一种有关微网孤岛运行的基于集中控制的阶梯式调频方法技术

本发明专利技术公开了一种有关微网孤岛运行的基于集中控制的阶梯式调频方法。本发明专利技术步骤如下：步骤1、将稳态分为三级阶梯，分别为稳态0、稳态1和稳态2，并将稳态初始化为稳态0；步骤2、对微网孤岛运行的电源设备进行描述；步骤3、对微网孤岛运行的储能设备进行描述；步骤4、根据储能荷电状态，对当前稳态进行判断和转换；步骤5、根据余量比例充放电策略对单个储能荷电状态进行考虑；本发明专利技术能够在负荷变动或分布式电源发电波动时由备用储能快速充放电，实现功率平衡，起到稳定系统频率的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种有关微网孤岛运行的基于集中控制的阶梯式调频方法
本专利技术涉及微电网孤岛运行时对于频率的稳定控制，属于智能微电网领域。主要涉及集中控制下的微网孤岛二次调频控制策略。
技术介绍
应用分布式发电的微电网能够解决大电网系统中大面积电力瘫痪的弊端。在此背景下，能够接纳清洁环保、灵活高效的分布式发电的微电网引起越来越多的人关注。然而分布式发电中存在大量电力电子设备，系统惯性小，抗干扰能力较弱，因此如何维持系统频率，控制微电网孤岛运行时电能稳定，是加强新能源利用亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供有关微网孤岛运行的一种基于集中控制的阶梯式调频方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：一种有关微网孤岛运行的基于集中控制的阶梯式调频方法，具体实现步骤如下：步骤1、将稳态分为三级阶梯，分别为稳态0、稳态1和稳态2，并将稳态初始化为稳态0；稳态0为分布式电源能够满足负荷需求所达到的稳态；稳态1为分布式电源容量不足，需要开启备用电源，由备用电源负担一部分负荷的新稳态；稳态2为负荷超出总装机容量，需要切除部分负荷所达到的新稳态。稳态0、稳态1和稳态2切换过程如下：微网进入孤岛运行状态后，分布式电源应用自动发电控制，进入PQ控制模式，控制输出功率；储能设备逆变器根据系统频率偏差做快速反应，然后分布式电源输出功率根据储能充放电功率调整，将储能负荷逐渐转移给分布式电源，由此进入稳态0。稳态0中，分布式电源自动发电控制跟踪负荷功率，储能设备逆变器起到频率稳定功能。由于分布式电源功率存在上限，当负荷超出分布式电源输出功率上限，即需要开启备用电源，此时进入稳态1。稳态1中由备用电源与分布式电源共同承担负荷，储能设备逆变器起到频率稳定功能。若开启备用电源后，依然不能满足负荷功率要求，此时需要进行切负荷来实现频率稳定控制，切负荷方法如下：①按照当前网络拓扑，从电源点开始将支路进行分层，最接近电源点的所有支路为第一层支路，沿辐射网络向线路末端进行搜索，依次得到其余各层。②按层进行遍历，从层数最大的开始。搜索到某一层中某条支路有过载的情况时，确定过载的视在功率ΔS。③从过载支路向辐射状的末端开始搜索，将搜索到的负荷按负荷等级一、二、三，分为三类；首先从三级负荷开始切除，选择切除负荷的组合，使所切的负荷量大于等于ΔS，且保证该组合切负荷最小；若只切三级负荷就能满足要求，则该过载支路处理完毕，继续遍历其他支路，若三级负荷全部切除完，也不能满足所切负荷量大于等于ΔS，则切二级负荷，切除的原则与切三级负荷一致，以此类推，到一级负荷。④继续按层搜索支路，若存在过载支路，按上一步方法切负荷。直至网络中没有过载线路或所有线路遍历完毕。按照上述方法切负荷后，即进入稳态2。稳态2中切除部分负荷，备用电源与分布式电源共同承担负荷，储能设备逆变器起到频率稳定功能。当存在足够容量裕度时，逐步进行负荷恢复，当全部负荷恢复，即意味着进入稳态1；当分布式电源能够满足负荷，备用电源退出运行，即进入稳态0。