一種主從控制模式的微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的調(diào)節(jié)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種主從控制模式的微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的調(diào)節(jié)控制方法，將負(fù)荷、分布式電源(如風(fēng)機(jī)、光伏發(fā)電等不可控電源）波動引起的主電源出力變化轉(zhuǎn)移到可線性控制的所有從電源上分?jǐn)?分?jǐn)偛皇瞧骄峙?，各從電源輸出控制在設(shè)定的范圍內(nèi)），嚴(yán)重時(shí)需切負(fù)荷和電源，最大程序保證清潔能源型電源(如風(fēng)機(jī)、光伏發(fā)電）正常出力，有效的保障微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)電網(wǎng)的電壓和頻率正常穩(wěn)定，并且，使主電源運(yùn)行在最安全，最經(jīng)濟(jì)的區(qū)間，能夠最大程度的跟蹤電網(wǎng)負(fù)荷、電源的頻繁波動，方法巧妙，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】-種主從控制模式的微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的調(diào)節(jié)控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種主從控制模式的微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的調(diào)節(jié)控制方法，屬于微電網(wǎng)運(yùn) 行控制【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 微電網(wǎng)是分布式電源（DG，Distributed Generation)、負(fù)荷、儲能系統(tǒng)和控制裝置 構(gòu)成的一個(gè)單一可控的獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)。因此，微電網(wǎng)可以看做是小型的電力系統(tǒng)，具備完 整的發(fā)、輸、配電功能，實(shí)現(xiàn)局部的功率平衡與能量優(yōu)化，又可以認(rèn)為是配電網(wǎng)中的一個(gè)"虛 擬"的電源或負(fù)荷。
[0003] 主從控制模式下的微電網(wǎng)中各個(gè)分布式電源采取不同的控制方法，賦予不同的職 能。在孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，主電源處于VF控制模式，確保微電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓和頻率穩(wěn)定，從電源仍 處于PQ控制模式，因此，負(fù)荷波動或其他從電源出力的變化引起電壓和頻率的變化，都是 通過主電源來調(diào)節(jié)的，因此，如何使主電源在孤網(wǎng)時(shí)運(yùn)行在最安全，最經(jīng)濟(jì)的區(qū)間，是保證 微電網(wǎng)安全、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了使主電源在孤網(wǎng)時(shí)運(yùn)行在最安全，最經(jīng)濟(jì)的區(qū)間，保證微電 網(wǎng)安全、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0006] 一種主從控制模式的微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的調(diào)節(jié)控制方法，其特征在于：包括以下步 驟，
[0007] 步驟（1)，對主電源的輸出劃出為兩個(gè)區(qū)域，包括正常運(yùn)行區(qū)和安全運(yùn)行區(qū)，所述 正常運(yùn)行區(qū)為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)，輸出穩(wěn)定的電壓和頻率；所述安全運(yùn)行區(qū)為主電源輸出的極限， 超過此安全運(yùn)行區(qū)會導(dǎo)致主電源損傷，進(jìn)而使微電網(wǎng)系統(tǒng)解列；
