一种考虑电-气互联的微电网协调控制方法技术

本发明专利技术公开一种考虑电‑气互联的微电网协调控制方法，通过对微型燃气轮机发电系统和电转气系统进行协调控制，使微电网和天然气网之间可以形成优势互补，有利于实现可再生能源发电的就地消纳，有助于增强微电网运行的灵活性，提高了能源利用效率和系统可靠性；控制储能系统与微型燃气轮机发电系统和电转气系统进行配合，有利于发挥各自的性能优势，可以弥补微型燃气轮机发电系统和电转气系统动态性能的不足，同时能够降低微电网孤岛运行对储能容量的要求；本发明专利技术的考虑电‑气互联的微电网协调控制方法，易于实现，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑电-气互联的微电网协调控制方法
本专利技术属于综合能源系统控制
，具体涉及一种考虑电-气互联的微电网协调控制方法。
技术介绍
分布式发电具有间歇性、波动性和随机性等特点，大规模接入以后会对电力系统的稳定运行构成严峻挑战，为此人们提出了“微电网”的概念。微电网能够实现分布式电源的有效集成，具有自我控制、保护和管理能力，因此世界各国先后针对微电网展开了深入研究、示范和应用。近年来，随着微型燃气轮机发电技术和电转气技术的快速发展，电力系统和天然气系统之间的耦合变得越来越紧密，电-气互联综合能源系统在国内外获得了广泛关注。然而，国内外针对电-气互联综合能源系统的研究尚处于起步阶段，并且已有的研究成果重点集中于对源端能源系统的研究，针对受端能源系统中的电力网络和天然气网络，研究如何通过系统之间的协调配合以实现不同能源形式的紧密互动和优势互补，目前还很少涉及。因此，对受端能源系统中微电网与天然气网络互连后的运行和控制问题开展研究很有必要，对于促进能源的高效利用、提高能源系统的安全性和可靠性具有重要意义。
技术实现思路
为解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种考虑电-气互联的微电网协调控制方法，解决了电-气互联条件下微电网的协调控制问题，对于促进能源的高效利用、提高能源系统的安全性和可靠性具有重要意义。为了实现上述目标，本专利技术采用如下技术方案：一种考虑电-气互联的微电网协调控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：采集微电网PCC并网开关信息，判断微电网当前运行于并网模式还是孤岛模式，当检测到PCC并网开关处于闭合状态时，判定微电网运行于并网模式；当检测到PCC并网开关处于断开状态时，判定微电网运行于孤岛模式；步骤二：如果微电网当前运行于并网模式，微型燃气轮机发电系统和电转气系统均退出运行，分布式电源运行于最大功率点跟踪控制模式，微电网的电压和频率由配电网提供支撑，分布式电源与负载之间的不平衡功率由配电网进行调节，不足的部分由配电网补偿，富余的部分由配电网吸收；判断储能系统的SOC是否在规定的上下限范围内，如不是，则进行相应调节使其在规定的上下限范围内；步骤三：如果微电网运行于孤岛模式，首先判断微电网中分布式电源输出有功功率PDG和负荷有功功率PLoad之间的相对大小，设置功率阈值δP；如果PDG>PLoad+δP，控制微型燃气轮机发电系统退出运行，分布式电源运行于最大功率点跟踪控制模式，电转气系统投入运行，储能系统投入运行对微电网中的高频功率波动进行动态调节；如果PLoad>PDG+δP，电转气系统退出运行，分布式电源运行于最大功率点跟踪控制模式，微型燃气轮机发电系统投入运行，储能系统投入运行对微电网中的高频功率波动进行动态调节；如果-δP≤PDG-PLoad≤δP，保持微电网现有工作模式不变。前述的一种考虑电-气互联的微电网协调控制方法，其特征在于：所述考虑电-气互联的微电网包括分布式电源、储能系统、微型燃气轮机发电系统、电转气系统、负载，微电网通过微电网与配电网的连接处的PCC并网开关和升压变压器接入配电网，微电网中微型燃气轮机发电系统和电转气系统分别与天然气网络相连。