本發(fā)明屬于能量路由器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種分布式光伏接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的匯集裝置、控制裝置和方法。

背景技術(shù)：

1、隨著分布式光伏的高滲透率接入，區(qū)域配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)的輻射型變成了一個(gè)多端電源結(jié)構(gòu)，其潮流與故障電流均可能雙向流動(dòng)，給區(qū)域配電網(wǎng)的繼電保護(hù)和饋線(xiàn)自動(dòng)化帶來(lái)了新的問(wèn)題：在設(shè)備級(jí)安全方面，以光伏為代表的清潔能源主要分布在農(nóng)村等經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，“源”“荷”不匹配，反向重過(guò)載、電壓越限等問(wèn)題突出。光伏超容導(dǎo)致的變壓器長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載運(yùn)行、開(kāi)關(guān)損壞事件頻發(fā)，嚴(yán)重影響變壓器使用壽命、影響電能質(zhì)量，危及電網(wǎng)運(yùn)行安全。在系統(tǒng)級(jí)安全方面，高比例清潔能源接入的場(chǎng)景下，現(xiàn)有配電網(wǎng)對(duì)新能源的消納能力嚴(yán)重不足，而隨著越來(lái)越多的分布式能源接入配電網(wǎng)，甚至發(fā)生潮流反送現(xiàn)象，不僅增大了電網(wǎng)運(yùn)行的損耗、降低了經(jīng)濟(jì)性，也導(dǎo)致了電壓波動(dòng)、過(guò)電壓等問(wèn)題，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，同時(shí)給系統(tǒng)規(guī)劃調(diào)度造成困難。此外，隨著區(qū)域整區(qū)光伏的開(kāi)發(fā)推進(jìn)，光伏逆變器、儲(chǔ)能變流器等電力電子化設(shè)備接入配電網(wǎng)后，配電網(wǎng)呈現(xiàn)有源化和電力電子化特點(diǎn)，面臨電壓波動(dòng)或閃變、諧波和高次諧波含量提升等電能質(zhì)量問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，一些研究利用智能融合終端，實(shí)現(xiàn)了對(duì)分布式光伏輸出功率的調(diào)控，解決了一些光伏入網(wǎng)引起的電能質(zhì)量問(wèn)題；一些研究通過(guò)能量路由器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了光伏電量的消納，為電力資源的調(diào)度提供思路。但分布式光伏尚未納入電網(wǎng)監(jiān)控管理范圍，智能融合終端和能量路由器均無(wú)法采集分布式光伏的電壓、電流、發(fā)電功率等信息，不利于調(diào)度的正確決策，監(jiān)控難度較大，易造成分布式電源無(wú)序發(fā)電，使區(qū)域電能質(zhì)量和供電可靠性受到較大影響，難以發(fā)揮相應(yīng)資源優(yōu)勢(shì)和帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，增加電網(wǎng)壓力。目前，并網(wǎng)開(kāi)關(guān)逐漸智能化，具備電壓、電流和功率等數(shù)據(jù)的采集功能，也具有通信能力，如何有效利用并網(wǎng)開(kāi)關(guān)是解決分布式光伏入網(wǎng)問(wèn)題的一大焦點(diǎn)。

2、如圖1所示為光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括dc/dc變換器、mppt(最大功率點(diǎn)跟蹤)算法、dc/ac并網(wǎng)逆變器及相關(guān)控制方法等。通過(guò)mppt算法使光伏陣列穩(wěn)定輸出最大功率，由dc/dc變換器連接至直流母線(xiàn)，再通過(guò)dc/ac并網(wǎng)逆變器，經(jīng)隔離變壓器與交流電網(wǎng)相連?，F(xiàn)有的光伏入網(wǎng)均采用并網(wǎng)逆變器單獨(dú)接入并網(wǎng)點(diǎn)的方式，其中一種公共連接點(diǎn)為公共電網(wǎng)配電箱或線(xiàn)路，單個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)參考容量不大于100kw采用三相接入；容量8kw及以下采用單相接入，如圖2所示；另一種公共連接點(diǎn)為公共電網(wǎng)配電室或箱變低壓母線(xiàn)，單個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)參考容量20kw～400kw，如圖3所示。由此可見(jiàn)，現(xiàn)有的接入方案靈活度較低，無(wú)法滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的分布式光伏并網(wǎng)需求，且采用接入單個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)的方式，增大了并網(wǎng)逆變器協(xié)調(diào)控制的難度，不利于分布式光伏并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量問(wèn)題的改善與提升，無(wú)法實(shí)現(xiàn)分布式光伏自治運(yùn)行以及與臺(tái)區(qū)間互聯(lián)互濟(jì)，導(dǎo)致分布式光伏消納能力不足。并且現(xiàn)有的接入方案不能同時(shí)應(yīng)對(duì)區(qū)域整區(qū)光伏的開(kāi)發(fā)及區(qū)域內(nèi)光伏的獨(dú)立開(kāi)發(fā)，鑒于上述問(wèn)題，需要提出一種分布式光伏接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種分布式光伏接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的匯集裝置，包括：接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)的分布式光伏匯集電路；

