分布式電源集群控制系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分布式電源集群控制系統(tǒng)，包括：一個(gè)分布式電源集群監(jiān)控主站和多個(gè)分布式電源集群，每個(gè)分布式電源集群包括：一個(gè)接入分布式電源集群監(jiān)控主站的分布式電源集群管控裝置和多個(gè)接入分布式電源集群管控裝置的分布式電源。本發(fā)明還公開了一種分布式電源集群控制系統(tǒng)的控制方法：分布式電源集群監(jiān)控主站實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行區(qū)域最優(yōu)潮流計(jì)算，獲得最優(yōu)潮流情況下各分布式電源群的有功功率控制定值、無功功率控制定值、功率因數(shù)控制定值和電壓控制定值，并將分布式電源集群的控制定值下發(fā)給分布式電源集群管控裝置，由分布式電源集群管控裝置進(jìn)行分布式電源控制。本發(fā)明能減少分布式電源并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定影響。
【專利說明】
分布式電源集群控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種分布式電源集群控制系統(tǒng)，還涉及一種分布式電源集群控制系統(tǒng)的控制方法，屬于分布式電源技術(shù)領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]光伏、風(fēng)機(jī)等新型清潔能源的應(yīng)用是解決未來能源危機(jī)和環(huán)境污染的重要手段。 根據(jù)國家發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)，2015年我國分布式電源裝機(jī)容量可達(dá)到74GW，占同期全國總裝機(jī)的5.0% ; 2020年分布式電源裝機(jī)容量可達(dá)到187GW，占同期全國總裝機(jī)的9.3%。高滲透分布式電源并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行提出了挑戰(zhàn)，因此，提高電網(wǎng)的新能源消納比例，減少對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定影響是分布式電源并網(wǎng)技術(shù)的重要研究內(nèi)容之一，
[0003]目前，解決分布式電源并網(wǎng)的主要技術(shù)手段包括微電網(wǎng)、虛擬電廠、集群控制等。 集群控制技術(shù)最初應(yīng)用于大規(guī)模海上風(fēng)電場集群并網(wǎng)控制，尚未成功拓展到分布式光伏、 燃?xì)廨啓C(jī)等多類型分布式電源領(lǐng)域。分布式電源的集群控制形式上是對(duì)區(qū)域內(nèi)分布式電源進(jìn)行整合，但區(qū)別于虛擬電廠內(nèi)部電源的多樣性，集群控制對(duì)象一般為同種類型或出力特性近似的機(jī)組，在控制策略上更側(cè)重于集群內(nèi)各機(jī)組、不同控制目標(biāo)在空間和時(shí)間上的協(xié)調(diào)互補(bǔ)，克服單機(jī)控制的孤立性和盲目性。同時(shí)，分布式電源區(qū)域集群控制強(qiáng)調(diào)對(duì)電源本體的協(xié)調(diào)控制，對(duì)儲(chǔ)能依賴性較低，系統(tǒng)構(gòu)建較更經(jīng)濟(jì)性。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種分布式電源集群控制系統(tǒng)， 減少分布式電源并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定影響。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:分布式電源集群控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:一個(gè)分布式電源集群監(jiān)控主站和多個(gè)分布式電源集群，每個(gè)分布式電源集群包括:一個(gè)接入分布式電源集群監(jiān)控主站的分布式電源集群管控裝置和多個(gè)接入分布式電源集群管控裝置的分布式電源;分布式電源集群監(jiān)控主站實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行區(qū)域最優(yōu)潮流計(jì)算，獲得最優(yōu)潮流情況下各分布式電源群的有功功率控制定值、無功功率控制定值、功率因數(shù)控制定值和電壓控制定值，并將分布式電源集群的控制定值下發(fā)給分布式電源集群管控裝置，由分布式電源集群管控裝置進(jìn)行分布式電源控制。
