專利名稱：一種微電網(wǎng)自平衡和自平滑統(tǒng)一的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種微電網(wǎng)自平衡和自平滑統(tǒng)一的控制方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)隨著環(huán)境日益惡化和不可再生能源的稀缺，分布式電源(DG)和微電網(wǎng)技術(shù)逐漸受到了各國(guó)的重視。而分布式電源以微電網(wǎng)形式并入配電網(wǎng)，能夠有效控制分布式電源，提升能源利用率，提高供電可靠性，改善電能質(zhì)量。因此國(guó)內(nèi)最近幾年興建了一批微電網(wǎng)項(xiàng)目工程。然而，諸多微電網(wǎng)項(xiàng)目中分布式電源、儲(chǔ)能和負(fù)荷容量配比混亂，控制不協(xié)調(diào)，大規(guī)模接入后，較大的功率波動(dòng)將對(duì)區(qū)域配電網(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的沖擊，甚至造成區(qū)域配電網(wǎng)的震蕩。另外國(guó)內(nèi)微電網(wǎng)的控制方法研究主要都集中在微電網(wǎng)內(nèi)部，如對(duì)微電網(wǎng)的有功/ 頻率控制、無(wú)功/電壓控制等等；而尚未提出有效的基于微電網(wǎng)與配電網(wǎng)協(xié)調(diào)互動(dòng)的控制方法，不能有效的解決上述微電網(wǎng)并網(wǎng)后帶來(lái)的一系列問(wèn)題，阻礙了可再生清潔能源的在我國(guó)的快速發(fā)展和高效利用。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有微電網(wǎng)并網(wǎng)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種微電網(wǎng)自平衡和自平滑統(tǒng)一的控制方法。該控制方法通過(guò)自平衡控制與區(qū)域配電網(wǎng)協(xié)調(diào)互動(dòng)、相互支撐；通過(guò)自平滑控制有效減少功率波動(dòng)對(duì)配電網(wǎng)的沖擊，同時(shí)減少儲(chǔ)能裝置的頻繁調(diào)節(jié)，延長(zhǎng)裝置的使用壽命；為實(shí)現(xiàn)可再生清潔能源在配電網(wǎng)側(cè)的“寬限接入”提供一種解決方案。本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種微電網(wǎng)自平衡和自平滑統(tǒng)一的控制方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括下述步驟①所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)制定本地負(fù)荷需求功率預(yù)測(cè)曲線、自平衡度計(jì)劃曲線和自平滑度限值；②判斷所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)是否接受區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度；③將所述自平衡度計(jì)劃曲線和自平滑度計(jì)劃限值上報(bào)給區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)；④所述區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)制定自平衡度邊界曲線和自平滑度邊界限值；⑤所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)接收所述自平衡度邊界曲線和自平滑度邊界限值；⑥所述微電網(wǎng)中央控制器對(duì)微電網(wǎng)中分布式電源、儲(chǔ)能裝置和可控負(fù)荷進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。本發(fā)明提供的一種優(yōu)選的技術(shù)方案是所述步驟①中所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)制定本地負(fù)荷需求功率預(yù)測(cè)曲線PJt)、自平衡度計(jì)劃曲線kplan(t)和自平滑度計(jì)劃限值
Splan0本發(fā)明提供的第二優(yōu)選的技術(shù)方案是所述步驟②包括判斷微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)與區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)是否關(guān)聯(lián)
i、如果無(wú)關(guān)聯(lián)，則從步驟②轉(zhuǎn)至步驟⑥，根據(jù)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)制定的自平衡度計(jì)劃曲線kplan(t)和自平滑度計(jì)劃限值8_ 對(duì)微電網(wǎng)中分布式電源(指風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池等，不局限于風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電)、儲(chǔ)能裝置(指超級(jí)電容、鋰電池、鉛酸電池等儲(chǔ)能裝置；也可以為兩種以上的復(fù)合儲(chǔ)能裝置；不局限于一種儲(chǔ)能裝置) 和可控負(fù)荷進(jìn)行協(xié)調(diào)控制；ii、如果已經(jīng)關(guān)聯(lián)，進(jìn)一步判斷所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)是否接受區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度a、如果不接受區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度，則從步驟②轉(zhuǎn)至步驟⑥；b、如果接受調(diào)度，則將本地負(fù)荷需求功率預(yù)測(cè)曲線I\(t)、自平衡度計(jì)劃曲線 kplan(t)和自平滑度計(jì)劃限值Splan上傳給區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，即從步驟②轉(zhuǎn)至步驟③。