步骤2、对微网孤岛运行的电源设备进行描述：在每个阶梯中，微网孤岛中的分布式电源的一次调频采用下垂控制，其频率下垂控制为：f＝f0-Kp(P-Pn)公式1其中，公式1中，f为分布式电源的工作频率，f0为下垂控制频率的设定值，Kp为频率比上有功功率后获得的下垂系数，P为电源发出的有功功率，Pn为电源在额定频率和额定电压时的输出有功。公式2中，Δfmax为频率最大允许偏差值，Pmax为电源最大允许输出功率。步骤3、对微网孤岛运行的储能设备进行描述：微网孤岛运行的储能设备作为V/f控制，担任快速平衡系统频率的任务。为达到快速稳定的目的，加入PI控制：PES＝KfPΔf+KfI∫Δfdt公式3公式3中，PES为储能输出功率，KfP为PI控制中的比例系数，KfI为PI控制中的积分系数，Δf为频率偏差。步骤4、根据储能荷电状态，对当前稳态进行判断和转换；所述的储能荷电状态为所有的储能荷电状态之和SOC。当当前稳态为稳态1或者稳态2时，判断和转换如下：当储能总荷电状态SOC小于下限设定值SOClow时，由现稳态转换到稳态’，稳态’状态下，分布式电源采用MPPT模式，对储能进行充电，直到SOC大于标准设定值SOCnorm，转换回稳态状态；当储能总荷电状态SOC大于上限设定值SOChigh时，由现稳态转换到稳态”状态，稳态”状态下，分布式电源采用自动发电控制模式，同时减小发电功率，使储能进行放电，负担部分负荷，直到SOC小于标准设定值SOCnorm时，转换回稳态状态。步骤5、根据余量比例充放电策略对单个储能荷电状态进行考虑；设第i个储能荷电状态为SOCi，当处于稳态’即储能处于充电状态时，充电比例如下：(SOCnorm-SOC1)∶(SOCnorm-SOC2)∶…∶(SOCnorm-SOCi)∶…公式4根据公式4进行充电，若第j个储能荷电状态SOCj大于标准设定值SOCnorm，则充电比例为0，即不予充电。当处于稳态”即储能处于放电状态时，放电比例如下：(SOC1-SOCnorm)∶(SOC2-SOCnorm)∶…∶(SOCi-SOCnorm)∶…公式5根据公式5进行放电，若第j个储能荷电状态SOCj小于标准设定值SOCnorm，则放电比例为0，即不予放电。本专利技术有益效果如下:本专利技术使得孤岛系统频率稳定，系统内设备能够正常工作。稳定状态时，分布式电源采用自动发电控制，控制分布式电源发电功率，使其满足现有负荷要求。当有负荷变动或分布式电源发电波动时由备用储能快速充放电，实现功率平衡，起到稳定系统频率的作用，同时调节分布式电源发电功率，跟踪负荷变动，使系统进入新稳态，在稳态下，储能充放电功率最终归零；若分布式发电容量不足以满足负荷需求，此时需要开启备用柴油机以满足符合需求，在备用柴油机开启的过渡过程中，仍需要储能担任过渡过程中的频率稳定工作；若负荷需求大于系统总发电容量与备用容量之和，则需要进行切负荷以维持系统功率平衡、频率稳定。其中当储能荷电状态过低时，分布式电源可改为最大功率点跟踪模式，对储能进行充电直至荷电状态正常；当储能荷电状态过高时，为保有充电余量，减少分布式发电功率，使储能分担部分负荷，直至荷电状态正常。附图说明图1为本专利技术流程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，一种有关微网孤岛运行的基于集中控制的阶梯式调频方法，具体实现步骤如下：步骤1、将稳态分为三级阶梯，分别为稳态0、稳态1和稳态2，并将稳态初始化为稳态0；稳态0为分布式电源能够满足负荷需求所达到的稳态；稳态1为分布式电源容量不足，需要开启备用柴油机，由柴油机负担一部分负荷的新稳态；稳态2为负荷超出总装机容量，需要切除部分负荷所达到的新稳态。