[0006]所述分布式電源集群按照分布式電源的出力特性、控制方式、并網(wǎng)位置可分為:接入同一母線分布式電源集群、分散接入分布式電源集群。
[0007]本發(fā)明還提供了一種分布式電源集群控制系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟:
[0008]步驟一:分布式電源群劃分:考慮區(qū)域內(nèi)分布式電源的空間分布式集中度、多機(jī)出力相似度、群體協(xié)同可控度，將接入同一變電站內(nèi)同類型分布式電源歸為同一集群；
[0009]步驟二:確定分布式電源群控制模式:根據(jù)分布式電源群內(nèi)電源可控情況，確定分布式電源群為:定電壓控制模式、定功率因數(shù)控制模式和定有功、無功功率控制模式三種模式中的一種；
[0010]步驟三:區(qū)域分布式電源集群最優(yōu)潮流計(jì)算:分布式電源集群監(jiān)控主站將區(qū)域內(nèi)每個(gè)分布式電源群等效為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)區(qū)域內(nèi)的電源、負(fù)荷進(jìn)行最優(yōu)潮流計(jì)算，獲得網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)有功、無功功率定值；
[0011]步驟四:集群控制指令下發(fā):對(duì)于采用定電壓控制模式的分布式電源群下發(fā)參考電壓值、電壓上限值和電壓下限值;對(duì)于采用定功率因數(shù)控制模式的分布式電源群下發(fā)參考功率因數(shù)、電壓上限值和電壓下限值;對(duì)于采用定有功、無功功率控制模式的分布式電源群下發(fā)有功出力目標(biāo)值、無功出力目標(biāo)值；
[0012]步驟五:集群分布式電源控制:分布式電源群接收到分布式電源集群監(jiān)控主站下發(fā)的控制指令和調(diào)節(jié)定值，采用該群控制模式的策略快速控制群內(nèi)分布式電源，使群滿足分布式電源集群監(jiān)控主站控制需求；
[0013]步驟六:集群控制結(jié)果返校，分布式電源集群管控裝置將分布式電源控制結(jié)果返校給分布式電源集群監(jiān)控主站。
[0014]步驟二中確定分布式電源群控制模式的具體方法為:
[0015]接入同一母線分布式電源集群可采用任意控制模式;分散接入分布式電源集群僅適用于定有功、無功功率控制模式。
[0016]所述定電壓控制模式的具體控制方法如下:
[0017]分布式電源集群管控裝置接收到集群母線電壓參考定值Un和誤差范圍AUn，實(shí)時(shí)監(jiān)測集群母線電壓，若母線電壓低于(Un-AUn)，則降低分布式電源功率因數(shù)定值，并下發(fā)給分布式電源集群內(nèi)的分布式電源，提升分布式電源集群內(nèi)輸出無功功率;若母線電壓高于(Un+AUn)，則提升分布式電源功率因數(shù)定值，并下發(fā)給分布式電源集群內(nèi)的分布式電源，降低分布式電源集群內(nèi)輸出無功功率。
[0018]所述定功率因數(shù)控制模式的具體控制方法如下:
[0019]分布式電源集群管控裝置接收到集群母線功率因數(shù)參考定值，結(jié)合母線接入的負(fù)荷功率，計(jì)算集群內(nèi)分布式電源的有功功率、無功功率出力值，下發(fā)分布式電源功率定值， 保證母線功率因數(shù)在分布式電源集群監(jiān)控主站下發(fā)功率因數(shù)范圍以內(nèi)。
[0020]所述定有功、無功功率控制模式的具體控制方法如下:
[0021]分布式電源集群管控裝置接收分布式電源集群監(jiān)控主站下發(fā)的分布式電源集群出力有功功率、無功功率定值，分布式電源集群管控裝置根據(jù)分布式電源集群內(nèi)分布式電源的出力情況，按比例調(diào)節(jié)各分布式電源的實(shí)時(shí)功率，保證分布式電源集群出力在分布式電源集群監(jiān)控主站下發(fā)的定值范圍內(nèi)。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是:采用三層控制結(jié)構(gòu)，通過不同時(shí)間維度的優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)了分布式電源并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的有效支撐，能夠提升電網(wǎng)中分布式電源并網(wǎng)消納能力，減少分布式電源并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定影響，提升分布式電源集群監(jiān)控主站對(duì)分布式電源的調(diào)控能力;采用集群方式控制，將多個(gè)分布式電源節(jié)點(diǎn)等效為一點(diǎn)，簡化了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌行嵘募罕O(jiān)控主站的新能源接入數(shù)量。