述高温切断信号切断与所述储能电池组的连接；

8、所述直流光伏接口模块用于采集所述直流光伏组串的光伏数据并向所述主控制器传输；所述储能接口模块用于采集所述储能电池组的电池数据并向所述主控制器传输；交流负荷接口模块用于采集所述交流负荷的用电功率数据并向所述主控制器传输；

9、当所述主控制器未接收到所述孤岛告警信号和所述高温告警信号时，基于所述光伏数据、所述电池数据、所述电网功率数据和所述用电功率数据控制所述源网荷储系统；当所述主控制器接收到所述孤岛告警信号且未接收到所述高温告警信号时，基于所述光伏数据、所述电池数据和所述用电功率数据控制所述源网荷储系统；当所述主控制器接收到所述高温告警信号且未接收到所述孤岛告警信号时，基于所述光伏数据、所述电网功率数据和所述用电功率数据控制所述源网荷储系统；当所述主控制器接收到所述孤岛告警信号和所述高温告警信号时，基于所述光伏数据和所述用电功率数据控制所述源网荷储系统。

10、在一实施方式中，所述直流光伏接口模块包括：直流输入端子、mppt控制单元、直流滤波单元、过流保护单元和第一通信接口单元；

11、所述直流输入端子分别与所述直流光伏组串和所述mppt控制单元的输入端连接；所述mppt控制单元的输出端、所述过流保护单元和所述直流母线依次连接；所述直流滤波单元并联连接所述直流母线；所述第一通信接口单元分别与所述主控制器和所述mppt控制单元连接。

12、在一实施方式中，所述储能接口模块包括：双向dc/dc变换单元、电池参数采集单元、充放电保护单元和第二通信接口单元；

13、所述双向dc/dc变换单元的低压侧与所述储能电池组连接；所述双向dc/dc变换单元的高压侧与所述直流母线连接；所述电池参数采集单元与所述储能电池组连接；所述充放电保护单元串联在所述双向dc/dc变换单元与所述直流母线之间；所述第二通信接口单元分别与所述主控制器、所述电池参数采集单元和所述储能电池热管理模块连接。

14、在一实施方式中，所述交流负荷接口模块包括：交流负荷输入端子、交流负荷输出端子、交流接触器、电流互感器和第三接口通信单元；

15、所述交流负荷输出端子与所述交流母线连接；所述交流负荷输出端子、所述交流接触器、所述电流互感器以及所述交流负荷依次连接；所述第三接口通信单元分别与所述主控制器、所述交流接触器、所述电流互感器连接。

16、在一实施方式中，所述电网接口模块包括：电网交流输入端子、电网交流输出端子、并网断路器、交流防雷器和第四通信接口单元；

17、所述电网交流输入端子与所述交流母线连接；所述电网交流输出端子、所述并网断路器以及所述孤岛检测模块依次连接；所述交流防雷器并联在所述电网交流输入端子两端；所述第四通信接口单元分别与所述主控制器和所述并网断路器连接。

18、在一实施方式中，所述储能电池热管理模块包括温度采集阵列、散热风扇、温控执行组件和温度驱动控制单元；

19、所述温度采集阵列设置在所述储能电池组的电芯表面；所述散热风扇设置在储能电池组的电池柜的出风口；所述温控执行组件设置在储能电池组的电池柜的内壁；所述温度驱动控制单元的输入端与所述温度采集阵列连接；所述温度驱动控制单元的输出端分别与所述散热风扇、所述温控执行组件、所述储能接口模块和所述主控制器连接。

20、在一实施方式中，所述孤岛检测模块包括：电网电压采样电路、频率监测电路、独立硬件判定电路和分闸驱动电路；

21、所述电网电压采样电路并联在所述并网点的相线与零线之间；所述频率监测电路与所述电网电压采样电路的输出端连接；所述独立硬件判定电路的输入端分别与所述电网电压采样电路以及所述频率监测电路连接；所述独立硬件判定电路的输出端分别与所述主控制器和所述分闸驱动电路连接；所述分闸驱动电路的输出端与所述电网接口模块连接。

22、在一实施方式中，所述并网点功率监测模块包括：电压互感器、电流互感器、功率计算单元和第五通信接口单元；

23、所述电压互感器并联在所述并网点的相线与零线之间；所述电流互感器串联在所述并网点的相线中；所述功率计算单元分别与所述电压互感器、所述电流互感器以及所述第五通信接口单元连接；所述第五通信接口单元与所述主控制器连接。

24、在一实施方式中，所述双向交直流变换模块包括三相全桥igbt逆变电路、直流侧滤波电容组、交流侧lc滤波电路、直流过流保护电路、交流过压保护电路和变换驱动控制单元；

25、所述直流侧滤波电容组并联在所述直流母线两端；所述三相全桥igbt逆变电路的直流侧、所述直流过流保护电路以及所述直流侧滤波电容组依次连接；所述三相全桥igbt逆变电路的交流侧与所述交流侧lc滤波电路连接；所述交流侧lc滤波电路的输出端与所述交流母线连接；所述交流过压保护电路并联在所述三相全桥igbt逆变电路的交流侧输出端；所述变换驱动控制单元分别与所述三相全桥igbt逆变电路和所述主控制器连接。

26、根据本技术提供的具体实施例，本技术具有了以下技术效果：

27、本技术提供了一种源网荷储系统的功率协调控制装置，通过直流母线和交流母线形成双母线汇流架构，并设置双向交直流变换模块，实现电能的高效汇集与转换；通过主控制器以及与其连接的直流光伏接口模块、储能接口模块、交流负荷接口模块、电网接口模块，实现全局统一调度以及各类设备的即插即用，各功能设备通过对应的接口模块接入对应母线，形成层级清晰、扩展性强的功率传输网络；通过设置孤岛检测模块，解决了现有技术中仅依靠软件算法判断电网工况，响应滞后，电网突发断电时无法快速切断并网回路，易形成孤岛供电，危及电网维修人员安全，同时造成负载设备损坏的问题；通过设置储能电池热管理模块，解决了现有技术中储能电池热管理模块无配套独立热管理硬件，电池充放电过程中温度异常无法及时调控，极易缩短电池寿命，甚至引发热失控风险的问题；通过设置储能电池热管理模块、孤岛检测模块和并网点功率监测模块形成专用的硬件防护模块，各防护模块独立运行并与主控制器联动，构建全链路安全防护体系，实现故障的快速识别与隔离。