2、所述分布式光伏匯集電路與若干分布式光伏連接，用于通過(guò)匯集母線(xiàn)和逆變器的配合，將若干分布式光伏產(chǎn)生的電能進(jìn)行匯集和轉(zhuǎn)換；用于獲取電能轉(zhuǎn)換后的電流、電壓和功率作為分布式光伏的并網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送；和用于接收并基于控制指令控制匯集的分布式光伏電能接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的臺(tái)區(qū)。

3、優(yōu)選的，所述分布式光伏匯集電路，包括：并網(wǎng)開(kāi)關(guān)，和分布式光伏直流匯集電路與分布式光伏交流匯集電路中的一種或多種；

4、當(dāng)分布式光伏為區(qū)域內(nèi)整區(qū)開(kāi)發(fā)的分布式光伏時(shí)，所述直流匯集電路與區(qū)域內(nèi)整區(qū)開(kāi)發(fā)的若干分布式光伏連接，用于通過(guò)匯集母線(xiàn)對(duì)區(qū)域內(nèi)整區(qū)開(kāi)發(fā)的若干分布式光伏的電能進(jìn)行直流匯集，并通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電；

5、當(dāng)分布式光伏為區(qū)域內(nèi)獨(dú)立開(kāi)發(fā)的分布式光伏時(shí)，所述交流匯集電路與區(qū)域內(nèi)獨(dú)立開(kāi)發(fā)的若干分布式光伏連接，用于通過(guò)與區(qū)域內(nèi)獨(dú)立開(kāi)發(fā)的各分布式光伏一對(duì)一設(shè)置的逆變器，將各分布式光伏的電能轉(zhuǎn)換為交流電，并通過(guò)匯集母線(xiàn)進(jìn)行匯集；

6、所述并網(wǎng)開(kāi)關(guān)分別與所述直流匯集電路、交流匯集電路和區(qū)域配電網(wǎng)的臺(tái)區(qū)連接，用于獲取轉(zhuǎn)換為交流電后的電流、電壓和功率作為分布式光伏的并網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送；用于接收并基于控制指令閉合將交流電接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的臺(tái)區(qū)，或接收并基于控制指令跳閘；

7、其中，當(dāng)所述分布式光伏匯集電路中同時(shí)存在直流匯集電路和交流匯集電路時(shí)，所述直流匯集電路和交流匯集電路串聯(lián)連接。

8、優(yōu)選的，所述直流匯集電路，包括：dc/dc轉(zhuǎn)換器、直流匯集母線(xiàn)和并網(wǎng)逆變器；

9、所述dc/dc轉(zhuǎn)換器與區(qū)域內(nèi)整區(qū)開(kāi)發(fā)的若干分布式光伏的發(fā)電單元連接，用于將所述區(qū)域內(nèi)整區(qū)開(kāi)發(fā)的若干分布式光伏產(chǎn)生的電能進(jìn)行升壓；

10、所述直流匯集母線(xiàn)與所述dc/dc轉(zhuǎn)換器連接，用于對(duì)升壓后的電能進(jìn)行匯集；

11、所述并網(wǎng)逆變器分別與所述直流匯集母線(xiàn)和所述并網(wǎng)開(kāi)關(guān)連接，用于將匯集的電能轉(zhuǎn)換為交流電。