【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明提供的分布式電源集群控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是專線接入同一母線分布式電源集群的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3是分散接入分布式電源集群的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖4是本發(fā)明提供的分布式電源集群控制系統(tǒng)的控制方法的流程圖。
[0027]圖5是分布式電源集群控制策略框圖【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0029]如圖1所示，分布式電源集群控制系統(tǒng)，包括:一個(gè)分布式電源集群監(jiān)控主站和多個(gè)分布式電源集群。其中，每個(gè)分布式電源集群包括:一個(gè)接入分布式電源集群監(jiān)控主站的分布式電源集群管控裝置和多個(gè)接入分布式電源集群管控裝置的分布式電源。分布式電源集群管控裝置部署集群控制策略，以實(shí)現(xiàn)集群內(nèi)多分布式電源的協(xié)調(diào)控制，管理分布式電源有功功率控制、無功功率控制，實(shí)現(xiàn)集群統(tǒng)一控制目標(biāo)。集群內(nèi)分布式電源應(yīng)具備接受并響應(yīng)有功功率定值、無功功率定值、功率因數(shù)定值的能力。
[0030]分布式電源集群按照分布式電源的出力特性、控制方式、并網(wǎng)位置可分為:接入同一母線分布式電源集群、分散接入分布式電源集群。
[0031]如圖2所示，是專線接入同一母線分布式電源集群的結(jié)構(gòu)示意圖，所有的分布式電源均與同一母線連接，群內(nèi)所有分布式電源的出力均對(duì)分布式電源群公共連接點(diǎn)的電壓、 頻率產(chǎn)生影響。
[0032]如圖3所示，是分散接入分布式電源集群的結(jié)構(gòu)示意圖，區(qū)域內(nèi)分布式電源地理位置相近、出力相似，但分布式電源接入不同母線。
[0033]工作時(shí)，分布式電源集群監(jiān)控主站實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，在分鐘級(jí)的時(shí)間維度進(jìn)行區(qū)域最優(yōu)潮流計(jì)算，獲得最優(yōu)潮流情況下各分布式電源群的有功功率控制定值、無功功率控制定值、功率因數(shù)控制定值和電壓控制定值，并將分布式電源集群的控制定值下發(fā)給分布式電源集群管控裝置，由分布式電源集群管控裝置進(jìn)行分布式電源控制。
[0034]本發(fā)明還公開了一種分布式電源集群控制系統(tǒng)的控制方法，該控制方法是基于上述分布式電源集群控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，具體包括如下步驟:
[0035]步驟一:分布式電源群劃分:考慮區(qū)域內(nèi)分布式電源的空間分布式集中度、多機(jī)出力相似度、群體協(xié)同可控度等因素，將接入同一變電站內(nèi)同類型分布式電源歸為同一集群；
[0036]步驟二:確定分布式電源群控制模式:根據(jù)分布式電源群內(nèi)電源可控情況，確定分布式電源群為:定電壓控制模式、定功率因數(shù)控制模式和定有功、無功功率控制模式三種模式中的一種:對(duì)于接入同一母線分布式電源集群可采用任意控制模式;對(duì)于分散接入分布式電源集群僅適用于定有功、無功功率控制模式。
[0037]步驟三:區(qū)域分布式電源集群最優(yōu)潮流計(jì)算:分布式電源集群監(jiān)控主站將區(qū)域內(nèi)每個(gè)分布式電源群等效為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)區(qū)域內(nèi)的電源、負(fù)荷進(jìn)行最優(yōu)潮流計(jì)算，獲得網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)有功、無功功率定值。[〇〇38]步驟四:集群控制指令下發(fā):
[0039]對(duì)于采用定電壓控制模式的分布式電源群下發(fā)參考電壓值、電壓上限值和電壓下限值。定電壓控制模式的具體控制方法如下:
