风光柴蓄微电网离/并网模式下的频率分层控制方法技术

本发明专利技术公开了一种风光柴蓄微电网离/并网模式下的频率分层控制方法，所述微电网包含离网和并网两种运行模式；所述微电网包含蓄电池储能系统和柴油发电机组两种可控电源，以及风力发电机组和光伏发电系统两种不可控电源；所述微电网的频率分层控制方法包括：(1)离网模式下的频率分层控制方法；(2)并网模式下的频率分层控制方法。本发明专利技术解决了风光柴蓄微电网在离/并网两种不同模式下的频率控制方法，有效提高了微电网系统的频率动态性能，保证了系统运行的频率稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电网运行控制技术，更具体地说，涉及一种风光柴蓄微电网离/并网模式下的频率分层控制方法。
技术介绍
当前，集成各种分布式电源和储能系统的混合能源微电网已经成为一种提供灵活、可靠和经济的电力供应方式，它可以有效解决海岛、山区等偏远地区的电力短缺问题。随着分布式发电技术的不断进步和发展，风力发电和太阳能光伏发电等可再生能源分布式电源在微电网中占比也越来越大，然而它们固有的间歇性输出功率特性容易引起微电网系统的有功功率不平衡，从而导致系统频率波动问题。经对现有技术的文献检索发现，独立交流微网中电池储能与柴油发电机的协调控制(郭力，富晓鹏，李霞林，等.独立交流微网中电池储能与柴油发电机的协调控制[J].中国电机工程学报,2012,32(25):70-78.)一文针对微电网内柴油发电机和蓄电池储能系统的不同控制特性，提出了柴油发电机为主控电源时的蓄电池储能系统辅助功率控制，以及柴油发电机和储能系统之间的双主电源无缝切换控制策略，保证系统运行的稳定性，但它没有给出具体的一次、二次频率控制方法。申请号为201510151562.0的中国专利技术专利申请提出一种可自动实现频率控制的微电网系统，实时获取大电网调度指令，按照大电网的需求参与大电网的频率调节，但它没有给出微电网离网模式下的频率控制方法以及具体的一次、二次频率控制方法。申请号为201510170324.4的中国专利技术专利申请提出基于不同时间尺度的独立微电网分层协调控制方法。现有技术很少讨论微电网同时具备离网运行和并网运行两种运行模式的频率控制方法。本专利技术提出了一种风光柴蓄微电网离/并网模式下的频率分层控制方法，该方法引入先进的分层控制技术，微电网离网模式下运行时，充分利用蓄电池储能系统和柴油发电机组两种可控分布式电源的不同动态调节特性(时间响应特性和功率调节特性等)，将蓄电池储能系统用于系统的一级频率控制，柴油发电机组用于系统的二级频率控制；微电网并网模式下运行时，充分利用大电网的惯性特点与蓄电池储能系统和柴油发电机组的瞬时功率补偿性，大电网完成系统的一级频率控制，而蓄电池储能系统和柴油发电机组则用于系统的二级频率控制；微电网离/并网模式下的三级频率控制则为微电网的经济运行，各分布式电源根据调度指令进行功率输出。本专利技术解决了风光柴蓄微电网在离/并网两种不同模式下的频率控制方法，有效提高了微电网系统的频率动态性能，保证了系统运行的频率稳定性。
技术实现思路
针对以上现有的不足，提出了一种有效提高了微电网系统的频率动态性能，保证了系统运行的频率稳定性的风光柴蓄微电网离/并网模式下的频率分层控制方法。。本专利技术的技术方案如下：一种风光柴蓄微电网离/并网模式下的频率分层控制方法，其包括以下步骤：步骤1：获取光柴蓄微电网系统频率波动特性参数，将系统频率的波动幅度按照级别划分为A、B、C和D四个区域，A区域包括低频AL区和高频AH区，B区域包括低频BL区和高频BH，C区域包括低频CL区和高频CH区，D区包括低频DL区和高频DH区；步骤2：将风光柴蓄微电网系统内除风电和光伏出力外的净负荷波动分量分类成三类；步骤3：判断风光柴蓄微电网系统的运行模式为离网运行或并网运行；步骤4：当风光柴蓄微电网系统处于离网运行模式时，将微电网系统频率控制结构设计为三层分层控制结构；步骤5：当风光柴蓄微电网系统处于并网运行模式时，将微电网系统频率控制结构设计为三层分层控制结构。进一步的，所述步骤2中净负荷波动分量分类成三类具体包括；(1)变化周期为毫秒级的随机波动净负荷分量；(2)变化周期为秒级的净负荷分量；(3)变化周期为分钟级或小时级的持续变动净负荷分量。进一步的，步骤4离网运行模式时，将微电网系统频率控制结构设计为三层分层控制结构；具体包括：(1)第一层为基于蓄电池储能系统的一级控制，频率在B区域；(2)第二层为基于柴油发电机组的二级控制，即频率为C区域；(3)第三层为基于系统级集中控制的微电网中央控制中心的三级控制或经济运行。进一步的，所述微电网在离网模式下运行时，当系统频率在A区时，系统不调节；系统频率在B区，属于一级频率控制范围，当系统频率在BL低频区时，通过蓄电池放电控制来调节系统的频率，使频率回到A区，如果蓄电池剩余容量低于蓄电池的最低容量，则调节柴油发电机组的有功功率输出，使得系统频率恢复；当系统频率在BH高频区时，通过蓄电池充电控制来调节系统的频率，使频率回到A区，如果蓄电池剩余容量等于蓄电池的最大容量，则根据风力发电机组和光伏发电系统的优先级和电能质量高低切出部分电源，使得系统频率维持在允许波动范围内；系统频率在C区，属于二级频率控制范围，当系统频率在CL低频区时，增加柴油发电机组的有功功率输出，使系统频率恢复到额定值，如果柴油发电机组已达到最大技术出力，则根据负荷分级卸载部分中断负荷；当系统频率在CH高频区时，减少柴油发电机组的功率输出，使系统频率恢复的额定值，如果柴油发电机组已达到最小技术出力，则需要根据风力发电机组和光伏发电系统的优先级和电能质量高低切出部分电源，使得系统频率恢复；系统频率在D区时，采用故障保护控制技术快速切除故障，恢复系统正常运行。进一步的，步骤5并网运行模式时，将微电网系统频率控制结构设计为三层分层控制结构具体为：(1)第一层为基于大电网系统的一级控制，针对变化幅度小、周期短的随机性净负荷波动分量，频率在B区域。(2)第二层为基于蓄电池储能系统和柴油发电机组的二级控制，针对变化幅度大、周期长的冲击性净负荷分量，频率在C区域。(3)第三层为并网模式下风光柴蓄微电网的经济运行，各分布式电源和储能系统按照实时调度指令输出有功功率。进一步的，A区域为49.5Hz≤f≤50.5Hz，BL低频区为48Hz≤f＜49.5Hz，BH高频区为50.5Hz＜f≤51Hz，CL低频区为47.5Hz≤f＜48Hz，CH高频区为51Hz＜f≤51.5Hz，D区为f＞51.5Hz或f＜47.5Hz。本专利技术的优点及有益效果如下：本专利技术将先进的分层控制技术应用到微电网频率控制中，根据微电网频率动态特性，将系统频率的波动幅度按照一定级别划分为A、B、C和D四个区域，A区域属频率波动正常范围；B区域的系统频率稍微超出频率允许波动范围；C区域的系统频率严重超出频率允许波动范围；D区代表系统频率已超出正常可控范围。本专利技术充分利用了微电网中蓄电池储能系统和柴油发电机组的不同功...