12、優(yōu)選的，所述交流匯集電路，包括：交流匯集母線(xiàn)和與分布式光伏數(shù)量相等的逆變器；

13、所述逆變器與區(qū)域內(nèi)獨(dú)立開(kāi)發(fā)的各分布式光伏的發(fā)電單元一對(duì)一連接，用于將所述區(qū)域內(nèi)獨(dú)立開(kāi)發(fā)的各分布式光伏產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換為交流電；

14、所述交流匯集母線(xiàn)分別與所述逆變器和并網(wǎng)開(kāi)關(guān)連接，用于將轉(zhuǎn)換的交流電進(jìn)行匯集。

15、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種分布式光伏接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的控制裝置，包括：接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)的能量路由器、智能融合終端和分布式光伏接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的匯集裝置；

16、所述智能融合終端分別與所述匯集裝置和區(qū)域配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)中的設(shè)備連接，用于獲取區(qū)域配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)中設(shè)備的并網(wǎng)數(shù)據(jù)和匯集裝置提供的分布式光伏的并網(wǎng)數(shù)據(jù)；和基于所述設(shè)備的并網(wǎng)數(shù)據(jù)和分布式光伏的并網(wǎng)數(shù)據(jù)，生成并向所述匯集裝置的分布式光伏匯集電路發(fā)送控制指令；

17、所述能量路由器分別與所述匯集裝置和區(qū)域配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)中的設(shè)備連接，用于獲取區(qū)域配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)中的設(shè)備的電能需求量和匯集裝置提供的分布式光伏的電能，并基于所述設(shè)備的電能需求量，將所述分布式光伏的電能分配到所述設(shè)備中進(jìn)行消納；

18、其中，所述匯集裝置為所述的分布式光伏接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的匯集裝置；接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)中的設(shè)備包括儲(chǔ)能和負(fù)荷中的一種或多種；

19、所述智能融合終端與所述匯集裝置和區(qū)域配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)中的設(shè)備連接的方式，包括電路連接和通訊連接；所述能量路由器與所述匯集裝置和區(qū)域配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)中的設(shè)備連接的方式，包括電路連接和通訊連接。

20、優(yōu)選的，所述智能融合終端，具體用于：

21、基于所述設(shè)備的并網(wǎng)數(shù)據(jù)和分布式光伏的并網(wǎng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行配電網(wǎng)電能質(zhì)量計(jì)算；

22、依據(jù)配電網(wǎng)電能質(zhì)量的計(jì)算結(jié)果生成分布式光伏的控制指令，并發(fā)送到所述分布式光伏匯集電路的并網(wǎng)開(kāi)關(guān)。

23、優(yōu)選的，所述能量路由器，包括：分布式光伏、儲(chǔ)能和負(fù)荷的接口；

24、分布式光伏的接口，用于獲取分布式光伏的電能；

25、儲(chǔ)能和負(fù)荷的接口，用于獲取儲(chǔ)能和負(fù)荷的電能需求量；和將分布式光伏產(chǎn)生的電能輸出至儲(chǔ)能和負(fù)荷中。

26、優(yōu)選的，所述能量路由器，具體用于：

27、通過(guò)所述分布式光伏的接口，獲取分布式光伏的電能；

28、通過(guò)所述儲(chǔ)能和負(fù)荷的接口，獲取儲(chǔ)能和負(fù)荷的電能需求量；

29、基于所述分布式光伏的電能、儲(chǔ)能和負(fù)荷的電能需求量，確定分配至儲(chǔ)能和負(fù)荷的光伏消納電量；

30、通過(guò)所述儲(chǔ)能和負(fù)荷的接口，將所述光伏消納電量輸出至儲(chǔ)能和負(fù)荷中進(jìn)行消納。

31、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種分布式光伏接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的控制方法，包括：

32、通過(guò)所述分布式光伏接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的控制裝置的分布式光伏匯集電路，將若干分布式光伏產(chǎn)生的電能進(jìn)行匯集和轉(zhuǎn)換，并獲取電能轉(zhuǎn)換后的電流、電壓和功率作為分布式光伏的并網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送；

33、通過(guò)所述分布式光伏接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的控制裝置的智能融合終端，獲取并基于區(qū)域配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)中的設(shè)備和分布式光伏的并網(wǎng)數(shù)據(jù)，向所述匯集裝置的分布式光伏匯集電路發(fā)送控制指令；

34、通過(guò)所述分布式光伏匯集電路，獲取并基于所述控制指令將匯集的電能接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的臺(tái)區(qū)；