前述的一种考虑电-气互联的微电网协调控制方法，其特征在于：所述步骤二中，判断储能系统的SOC是否在规定的上下限范围内，如不是，则进行相应调节使其在规定的上下限范围内，具体步骤为：检测储能系统SOC值，当储能系统SOC<SOCmin时，其中SOCmin为设定的储能系统SOC下限，储能系统运行于充电模式，当储能系统SOC＝0.5时，储能系统停止充电，转为待机运行模式；当储能系统SOC>SOCmax时，其中SOCmax为设定的储能系统SOC上限，储能系统运行于放电模式，当储能系统SOC＝0.5时，储能系统停止放电，转为待机运行模式；当储能系统SOCmin≤SOC≤SOCmax时，储能系统运行于待机模式。前述的一种考虑电-气互联的微电网协调控制方法，其特征在于：所述步骤三中，储能系统投入运行，对微电网中的高频功率波动进行动态调节，具体过程为：储能系统采用功率指令控制模式，首先计算微电网电源输出功率和负载功率之间的差值，然后利用高通滤波算法提取差值的高频分量，最后储能系统对提取的高频分量进行跟踪补偿。前述的一种考虑电-气互联的微电网协调控制方法，其特征在于：所述步骤三中，电转气系统投入运行，采用V/f控制模式，即恒压恒频控制模式。前述的一种考虑电-气互联的微电网协调控制方法，其特征在于：所述步骤三中，微型燃气轮机发电系统投入运行，采用V/f控制模式，即恒压恒频控制模式。本专利技术具有的有益效果：通过对微型燃气轮机发电系统和电转气系统进行协调控制，使微电网和天然气网之间可以形成优势互补，有利于实现可再生能源发电的就地消纳，有助于增强微电网运行的灵活性，提高了能源利用效率和系统可靠性；控制储能系统与微型燃气轮机发电系统和电转气系统进行配合，有利于发挥各自的性能优势，可以弥补微型燃气轮机发电系统和电转气系统动态性能的不足，同时能够降低微电网孤岛运行对储能容量的要求；本专利技术的考虑电-气互联的微电网协调控制方法，易于实现，具有广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术的考虑电-气互联的微电网等效示意图；图2是本专利技术的考虑电-气互联的微电网协调控制流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，考虑电-气互联的微电网包括分布式电源、储能系统、微型燃气轮机发电系统、电转气系统、负载，微电网通过微电网与配电网的连接处的PCC并网开关和升压变压器接入配电网，微电网中微型燃气轮机发电系统和电转气系统分别与天然气网络相连；其中，微型燃气轮机发电系统利用天然气网络中的天然气发电，实现能量从天然气网向微电网的流动，电转气系统利用微电网中的电能进行电解水和甲烷化反应产生人造天然气，实现能量从微电网向天然气网的流动。如图2所示，一种考虑电-气互联的微电网协调控制方法，包括以下步骤：步骤一：采集微电网PCC并网开关信息，判断微电网当前运行于并网模式还是孤岛模式，当检测到PCC并网开关处于闭合状态时，判定微电网运行于并网模式；当检测到PCC并网开关处于断开状态时，判定微电网运行于孤岛模式；步骤二：如果微电网当前运行于并网模式，考虑到能量在电网和天然气网之间相互转换时的损耗较大，为保证系统运行的经济性，微型燃气轮机发电系统和电转气系统均退出运行，断开微电网与天然气网之间的连接。分布式电源运行于最大功率点跟踪控制模式，最大化输出可再生能源；微电网的电压和频率由配电网提供支撑，分布式电源与负载之间的不平衡功率由配电网进行调节，不足的部分由配电网补偿，富余的部分由配电网吸收。