步骤2、对微网孤岛运行的电源设备进行描述：在每个阶梯中，微网孤岛中的分布式电源的一次调频采用下垂控制，其频率、电压下垂控制为：f＝f0-Kp(P-Pn)公式1其中，公式1中，f为分布式电源的工作频率，f0为下垂控制频率的设定值，Kp为频率比上有功功率后获得的下垂系数，P为电源发出的有功功率，Pn为电源在额定频率和额定电压时的输出有功。公式2中，Δfmax为频率最大允许偏差值，Pmax为电源最大允许输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有关微网孤岛运行的基于集中控制的阶梯式调频方法，其特征在于包括如下步骤步骤1、将稳态分为三级阶梯，分别为稳态0、稳态1和稳态2，并将稳态初始化为稳态0；稳态0为分布式电源能够满足负荷需求所达到的稳态；稳态1为分布式电源容量不足，需要开启备用电源，由备用电源负担一部分负荷的新稳态；稳态2为负荷超出总装机容量，需要切除部分负荷所达到的新稳态；步骤2、对微网孤岛运行的电源设备进行描述：在每个阶梯中，微网孤岛中的分布式电源的一次调频采用下垂控制，其频率下垂控制为：f＝f0‑Kp(P‑Pn)   公式1

【技术特征摘要】
1.一种有关微网孤岛运行的基于集中控制的阶梯式调频方法，其特征在于包括如下步骤步骤1、将稳态分为三级阶梯，分别为稳态0、稳态1和稳态2，并将稳态初始化为稳态0；稳态0为分布式电源能够满足负荷需求所达到的稳态；稳态1为分布式电源容量不足，需要开启备用电源，由备用电源负担一部分负荷的新稳态；稳态2为负荷超出总装机容量，需要切除部分负荷所达到的新稳态；步骤2、对微网孤岛运行的电源设备进行描述：在每个阶梯中，微网孤岛中的分布式电源的一次调频采用下垂控制，其频率下垂控制为：f＝f0-Kp(P-Pn)公式1其中，公式1中，f为分布式电源的工作频率，f0为下垂控制频率的设定值，Kp为频率比上有功功率后获得的下垂系数，P为电源发出的有功功率，Pn为电源在额定频率和额定电压时的输出有功；公式2中，Δfmax为频率最大允许偏差值，Pmax为电源最大允许输出功率；步骤3、对微网孤岛运行的储能设备进行描述：微网孤岛运行的储能设备作为V/f控制，担任快速平衡系统频率的任务；为达到快速稳定的目的，加入PI控制：PES＝KfPΔf+KfI∫Δfdt公式3公式3中，PES为储能输出功率，KfP为PI控制中的比例系数，KfI为PI控制中的积分系数，Δf为频率偏差；步骤4、根据储能荷电状态，对当前稳态进行判断和转换；所述的储能荷电状态为所有的储能荷电状态之和SOC；当当前稳态为稳态1或者稳态2时，判断和转换如下：当储能总荷电状态SOC小于下限设定值SOClow时，由现稳态转换到稳态’，稳态’状态下，分布式电源采用MPPT模式，对储能进行充电，直到SOC大于标准设定值SOCnorm，转换回稳态状态；当储能总荷电状态SOC大于上限设定值SOChigh时，由现稳态转换到稳态”状态，稳态”状态下，分布式电源采用自动发电控制模式，同时减小发电功率，使储能进行放电，负担部分负荷，直到SOC小于标准设定值SOCnorm时，转换回稳态状态；步骤5、根据余量比例充放电策略对单个储能荷电状态进行考虑；设第i个储能荷电状态为SOCi，当处于稳态’即储能处于充电状态时，充电比例如下：(SOCnorm-SOC1)∶(SOCnorm-SOC2)∶…∶(SOCnorm-SOCi)∶…公式4根据公式4进行充电，若第j个储能荷电状态SOCj大于标准设定值SOCnor...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭创新，许恩超，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33