【技术保护点】
一种风光柴蓄微电网离/并网模式下的频率分层控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取光柴蓄微电网系统频率波动特性参数，将系统频率的波动幅度按照级别划分为A、B、C和D四个区域，A区域包括低频AL区和高频AH区，B区域包括低频BL区和高频BH，C区域包括低频CL区和高频CH区，D区包括低频DL区和高频DH区；步骤2：将风光柴蓄微电网系统内除风电和光伏出力外的净负荷波动分量分类成三类；步骤3：判断风光柴蓄微电网系统的运行模式为离网运行或并网运行；步骤4：当风光柴蓄微电网系统处于离网运行模式时，将微电网系统频率控制结构设计为三层分层控制结构；步骤5：当风光柴蓄微电网系统处于并网运行模式时，将微电网系统频率控制结构设计为三层分层控制结构。

【技术特征摘要】
1.一种风光柴蓄微电网离/并网模式下的频率分层控制方法，其特征在于，
包括以下步骤：
步骤1：获取光柴蓄微电网系统频率波动特性参数，将系统频率的波动幅度
按照级别划分为A、B、C和D四个区域，A区域包括低频AL区和高频AH区，
B区域包括低频BL区和高频BH，C区域包括低频CL区和高频CH区，D区包括
低频DL区和高频DH区；
步骤2：将风光柴蓄微电网系统内除风电和光伏出力外的净负荷波动分量分
类成三类；
步骤3：判断风光柴蓄微电网系统的运行模式为离网运行或并网运行；
步骤4：当风光柴蓄微电网系统处于离网运行模式时，将微电网系统频率控
制结构设计为三层分层控制结构；
步骤5：当风光柴蓄微电网系统处于并网运行模式时，将微电网系统频率控
制结构设计为三层分层控制结构。
2.根据权利要求1所述的风光柴蓄微电网离/并网模式下的频率分层控制方
法，其特征在于，所述步骤2中净负荷波动分量分类成三类具体包括；
(1)变化周期为毫秒级的随机波动净负荷分量；
(2)变化周期为秒级的净负荷分量；
(3)变化周期为分钟级或小时级的持续变动净负荷分量。
3.根据权利要求1或2所述的风光柴蓄微电网离/并网模式下的频率分层控
制方法，其特征在于，步骤4离网运行模式时，将微电网系统频率控制结构设
计为三层分层控制结构；具体包括：(1)第一层为基于蓄电池储能系统的一级控
制，频率在B区域；(2)第二层为基于柴油发电机组的二级控制，即频率为C
区域；(3)第三层为基于系统级集中控制的微电网中央控制中心的三级控制或经
济运行。
4.根据权利要求3所述的风光柴蓄微电网离/并网模式下的频率分层控制方
法，其特征在于，所述微电网在离网模式下运行时，当系统频率在A区时，系

\t统不调节；系统频率在B区，属于一级频率控制范围，当系统频率在BL低频区
时，通过蓄电池放电控制来调节系统的频率，使频率回到A区，如果蓄电池剩

【专利技术属性】
技术研发人员：马艺玮，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85