[0040]分布式電源集群管控裝置接收到集群母線電壓參考定值Un和誤差范圍AUn，實(shí)時(shí)監(jiān)測集群母線電壓，若母線電壓低于(Un-AUn)，則降低分布式電源功率因數(shù)定值，并下發(fā)給分布式電源集群內(nèi)的分布式電源，提升分布式電源集群內(nèi)輸出無功功率;若母線電壓高于(Un+AUn)，則提升分布式電源功率因數(shù)定值，并下發(fā)給分布式電源集群內(nèi)的分布式電源，降低分布式電源集群內(nèi)輸出無功功率。
[0041]對(duì)于采用定功率因數(shù)控制模式的分布式電源群下發(fā)參考功率因數(shù)、電壓上限值和電壓下限值。定功率因數(shù)控制模式的具體控制方法如下:[〇〇42]分布式電源集群管控裝置接收到集群母線功率因數(shù)參考定值，結(jié)合母線接入的負(fù)荷功率，計(jì)算集群內(nèi)分布式電源的有功功率、無功功率出力值，下發(fā)分布式電源功率定值， 保證母線功率因數(shù)在分布式電源集群監(jiān)控主站下發(fā)功率因數(shù)范圍以內(nèi)。
[0043]對(duì)于采用定有功、無功功率控制模式的分布式電源群下發(fā)有功出力目標(biāo)值、無功出力目標(biāo)值。定有功、無功功率控制模式的具體控制方法如下:
[0044]分布式電源集群管控裝置接收分布式電源集群監(jiān)控主站下發(fā)的分布式電源集群出力有功功率、無功功率定值，分布式電源集群管控裝置根據(jù)分布式電源集群內(nèi)分布式電源的出力情況，按比例調(diào)節(jié)各分布式電源的實(shí)時(shí)功率，保證分布式電源集群出力在分布式電源集群監(jiān)控主站下發(fā)的定值范圍內(nèi)。
[0045]步驟五:集群分布式電源控制:分布式電源群接收到分布式電源集群監(jiān)控主站下發(fā)的控制指令和調(diào)節(jié)定值，采用該群控制模式的策略快速控制群內(nèi)分布式電源，使群滿足分布式電源集群監(jiān)控主站控制需求;集群控制模塊輸入、輸出信息如圖5所示，集群控制的輸入數(shù)據(jù)有:
[0046]分布式電源信息包括分布式電源逆變器運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)，分布式電源并網(wǎng)點(diǎn) Bw的電壓、電流、有功、無功、功率因數(shù)，集群并網(wǎng)PCC的電壓、、有功、無功、功率因數(shù)；
[0047]主站下發(fā)指令包括功率因數(shù)參數(shù)序列，電壓控制參數(shù)序列，定有功、無功定值，定值容差、變換率參數(shù)。
[0048]輸出信息包括控制日志，運(yùn)行日志，上送數(shù)據(jù)等。[〇〇49]步驟六:集群控制結(jié)果返校，分布式電源集群管控裝置將分布式電源控制結(jié)果返校給分布式電源集群監(jiān)控主站。
[0050]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.分布式電源集群控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:一個(gè)分布式電源集群監(jiān)控主站和多個(gè) 分布式電源集群，每個(gè)分布式電源集群包括:一個(gè)接入分布式電源集群監(jiān)控主站的分布式 電源集群管控裝置和多個(gè)接入分布式電源集群管控裝置的分布式電源；分布式電源集群監(jiān)控主站實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行區(qū)域最優(yōu)潮流計(jì)算，獲得最優(yōu) 潮流情況下各分布式電源群的有功功率控制定值、無功功率控制定值、功率因數(shù)控制定值 和電壓控制定值，并將分布式電源集群的控制定值下發(fā)給分布式電源集群管控裝置，由分 布式電源集群管控裝置進(jìn)行分布式電源控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式電源集群控制系統(tǒng)，其特征在于，所述分布式電源集群 按照分布式電源的出力特性、控制方式、并網(wǎng)位置可分為:接入同一母線分布式電源集群、 分散接入分布式電源集群。3.