[0008] 步驟（2)，將從電源各參數(shù)進(jìn)行限值設(shè)定，包括電源啟動時(shí)間、功率調(diào)節(jié)的響應(yīng)時(shí) 間、輸出功率因數(shù)的上下限、正常和安全運(yùn)行區(qū)的輸出限值、正常運(yùn)行電壓的上、下限值、正 常運(yùn)行頻率的上下限值；其中對于儲能型電源，設(shè)置儲能S0C的上、下限值；對于柴油發(fā)電 機(jī)，設(shè)置油位的限值；
[0009] 步驟（3)，實(shí)時(shí)采集微電網(wǎng)的運(yùn)行方式，獲取微電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，孤網(wǎng)、并網(wǎng)還是在 模式切換過程中，當(dāng)微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，執(zhí)行步驟（4);
[0010] 步驟（4)，實(shí)時(shí)采集各從電源的出力和運(yùn)行狀態(tài)信息，并采集微電網(wǎng)內(nèi)的所有負(fù)荷 數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算可切負(fù)荷和敏感負(fù)荷的總加值，電源的出力包括輸入、輸出功率；
[0011] 步驟（5)，實(shí)時(shí)采集主電源的出力和運(yùn)行狀態(tài)信息，判斷其所在運(yùn)行的區(qū)域，當(dāng)超 過正常運(yùn)行區(qū)一定時(shí)間，或超過安全運(yùn)行區(qū)時(shí)，進(jìn)入步驟（6)，啟動穩(wěn)定調(diào)節(jié)控制；
[0012] 步驟（6)，根據(jù)步驟（4)、步驟（5)采集的從電源的出力和運(yùn)行狀態(tài)信息、主電源的 出力和運(yùn)行狀態(tài)信息，通過方程組（1)，求解各從電源的出力分配情況，電源投切情況和負(fù)
[0013] 荷切除情況，出力情況包括有功功率和無功功率，

【權(quán)利要求】
1. 一種主從控制模式的微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的調(diào)節(jié)控制方法，其特征在于：包括以下步 驟， 步驟（1)，對主電源的輸出劃出為兩個(gè)區(qū)域，包括正常運(yùn)行區(qū)和安全運(yùn)行區(qū)，所述正常 運(yùn)行區(qū)為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)，輸出穩(wěn)定的電壓和頻率；所述安全運(yùn)行區(qū)為主電源輸出的極限，超過 此安全運(yùn)行區(qū)會導(dǎo)致主電源損傷，進(jìn)而使微電網(wǎng)系統(tǒng)解列； 步驟（2)，將從電源各參數(shù)進(jìn)行限值設(shè)定，包括電源啟動時(shí)間、功率調(diào)節(jié)的響應(yīng)時(shí)間、輸 出功率因數(shù)的上下限、正常和安全運(yùn)行區(qū)的輸出限值、正常運(yùn)行電壓的上、下限值、正常運(yùn) 行頻率的上下限值；其中對于儲能型電源，設(shè)置儲能SOC的上、下限值；對于柴油發(fā)電機(jī)，設(shè) 置油位的限值； 步驟（3)，實(shí)時(shí)采集微電網(wǎng)的運(yùn)行方式，獲取微電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，孤網(wǎng)、并網(wǎng)還是在模式 切換過程中，當(dāng)微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，執(zhí)行步驟（4); 步驟（4)，實(shí)時(shí)采集各從電源的出力和運(yùn)行狀態(tài)信息，并采集微電網(wǎng)內(nèi)的所有負(fù)荷數(shù) 據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算可切負(fù)荷和敏感負(fù)荷的總加值，電源的出力包括輸入、輸出功率； 步驟（5)，實(shí)時(shí)采集主電源的出力和運(yùn)行狀態(tài)信息，判斷其所在運(yùn)行的區(qū)域，當(dāng)超過正 常運(yùn)行區(qū)一定時(shí)間，或超過安全運(yùn)行區(qū)時(shí)，進(jìn)入步驟（6)，啟動穩(wěn)定調(diào)節(jié)控制； 步驟（6)，根據(jù)步驟（4)、步驟（5)采集的從電源的出力和運(yùn)行狀態(tài)信息、主電源的出力 和運(yùn)行狀態(tài)信息，通過方程組（1)，求解各從電源的出力分配情況，電源投切情況和負(fù)荷切 除情況，出力情況包括有功功率和無功功率，
(1) 約束條件
