[发明专利]一种风光制氢控制系统及其通信方法

说明书

本发明涉及一种风光制氢控制系统及通信控制方法，所述系统包括：数据采集系统、微电网控制系统、人机交互系统；数据采集系统包括数据采集层控制器、直流柜、风机设备、光伏设备、制氢设备、储能设备，互相之间通过EtherCAT连接形成环形网络；数据采集系统的所述采集层控制器通过EtherCAT通讯模块与直流柜侧设备进行数据的交互，采集层控制器通过EtherCAT协议与本地控制器进行通信。所述微电网控制系统包括控制层控制器，以及对时服务器；人机交互系统用于显示系统当前状态。本发明采用三级网络架构，分层控制，结构简单，易于维护；采用EtherCAT通信方式，通讯速率快；环形网络连接，通信可靠性增强；本发明增加时间戳标志，为控制策略提供时间参考，避免了数据延迟造成的控制误差。

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其是一种风光制氢控制系统及其通信方法。

背景技术

随着经济的快速发展，人们生活水平的提高，对电力的依赖性也越来越大，在这种背景下，打破电力行业的垄断也成为必然趋势。微电网作为一种小型的电力系统，具有投资成本低、对环境产生的污染小、发电方式多样等优点。在诸多发电方式中，水电受区域影响较大，且发电成本较高，不适合大力发展；核电的社会影响性较大，存在安全隐患和许多的不确定因素；潮汐等海洋能及生物能发电受技术、成本等方面的影响，发展速度缓慢。综合来看，风电和光伏发电具有成本低、资源丰富等优点，是当前新能源发电的主要来源。但是风电和光伏发电具有间歇性和不确定性，并网运行会对电网的运行产生严重的影响，孤岛运行时风光发电量大又会造成弃风弃光等资源浪费的现象，所以在微电网系统中增加储能装置是十分必要的。受成本和技术的限制，单纯的储能系统难以完全解决风光能源的浪费问题，而氢能作为一种新的清洁能源，具有密度小、能量密度大、容量大、易压缩、存储、运输等优点，可以与风能、光伏、储能进行多能互补综合利用。而且制氢电解槽可以直接利用风光系统输出的直流电工作，具有一定的鲁棒性来适应风光发电，所以在微电网系统中增加制氢设备来消纳孤岛状态下的风光发电量，减少弃风弃光量，提高能源利用率。

微电网系统物理架构如图1所示，微电网母线通过变流器与大电网相连，系统主要包括风机发电厂、光伏发电厂、储能设备、制氢设备等。为了满足电网的需求，微电网的控制系统需要对系统内的各个设备进行控制，同时各个设备需要向微电网的控制系统发送当前状态、发电量等数据。因此微电网的控制系统与设备之间的通信具有安全性、可靠性、实时性以及双向性的要求。目前，微电网的控制系统与设备之间的通信均采用Modbus RTU、Modbus TCP、TCP/IP等通信协议来进行通信，这些通信方式受传输速率的影响，使得设备对控制系统的响应具有较长的延时性，导致整个系统之间的响应不同步，难以满足实际需求

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种风光制氢控制系统及其通信控制方法，风光制氢控制系统采用三级网络架构，分层控制，结构简单，易于维护；采用EtherCAT通信方式，通讯速率快；环形网络连接，通信可靠性增强；并且，本发明还在通信数据中增加时间戳标志，为控制策略提供时间参考。

本发明的技术方案为：一种风光制氢控制系统，包括：数据采集系统、微电网控制系统、人机交互系统，数据采集系统分别连接到所述微电网控制系统、人机交互系统；

数据采集系统包括数据采集层控制器、直流柜、风机设备、光伏设备、制氢设备、储能设备，互相之间通过EtherCAT连接形成环形网络；数据采集系统的控制器通过EtherCAT通讯模块与直流柜侧设备进行数据的交互，采集层控制器为主站，直流柜其他设备为从站；所述采集层控制器通过EtherCAT协议与本地控制器进行通信，实现与风机设备、光伏设备、制氢设备、储能设备进行通信。

所述微电网控制系统包括控制层控制器，以及对时服务器，所述控制层控制器作为控制层的主站；

所述人机交互系统包括数据库服务器和显示器，用于显示系统当前状态。