微電網(wǎng)頻率、有功和時間三變量坐標系建立方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種微電網(wǎng)管理技術，特別設及一種微電網(wǎng)頻率、有功和時間=變量 坐標系建立方法。
【背景技術】
[0002] 微電網(wǎng)（Micro-Grid)也譯為微網(wǎng)，是一種新型網(wǎng)絡結構，是一組微電源、負荷、儲 能系統(tǒng)和控制裝置構成的系統(tǒng)單元。微電網(wǎng)是一個能夠實現(xiàn)自我控制、保護和管理的自治 系統(tǒng)，既可W與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可W孤立運行。微電網(wǎng)是相對傳統(tǒng)大電網(wǎng)的一個概 念，是指多個分布式電源及其相關負載按照一定的拓撲結構組成的網(wǎng)絡，并通過靜態(tài)開關 關聯(lián)至常規(guī)電網(wǎng)。 開發(fā)和延伸微電網(wǎng)能夠充分促進分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入，實現(xiàn)對負荷 多種能源形式的高可靠供給，是實現(xiàn)主動式配電網(wǎng)的一種有效方式，是傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電 網(wǎng)過渡。
[0003] 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，電力需求迅速增長，電力部口大多把投資集中在火電、水 電W及核電等大型集中電源和超高壓遠距離輸電網(wǎng)的建設上。但是，隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷 擴大，超大規(guī)模電力系統(tǒng)的弊端也日益凸現(xiàn)，成本高，運行難度大，難W適應用戶越來越高 的安全和可靠性要求W及多樣化的供電需求。
[0004] 在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)中存在慣量，可通過頻率的輕微變化滿足負荷變動 時的初始功率平衡，然后功率調節(jié)器使系統(tǒng)的頻率恢復到額定值。電力電子接口的分布式 發(fā)電單元，由于原動機(例如微型燃氣輪機和燃料電池）響應速度慢和電力電子器件本身沒 有儲存的能量，使得該類慣量電源系統(tǒng)不能對負荷的跳越變化做出快速響應。目前該類問 題還沒有很好的解決，需要提出新的解決方案。當微電網(wǎng)與主網(wǎng)聯(lián)接時，負荷的變化可由主 網(wǎng)來平衡，但微電網(wǎng)孤島運行時，為了保證響應的快速性和減小頻率和電壓波動，可在分布 式發(fā)電單元直流部分裝設儲能裝置。目前的解決方法沒有詳細的明文規(guī)定規(guī)定和具體措 施，僅僅是籠統(tǒng)的提出的策略而沒有具體技術。所W本發(fā)明針對微電網(wǎng)在孤島運行下由于 負荷變化引起頻率波動，提出了具體的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是針對微電網(wǎng)在孤島運行時，由于負荷變化引起頻率波動的問題，提出了 一種微電網(wǎng)的頻率、有功功率和時間=變量坐標系建立方法，W便于調度人員區(qū)分情況，最 大限度地提高頻率的穩(wěn)定和合理分配發(fā)電設備出力，滿足電網(wǎng)對有功管理的要求W及電氣 設備的安全運行需要。
[0006] 本發(fā)明的技術方案為：一種微電網(wǎng)頻率、有功和時間=變量坐標系建立方法，W微 電網(wǎng)發(fā)出的有功功率作為橫坐標，并且做2根橫坐標的垂線，分別為有功功率的上限值、下 限值；W微電網(wǎng)的頻率作為縱坐標，并且做2根縱坐標的垂線，分別為頻率的上限值、下限 值；4根線將坐標分為9個區(qū)域，時間為垂直坐標，并設定進入每個區(qū)的調節(jié)措施。
[0007] 所述9個區(qū)域中中間第9區(qū)間為滿足要求的理想?yún)^(qū)間，不需調節(jié)，其他區(qū)域調節(jié)如 下： 第1區(qū)；頻率滿足要求，有功功率偏高；根據(jù)當日的各個分布式發(fā)電單元的出力和負荷 情況，來選擇減少出力，可W優(yōu)先考慮減少燃氣微汽輪機的出力； 第2區(qū)：頻率偏高，有功功率偏高；盡快減少分布式發(fā)電單元的出力，并且盡量不浪費 能源把多余的電能儲存到蓄電池中，優(yōu)先考慮減少燃氣微汽輪機的出力，風力和太陽能發(fā) 電裝置分次減少； 第3區(qū)：頻率偏高，有功功率滿足要求：優(yōu)先考慮減少風機和太陽能發(fā)電裝置的出力， 使頻率恢復正常后，根據(jù)負荷情況再恢復分布式發(fā)電單元的出力； 第4區(qū)：頻率偏高，有功功率偏低；考慮當日的各個分布式發(fā)電單元的出力和負荷情 