其中，PFH、QFH為實(shí)時(shí)微電網(wǎng)負(fù)荷的有功功率、無功功率； Pqfh、Qqfh為需要切除負(fù)荷的有功功率、無功功率； Pz、Qz為主電源的有功功率、無功功率； Pfxxi、Qfxxi為第i個(gè)非線性從電源的有功功率、無功功率，Kfxxi為第i個(gè)非線性電源是否 投運(yùn)，0表示退出、1表示運(yùn)行； Pxxi、Qxxi第i個(gè)線性電源負(fù)荷的的有功功率、無功功率，Kxxi第i個(gè)線性電源是否投運(yùn)〇 表示退出、1表示運(yùn)行；
約束條件 S為視在功率，用于劃分正常運(yùn)行區(qū)和安全運(yùn)行區(qū)，P = r SXcos <KQ = SXsin<i)，cos Φ 是功率因數(shù)； 步驟（7)，步驟（6)中方程組⑴的解非唯一，在所有的解中篩選最優(yōu)解，根據(jù)最優(yōu)解， 給各電源、負(fù)荷下發(fā)相應(yīng)的調(diào)節(jié)指令，獲得穩(wěn)定調(diào)節(jié)控制方式，保證主電源的運(yùn)行安全和微 電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種主從控制模式的微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的調(diào)節(jié)控制方法，其特 征在于：步驟（7)所述獲得穩(wěn)定調(diào)節(jié)控制方式包括（1)調(diào)節(jié)可線性調(diào)節(jié)的電源出力控制方 式；（2)投切不可線性調(diào)節(jié)的電源控制方式；（3)投切可切負(fù)荷控制方式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種主從控制模式的微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的調(diào)節(jié)控制方法， 其特征在于：（1)調(diào)節(jié)可線性調(diào)節(jié)的電源出力控制方式，當(dāng)微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)荷或不可控 電源波動導(dǎo)致主電源輸出超正常范圍一定時(shí)間或超安全范圍后，調(diào)節(jié)從電源時(shí)分為，1)當(dāng) 主電源輸出為超上限時(shí)，按從電源設(shè)定的限值增加所有可線性調(diào)節(jié)的從電源出力；2)當(dāng)主 電源輸出為超下限時(shí)，按從電源設(shè)定的限值降低所有可線性調(diào)節(jié)的從電源出力或者使其從 電網(wǎng)吸收功率。所控制的從電源出力的目標(biāo)為其安全輸出區(qū)域。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種主從控制模式的微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的調(diào)節(jié)控制方法， 其特征在于：（2)投切不可線性調(diào)節(jié)的電源控制方式為，1)當(dāng)主電源輸出超上限，且無增加 出力的可線性調(diào)節(jié)的從電源時(shí)，查找可投入的不可線性調(diào)節(jié)的電源對其下發(fā)投入指令，使 其分擔(dān)部分負(fù)荷，讓主電源回歸正常范圍；2)當(dāng)主電源輸出超下限，且無降低出力的可線 性調(diào)節(jié)的從電源，同時(shí)也無可投入運(yùn)行的負(fù)荷時(shí)，查找切除的不可線性調(diào)節(jié)的電源對其下 發(fā)切除指令，減少微電網(wǎng)系統(tǒng)的電源，讓主電源回歸正常范圍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種主從控制模式的微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的調(diào)節(jié)控制方法， 其特征在于：（3)投切可切負(fù)荷控制方式為，1)當(dāng)主電源輸出超上限，且無增加出力的可線 性調(diào)節(jié)的從電源時(shí)，同時(shí)也無可以投入的不可線性調(diào)節(jié)的電源時(shí)，最小程度的切除部分負(fù) 荷，使主電源回歸正常范圍內(nèi)；2)當(dāng)主電源輸出超下限，且無降低出力的可線性調(diào)節(jié)的從 電源時(shí)，投入可投入的負(fù)荷，使主電源回歸正常范圍內(nèi)。
【文檔編號】H02J3/14GK104218618SQ201410529548
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】李峰, 蔣成杰, 黃曼青, 劉設(shè)計(jì) 申請人:南京磐能電力科技股份有限公司