本發(fā)明提供的第三優(yōu)選的技術(shù)方案是所述步驟④中，所述區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)上報(bào)的本地負(fù)荷需求功率預(yù)測(cè)曲線PJt)、自平衡度計(jì)劃曲線 kplan(t)和自平滑度計(jì)劃限值Splan，制定所述微電網(wǎng)自平衡度邊界曲線kmin(t)-kmax(t)和自平滑度邊界限值Smin和Smax,并傳回所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本發(fā)明提供的第四優(yōu)選的技術(shù)方案是所述步驟⑤中，所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)接收所述微電網(wǎng)自平衡度邊界曲線kmin(t)-kmax(t)和自平滑度邊界限值Smin和Smax，并傳給所述微電網(wǎng)中央控制器。本發(fā)明提供的第五優(yōu)選的技術(shù)方案是所述步驟⑥中，所述微電網(wǎng)中央控制器根據(jù)自平衡度邊界曲線kmin(t)-kmax(t)和自平滑度邊界限值Smin和Smax對(duì)微電網(wǎng)中分布式電源、儲(chǔ)能裝置和可控負(fù)荷進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。本發(fā)明提供的第六優(yōu)選的技術(shù)方案是所述kmin(t)為自平衡度邊界曲線的下限； 所述kmax(t)為自平衡度邊界曲線的上限；所述Smin為自平滑度邊界限值的下限；所述Smax 為自平滑度邊界限值的上限；所述可控負(fù)荷為三級(jí)負(fù)荷中根據(jù)電量富余程度進(jìn)行投切的負(fù)荷。本發(fā)明提供的第七優(yōu)選的技術(shù)方案是所述微電網(wǎng)中央控制器對(duì)微電網(wǎng)中分布式電源、儲(chǔ)能裝置和可控負(fù)荷進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的內(nèi)容如下I)對(duì)所述微電網(wǎng)實(shí)時(shí)自平衡度k(t)與kmin(t)和kmax(t)進(jìn)行比較；當(dāng) kmin(t)彡k(t)彡kmax(t時(shí)，微電網(wǎng)輸出功率滿足負(fù)荷需求(負(fù)荷包括本地或遠(yuǎn)程負(fù)荷，其包括一、二、三級(jí)負(fù)荷，可控負(fù)荷是三級(jí)負(fù)荷的一部分)；ik(t) <kmin(t)時(shí)，微電網(wǎng)輸出功率不能滿足負(fù)荷需求，加大微電網(wǎng)輸出功率出力或減少已投入的可控負(fù)荷；當(dāng)k(t) > kmax(t) 時(shí)，微電網(wǎng)輸出功率大于負(fù)荷需求，減少微電網(wǎng)輸出功率或投入已切除的可控負(fù)荷；2)對(duì)微電網(wǎng)實(shí)時(shí)自平滑度的絕對(duì)值I s⑴I與Smin和Smax進(jìn)行比較；當(dāng) Smin^ |s(t)| < Snlax時(shí)，表示微電網(wǎng)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線交換功率輸出穩(wěn)定，微電網(wǎng)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線交換功率曲線平滑；當(dāng)|s(t)| < Smin時(shí)，表示微電網(wǎng)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線交換功率波動(dòng)較小，功率輸出比較穩(wěn)定，但頻繁調(diào)節(jié)多度損害儲(chǔ)能裝置的使用壽命，可減少儲(chǔ)能裝置的調(diào)節(jié)力度；當(dāng)
s(t) I > Smax時(shí)，表示微電網(wǎng)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線交換功率波動(dòng)較大，需要加大儲(chǔ)能裝置的調(diào)節(jié)力度，以減少對(duì)區(qū)域配電網(wǎng)的擾動(dòng)影響。本發(fā)明提供的第八優(yōu)選的技術(shù)方案是I、所述微電網(wǎng)輸出功率的表達(dá)式如下
權(quán)利要求
1.一種微電網(wǎng)自平衡和自平滑統(tǒng)一的控制方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟①所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)制定本地負(fù)荷需求功率預(yù)測(cè)曲線、自平衡度計(jì)劃曲線和自平滑度計(jì)劃限值；②判斷所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)是否接受區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度；③將所述自平衡度計(jì)劃曲線和自平滑度計(jì)劃限值上報(bào)給區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)；④所述區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)制定自平衡度邊界曲線和自平滑度邊界限值；⑤所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)接收所述自平衡度邊界曲線和自平滑度邊界限值；⑥所述微電網(wǎng)中央控制器對(duì)微電網(wǎng)中分布式電源、儲(chǔ)能裝置和可控負(fù)荷進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。
2.如權(quán)利要求I所述的控制方法，其特征在于，所述步驟①中所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)制定本地負(fù)荷需求功率預(yù)測(cè)曲線PJt)、自平衡度計(jì)劃曲線kplan(t)和自平滑度計(jì)劃限值
3.如權(quán)利要求I所述的控制方法，其特征在于，所述步驟②包括判斷微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)與區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)是否關(guān)聯(lián)i、如果無(wú)關(guān)聯(lián)，則從步驟②轉(zhuǎn)至步驟⑥，根據(jù)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)制定的自平衡度計(jì)劃曲線kplan(t)和自平滑度計(jì)劃限值Splan對(duì)微電網(wǎng)中分布式電源、儲(chǔ)能裝置和可控負(fù)荷進(jìn)行協(xié)調(diào)控制；ii、如果已經(jīng)關(guān)聯(lián)，進(jìn)一步判斷所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)是否接受區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度a、如果不接受區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度，則從步驟②轉(zhuǎn)至步驟⑥；b、如果接受調(diào)度，則將本地負(fù)荷需求功率預(yù)測(cè)曲線I\(t)、自平衡度計(jì)劃曲線kplan(t) 和自平滑度計(jì)劃限值Splan上傳給區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，即從步驟②轉(zhuǎn)至步驟③。