況，來選擇增加出力，提高風力和太陽能發(fā)電裝置的出力，如若微點網(wǎng)還是處于此運行狀 態(tài)，應盡快檢查微電網(wǎng)的線路或是分布式發(fā)電單元是否有故障，如若發(fā)生故障情況迅速排 除； 第5區(qū)；頻率滿足要求，有功功率偏低；根據(jù)當日的各個分布式發(fā)電單元的出力和負荷 情況，優(yōu)先考慮加大風機和太陽能發(fā)電裝置的出力，使有功功率恢復平衡； 第6區(qū)：頻率偏低，有功功率也偏低；盡快提高分布式發(fā)電單元的出力，優(yōu)先考慮加大 風機和太陽能發(fā)電裝置的出力，并且開啟儲能裝置，使蓄電池進入放電模式； 第7區(qū)：頻率偏低，有功功率滿足要求：優(yōu)先考慮加大風機和太陽能發(fā)電裝置的出力， 使頻率恢復正常后，再適當減少分布式發(fā)電單元的出力，或者是開啟儲能裝置，使用蓄電池 提高頻率，后再推出運行； 第8區(qū)：頻率偏低，有功功率偏高；考慮當日的各個分布式發(fā)電單元的出力和負荷情 況，來選擇減少出力，優(yōu)先減少燃氣微汽輪機的出力，如若微點網(wǎng)還是處于此運行狀態(tài)，盡 快檢查微電網(wǎng)的線路或是分布式發(fā)電單元是否有故障，如若發(fā)生故障情況迅速排除。
[0008] 本發(fā)明的有益效果在于；本發(fā)明微電網(wǎng)頻率、有功和時間=變量坐標系建立方法， 最大限度的提高頻率的穩(wěn)定和合理分配發(fā)電設備出力。滿足電網(wǎng)對有功管理的要求W及電 氣設備的安全運行需要。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明降低了操作的復雜度，保證了頻率合格， 且更為智能，更貼切智能電網(wǎng)的發(fā)展要求。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明微電網(wǎng)頻率、有功和時間S變量坐標系建立方法的分區(qū)圖； 圖2為微電網(wǎng)一天中各個發(fā)電裝置出力W及負荷情況圖。
【具體實施方式】
[0010] 根據(jù)《供電營業(yè)規(guī)則》第35條在電力系統(tǒng)正常運行情況下頻率允許偏差為；裝機 容量在300kWW上的為正負0. 2Hz;裝機容量在300kWW下的為± 0.甜Z;當電力系統(tǒng)在非 正常條件下，供電允許偏差不得超過± 1. 0Hz。一般的微電網(wǎng)裝機容量較小，基本在300kW W下，所W允許頻率波動為±0.5Hz。那么頻率的最低下線定為49. 5Hz,最高上線為50. 5 Hz。
[0011] 如果頻率的波動很大，會對用戶、發(fā)電廠、電力系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響。
[0012] 1、對用戶的影響：頻率的變化將引起電動機轉速的變化，從而影響產(chǎn)品質量，雷 達、電子計算機等會因頻率過低而無法運行； 2、 對發(fā)電廠的影響；頻率降低時，風機和累所能提供的風能和水能將迅速減少，影響鍋 爐的正常運行；頻率降低時，將增加汽輪機葉片所受的應力，引起葉片的共振，減短葉片壽 命甚至使其斷裂。頻率降低時，變壓器鐵耗和勵磁電流都將增加，引起升溫，為保護變壓器 而不得不降低其負荷； 3、 對電力系統(tǒng)的影響；頻率降低時，系統(tǒng)中的無功負荷會增加，進而影響系統(tǒng)，使其電 壓水平下降。
[0013]電力有功平衡是指電力系統(tǒng)所有的有功發(fā)電單元發(fā)出的有功功率綜合與電網(wǎng)所 有用電設備所取用的有功功率總和相等。電力有功平衡是動態(tài)平衡，由電網(wǎng)發(fā)電、供電、用 電3個方面決定的，由于發(fā)電和用電是在同一時間里完成的，發(fā)電量并不一定正好等于用 電量。微電網(wǎng)的有功負荷是經(jīng)常發(fā)生變化的，引起有功平衡經(jīng)常被打破，要再努力使之達到 平衡，是在一定程度上緩和電力供需矛盾的重要措施。當微電網(wǎng)的有功平衡波動很大時，會 使微電網(wǎng)的電能質量下降，影響微電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟運行，并且損害諸多企業(yè)的 供電和利益，關系到工農(nóng)生產(chǎn)和人民生活用電。所W要限制有功功率的波動。對于獨立運 行的微電網(wǎng)，由于分布式發(fā)電、如風力發(fā)電、光伏發(fā)電、受自然因素的影響，其輸出功率具有 間歇性隨機性和波動性W及負荷峰谷差特性，一天中的有功功率差額存在較大的波動性不 利于后備電源的穩(wěn)定經(jīng)濟運行，所W需要限定有功功率上限與下限?？紤]線路傳輸?shù)姆€(wěn)定 極限功率，由于電網(wǎng)聯(lián)絡線運行中必須考慮不超穩(wěn)定極限功率的條件，而靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定 極限功率一般又比導線的熱穩(wěn)定功率小，另外，由于為滿足暫態(tài)穩(wěn)