35、通過(guò)所述分布式光伏接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的控制裝置的能量路由器，獲取區(qū)域配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)中的設(shè)備的電能需求量和匯集裝置提供的分布式光伏的電能，并基于所述設(shè)備的電能需求量，將分布式光伏的電能分配到所述設(shè)備中進(jìn)行消納；

36、其中，所述方法采用所述的分布式光伏接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的控制裝置，進(jìn)行分布式光伏接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的控制。

37、優(yōu)選的，所述通過(guò)所述分布式光伏接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的控制裝置的分布式光伏匯集電路，將若干分布式光伏產(chǎn)生的電能進(jìn)行匯集和轉(zhuǎn)換，包括：

38、當(dāng)分布式光伏為區(qū)域內(nèi)整區(qū)開(kāi)發(fā)的分布式光伏時(shí)，通過(guò)所述分布式光伏匯集電路的直流匯集電路，利用匯集母線(xiàn)對(duì)區(qū)域內(nèi)整區(qū)開(kāi)發(fā)的若干分布式光伏的電能進(jìn)行直流匯集，并利用逆變器轉(zhuǎn)換為交流電；

39、當(dāng)分布式光伏為區(qū)域內(nèi)獨(dú)立開(kāi)發(fā)的分布式光伏時(shí)，通過(guò)所述分布式光伏匯集電路的交流匯集電路，利用與區(qū)域內(nèi)獨(dú)立開(kāi)發(fā)的各分布式光伏一對(duì)一設(shè)置的逆變器，將各分布式光伏的電能轉(zhuǎn)換為交流電，并利用匯集母線(xiàn)進(jìn)行匯集。

40、優(yōu)選的，所述通過(guò)所述分布式光伏匯集電路的直流匯集電路，利用匯集母線(xiàn)對(duì)若干分布式光伏的直流電進(jìn)行匯集，并利用逆變器將匯集的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，包括：

41、通過(guò)所述直流匯集電路的dc/dc轉(zhuǎn)換器，將所述區(qū)域內(nèi)整區(qū)開(kāi)發(fā)的若干分布式光伏產(chǎn)生的電能進(jìn)行升壓；

42、通過(guò)所述直流匯集電路的直流匯集母線(xiàn)，對(duì)升壓后的電能行匯集；

43、通過(guò)所述直流匯集電路的并網(wǎng)逆變器，將匯集的電能轉(zhuǎn)換為交流電。

44、優(yōu)選的，所述通過(guò)所述分布式光伏匯集電路的交流匯集電路，利用與分布式光伏一對(duì)一設(shè)置的逆變器，將各分布式光伏的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并利用匯集母線(xiàn)將交流電進(jìn)行匯集，包括：

45、通過(guò)所述交流匯集電路中與分布式光伏一對(duì)一設(shè)置的逆變器，將所述區(qū)域內(nèi)獨(dú)立開(kāi)發(fā)的各分布式光伏產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換為交流電；

46、通過(guò)所述交流匯集電路的交流匯集母線(xiàn)，將轉(zhuǎn)換的交流電進(jìn)行匯集。

47、優(yōu)選的，所述通過(guò)所述分布式光伏接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的控制裝置的智能融合終端，獲取并基于區(qū)域配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)中的設(shè)備和分布式光伏的并網(wǎng)數(shù)據(jù)，向所述匯集裝置的分布式光伏匯集電路發(fā)送控制指令，包括：

48、基于所述設(shè)備和分布式光伏的并網(wǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)所述智能融合終端進(jìn)行配電網(wǎng)電能質(zhì)量計(jì)算；

49、依據(jù)配電網(wǎng)電能質(zhì)量的計(jì)算結(jié)果生成分布式光伏的控制指令，并發(fā)送到所述分布式光伏匯集電路的并網(wǎng)開(kāi)關(guān)。

50、優(yōu)選的，所述通過(guò)所述分布式光伏匯集電路，獲取并基于所述控制指令將匯集的電能接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的臺(tái)區(qū)，包括：

51、通過(guò)所述分布式光伏匯集電路的并網(wǎng)開(kāi)關(guān)，接收并基于所述控制指令閉合，將交流電接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的臺(tái)區(qū)；或接收并基于控制指令跳閘。