微电网并网运行时，储能系统虽然不参与微电网调节，但是需要判断储能系统的SOC(剩余电量)是否在规定的上下限范围内，并进行相应调节，具体的判断及调节过程为：检测储能系统SOC值；当储能系统SOC<SOCmin时，其中SOCmin为设定的储能系统SOC下限，储能系统运行于充电模式，当储能系统SOC＝0.5时，储能系统停止充电，转为待机运行模式；当储能系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑电‑气互联的微电网协调控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：采集微电网PCC并网开关信息，判断微电网当前运行于并网模式还是孤岛模式，当检测到PCC并网开关处于闭合状态时，判定微电网运行于并网模式；当检测到PCC并网开关处于断开状态时，判定微电网运行于孤岛模式；步骤二：如果微电网当前运行于并网模式，微型燃气轮机发电系统和电转气系统均退出运行，分布式电源运行于最大功率点跟踪控制模式，微电网的电压和频率由配电网提供支撑，分布式电源与负载之间的不平衡功率由配电网进行调节，不足的部分由配电网补偿，富余的部分由配电网吸收；判断储能系统的SOC是否在规定的上下限范围内，如不是，则进行相应调节使其在规定的上下限范围内；步骤三：如果微电网运行于孤岛模式，首先判断微电网中分布式电源输出有功功率PDG和负荷有功功率PLoad之间的相对大小，设置功率阈值δP；如果PDG>PLoad+δP，控制微型燃气轮机发电系统退出运行，分布式电源运行于最大功率点跟踪控制模式，电转气系统投入运行，储能系统投入运行对微电网中的高频功率波动进行动态调节；如果PLoad>PDG+δP，电转气系统退出运行，分布式电源运行于最大功率点跟踪控制模式，微型燃气轮机发电系统投入运行，储能系统投入运行对微电网中的高频功率波动进行动态调节；如果‑δP≤PDG‑PLoad≤δP，保持微电网现有工作模式不变。...

【技术特征摘要】
1.一种考虑电-气互联的微电网协调控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：采集微电网PCC并网开关信息，判断微电网当前运行于并网模式还是孤岛模式，当检测到PCC并网开关处于闭合状态时，判定微电网运行于并网模式；当检测到PCC并网开关处于断开状态时，判定微电网运行于孤岛模式；步骤二：如果微电网当前运行于并网模式，微型燃气轮机发电系统和电转气系统均退出运行，分布式电源运行于最大功率点跟踪控制模式，微电网的电压和频率由配电网提供支撑，分布式电源与负载之间的不平衡功率由配电网进行调节，不足的部分由配电网补偿，富余的部分由配电网吸收；判断储能系统的SOC是否在规定的上下限范围内，如不是，则进行相应调节使其在规定的上下限范围内；步骤三：如果微电网运行于孤岛模式，首先判断微电网中分布式电源输出有功功率PDG和负荷有功功率PLoad之间的相对大小，设置功率阈值δP；如果PDG>PLoad+δP，控制微型燃气轮机发电系统退出运行，分布式电源运行于最大功率点跟踪控制模式，电转气系统投入运行，储能系统投入运行对微电网中的高频功率波动进行动态调节；如果PLoad>PDG+δP，电转气系统退出运行，分布式电源运行于最大功率点跟踪控制模式，微型燃气轮机发电系统投入运行，储能系统投入运行对微电网中的高频功率波动进行动态调节；如果-δP≤PDG-PLoad≤δP，保持微电网现有工作模式不变。2.根据权利要求1所述的一种考虑电-气互联的微电网协调控制方法，其特征在于：所述考虑电-气互联的微电网包括分布式电源、储能系统、微型燃气轮机发电系统、电转气系统、负载，微电网通过微电网...

【专利技术属性】
技术研发人员：常晓勇，陈福锋，李玉平，王玉婷，徐程骥，
申请(专利权)人：南京国电南自电网自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32