分布式電源集群控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:包括如下步驟:步驟一:分布式電源群劃分:考慮區(qū)域內(nèi)分布式電源的空間分布式集中度、多機(jī)出力相 似度、群體協(xié)同可控度，將接入同一變電站內(nèi)同類型分布式電源歸為同一集群；步驟二:確定分布式電源群控制模式:根據(jù)分布式電源群內(nèi)電源可控情況，確定分布式 電源群為:定電壓控制模式、定功率因數(shù)控制模式和定有功、無功功率控制模式三種模式中 的一種；步驟三:區(qū)域分布式電源集群最優(yōu)潮流計(jì)算:分布式電源集群監(jiān)控主站將區(qū)域內(nèi)每個(gè) 分布式電源群等效為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)區(qū)域內(nèi)的電源、負(fù)荷進(jìn)行最優(yōu)潮流計(jì)算，獲得網(wǎng)絡(luò)中每個(gè) 節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)有功、無功功率定值；步驟四:集群控制指令下發(fā):對(duì)于采用定電壓控制模式的分布式電源群下發(fā)參考電壓 值、電壓上限值和電壓下限值;對(duì)于采用定功率因數(shù)控制模式的分布式電源群下發(fā)參考功 率因數(shù)、電壓上限值和電壓下限值;對(duì)于采用定有功、無功功率控制模式的分布式電源群下 發(fā)有功出力目標(biāo)值、無功出力目標(biāo)值；步驟五:集群分布式電源控制:分布式電源群接收到分布式電源集群監(jiān)控主站下發(fā)的 控制指令和調(diào)節(jié)定值，采用該群控制模式的策略快速控制群內(nèi)分布式電源，使群滿足分布 式電源集群監(jiān)控主站控制需求；步驟六:集群控制結(jié)果返校，分布式電源集群管控裝置將分布式電源控制結(jié)果返校給 分布式電源集群監(jiān)控主站。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式電源集群控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:步驟二中 確定分布式電源群控制模式的具體方法為:接入同一母線分布式電源集群可采用任意控制模式;分散接入分布式電源集群僅適用 于定有功、無功功率控制模式。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式電源集群控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述定電 壓控制模式的具體控制方法如下:分布式電源集群管控裝置接收到集群母線電壓參考定值Un和誤差范圍AUn，實(shí)時(shí)監(jiān)測 集群母線電壓，若母線電壓低于(Un-AUn)，則降低分布式電源功率因數(shù)定值，并下發(fā)給分 布式電源集群內(nèi)的分布式電源，提升分布式電源集群內(nèi)輸出無功功率;若母線電壓高于(Un +AUn)，則提升分布式電源功率因數(shù)定值，并下發(fā)給分布式電源集群內(nèi)的分布式電源，降低 分布式電源集群內(nèi)輸出無功功率。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式電源集群控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述定功 率因數(shù)控制模式的具體控制方法如下:分布式電源集群管控裝置接收到集群母線功率因數(shù)參考定值，結(jié)合母線接入的負(fù)荷功 率，計(jì)算集群內(nèi)分布式電源的有功功率、無功功率出力值，下發(fā)分布式電源功率定值，保證 母線功率因數(shù)在分布式電源集群監(jiān)控主站下發(fā)功率因數(shù)范圍以內(nèi)。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式電源集群控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:所述定有 功、無功功率控制模式的具體控制方法如下:分布式電源集群管控裝置接收分布式電源集群監(jiān)控主站下發(fā)的分布式電源集群出力 有功功率、無功功率定值，分布式電源集群管控裝置根據(jù)分布式電源集群內(nèi)分布式電源的 出力情況，按比例調(diào)節(jié)各分布式電源的實(shí)時(shí)功率，保證分布式電源集群出力在分布式電源 集群監(jiān)控主站下發(fā)的定值范圍內(nèi)。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK105958535SQ201610392352
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】趙景濤, 陳娜, 李哲, 李鵬, 龔向陽, 周金輝, 王威, 劉沛立, 馬國平
【申請人】國電南瑞科技股份有限公司, 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院, 國網(wǎng)浙江省電力公司寧波供電公司