52、優(yōu)選的，所述通過(guò)所述分布式光伏接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的控制裝置的能量路由器，獲取區(qū)域配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)中的設(shè)備的電能需求量和匯集裝置提供的分布式光伏的電能，并基于所述設(shè)備的電能需求量，將分布式光伏的電能分配到所述設(shè)備中進(jìn)行消納，包括：

53、通過(guò)所述能量路由器的分布式光伏的接口，獲取分布式光伏的電能；

54、通過(guò)所述能量路由器的儲(chǔ)能和負(fù)荷的接口，獲取儲(chǔ)能和負(fù)荷的電能需求量；

55、基于所述分布式光伏的電能、儲(chǔ)能和負(fù)荷的電能需求量，確定分配至儲(chǔ)能和負(fù)荷的光伏消納電量；

56、通過(guò)所述儲(chǔ)能和負(fù)荷的接口，將所述光伏消納電量輸出至儲(chǔ)能和負(fù)荷中進(jìn)行消納。

57、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)所述分布式光伏接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的控制方法。

58、與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果如下：

59、1.本發(fā)明提供了一種分布式光伏接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的匯集裝置、控制裝置和方法，包括：接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)臺(tái)區(qū)的分布式光伏匯集電路；所述分布式光伏匯集電路與若干分布式光伏連接，用于通過(guò)匯集母線(xiàn)和逆變器的配合，將若干分布式光伏產(chǎn)生的電能進(jìn)行匯集和轉(zhuǎn)換；用于獲取電能轉(zhuǎn)換后的電流、電壓和功率作為分布式光伏的并網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送；和用于接收并基于控制指令控制匯集的分布式光伏電能接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的臺(tái)區(qū)；本發(fā)明提供的匯集裝置，通過(guò)匯集母線(xiàn)和逆變器的配合，將若干分布式光伏的電能進(jìn)行匯集后再接入配電網(wǎng)，解決了現(xiàn)有接入方式中通過(guò)并網(wǎng)逆變器單獨(dú)接入并網(wǎng)點(diǎn)導(dǎo)致各逆變器協(xié)調(diào)控制難度高的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)分布式光伏的電能進(jìn)行匯集改善了分布式光伏并網(wǎng)點(diǎn)的電能質(zhì)量問(wèn)題，進(jìn)而降低逆變器投入與運(yùn)維成本；通過(guò)在匯集裝置中加入并網(wǎng)開(kāi)關(guān)，可充分利用并網(wǎng)開(kāi)關(guān)電力數(shù)據(jù)的獲取能力，并通過(guò)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)將匯集的分布式光伏的電能接入配電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了分布式光伏的高效接入；

60、2.本發(fā)明提出的匯集裝置，包含分布式光伏直流匯集電路和分布式光伏交流匯集電路兩種匯集電路，直流匯集電路通過(guò)先進(jìn)行匯集再經(jīng)統(tǒng)一的并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電的方式，可用于整區(qū)開(kāi)發(fā)的分布式光伏的接入；交流匯集電路先通過(guò)一對(duì)一的逆變器進(jìn)行交流電轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行匯集，可用于區(qū)域內(nèi)獨(dú)立開(kāi)發(fā)的分布式光伏的接入；通過(guò)將兩種匯集電流串聯(lián)可以同時(shí)應(yīng)對(duì)兩種開(kāi)發(fā)情況，解決了現(xiàn)有接入方案單一性的問(wèn)題；

61、3.本發(fā)明利用并網(wǎng)開(kāi)關(guān)的數(shù)據(jù)獲取能力，為智能融合終端提供電流、電壓和功率等數(shù)據(jù)，通過(guò)現(xiàn)有的智能融合終端對(duì)電流、電壓和功率進(jìn)行監(jiān)控，并通過(guò)控制并網(wǎng)開(kāi)關(guān)閉合和跳閘，可控制分布式光伏電能入網(wǎng)量，提高電能質(zhì)量，保證電網(wǎng)運(yùn)行安全；通過(guò)具有光伏、儲(chǔ)能和負(fù)荷等多接入端口的能量路由器，對(duì)接入配電網(wǎng)的光伏電能進(jìn)行消納，提升了分布式光伏消納能力與綜合利用效率，實(shí)現(xiàn)分布式光伏電能的就地自治管理，為構(gòu)建臺(tái)區(qū)電能治理多級(jí)協(xié)同治理模式提供依據(jù)。