4.如權(quán)利要求I所述的控制方法，其特征在于，所述步驟④中，所述區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)上報(bào)的本地負(fù)荷需求功率預(yù)測(cè)曲線PJt)、自平衡度計(jì)劃曲線 kplan(t)和自平滑度計(jì)劃限值Splan，制定所述微電網(wǎng)自平衡度邊界曲線kmin(t)_kmax(t)和自平滑度邊界限值Smin和smax，并傳回所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求I所述的控制方法，其特征在于，所述步驟⑤中，所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)接收所述微電網(wǎng)自平衡度邊界曲線kmin(t)_kmax(t)和自平滑度邊界限值Smin和Smax，并傳給所述微電網(wǎng)中央控制器。
6.如權(quán)利要求I所述的控制方法，其特征在于，所述步驟⑥中，所述微電網(wǎng)中央控制器根據(jù)自平衡度邊界曲線kmin(t)_kmax(t)和自平滑度邊界限值Smin和Smax對(duì)微電網(wǎng)中分布式電源、儲(chǔ)能裝置和可控負(fù)荷進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。
7.如權(quán)利要求3-6中任一項(xiàng)所述的控制方法，其特征在于，所述kmin(t)為自平衡度邊界曲線的下限；所述kmax(t)為自平衡度邊界曲線的上限；所述Smin為自平滑度邊界限值的下限；所述Smax為自平滑度邊界限值的上限；所述可控負(fù)荷為三級(jí)負(fù)荷中根據(jù)電量富余程度進(jìn)行投切的負(fù)荷。
8.如權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述微電網(wǎng)中央控制器對(duì)微電網(wǎng)中分布式電源、儲(chǔ)能裝置和可控負(fù)荷進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的內(nèi)容如下1)對(duì)所述微電網(wǎng)實(shí)時(shí)自平衡度k(t)與kmin(t)和kmax(t)進(jìn)行比較；當(dāng) kmin(t)彡k(t)彡kmax(t)時(shí)，微電網(wǎng)輸出功率滿足負(fù)荷需求；當(dāng)k(t) < kmin(t)時(shí)，微電網(wǎng)輸出功率不能滿足負(fù)荷需求，加大微電網(wǎng)輸出功率出力或減少已投入的可控負(fù)荷；當(dāng)k(t) > kmax(t)時(shí)，微電網(wǎng)輸出功率大于負(fù)荷需求，減少微電網(wǎng)輸出功率或投入已切除的可控負(fù)荷；2)對(duì)微電網(wǎng)實(shí)時(shí)自平滑度的絕對(duì)值|s(t)I與Smin和Smax進(jìn)行比較；當(dāng) Smin^ |s(t) I < Snlax時(shí)，表示微電網(wǎng)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線交換功率輸出穩(wěn)定，微電網(wǎng)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線交換功率曲線平滑；當(dāng)|s(t)| <8_時(shí)，微電網(wǎng)并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線交換功率輸出穩(wěn)定；當(dāng)|s(t)| > Sfflax 時(shí)，加大儲(chǔ)能裝置的調(diào)節(jié)力度，減少對(duì)區(qū)域配電網(wǎng)的擾動(dòng)影響。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的控制方法，其特征在于，I、所述微電網(wǎng)輸出功率的表達(dá)式如下
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微電網(wǎng)自平衡和自平滑統(tǒng)一的控制方法，該方法步驟為微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)制定本地負(fù)荷需求功率預(yù)測(cè)曲線、自平衡度計(jì)劃曲線和自平滑度限值；判斷微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)是否接受區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)調(diào)度；將自平衡度計(jì)劃曲線和自平滑度限值上報(bào)給區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)；區(qū)域配電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)制定自平衡度邊界曲線和自平滑度邊界限值；微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)接收自平衡度邊界曲線和自平滑度邊界限值；微電網(wǎng)中央控制器對(duì)微電網(wǎng)中分布式電源、儲(chǔ)能裝置和可控負(fù)荷進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)自平衡和自平滑統(tǒng)一的控制，減少高滲透率下間歇性可再生能源功率波動(dòng)對(duì)接入?yún)^(qū)域配電網(wǎng)的擾動(dòng)影響，獲得很高的能源利用率和較大經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)H02J13/00GK102611127SQ20121003807
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者劉海濤, 吳鳴, 季宇, 李洋, 梁惠施, 蘇劍 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院