一种基于主动需求侧响应的微电网协调控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于主动需求侧响应的微电网协调控制方法，该方法包括以下步骤：步骤1：通过改变非关键负载的电压，来控制非关键负载的功率消耗，使非关键负载的功率消耗曲线跟随新能源机组的发电曲线同步变化，以吸收由于新能源发电导致的功率波动；所述非关键负载为能够正常运行于一定量电压波动下的用电设备；步骤2：实时跟踪微电网系统的母线电压，通过调整新能源发电机组的无功功率输出来稳定母线电压。本发明专利技术可以促进孤岛运行状态下的微电网源网荷储协同优化运行，减少储能装置的容量需求，有效提升微电网的经济性和稳定性。

A micro grid coordinated control method based on active demand side response

【技术实现步骤摘要】
一种基于主动需求侧响应的微电网协调控制方法
本专利技术涉及微电网
，具体涉及一种基于主动需求侧响应的微电网协调控制方法。
技术介绍
分布式新能源发电可有效解决配电网配变容量不足、末端用户电压过低的问题，同时新能源发电由于其可再生和无污染的优点，具有较好的经济性。但是，新能源发电在呈现众多优良特性的同时也给电网的安全稳定运行和电能质量带来极大的挑战，其中典型的问题是新能源发电的不确定性和随机性，该特征可导致电压和频率波动，使电网的电能质量问题呈现更复杂化的趋势。微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统，其中储能装置的应用可有效解决分布式新能源并网带来的功率和电压波动问题，提升配电网对新能源的消纳能力。微电网是构建智慧能源体系和城市能源互联网的关键环节，随着新能源装机容量的提升，微电网亟需具备即插即用和孤岛/并网无缝切换的特性，而储能装置是保证微电网孤岛无缝切换的核心设备，但是由于储能装置价格昂贵导致微电网目前并未有广泛普及。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于主动需求侧响应的微电网协调控制方法，以促进孤岛运行状态下的微电网源网荷储协同优化运行，减少储能装置的容量需求，有效提升微电网的经济性和稳定性。为达到上述目的，本专利技术提供了一种基于主动需求侧响应的微电网协调控制方法，其包括以下步骤：步骤1：通过改变非关键负载的电压，来控制非关键负载的功率消耗，使非关键负载的功率消耗曲线跟随新能源机组的发电曲线同步变化，以吸收由于新能源发电导致的功率波动；所述非关键负载为能够正常运行于一定量电压波动下的用电设备；步骤2：实时跟踪微电网系统的母线电压，通过调整新能源发电机组的无功功率输出来稳定母线电压。上述的基于主动需求侧响应的微电网协调控制方法，其中，步骤1通过与所述非关键负载串联的智能负载控制器实现；所述智能负载控制器为基于电流控制的电压源型逆变器。上述的基于主动需求侧响应的微电网协调控制方法，其中，所述智能负载控制器的控制系统包括相位控制回路和幅值控制回路；在相位控制回路中，智能负载控制器通过锁相环来锁定智能负载电流I0的相位角，然后以I0的相位角为基准，通过相位角计算器输出智能负载控制器电压VSL的相位角，使VSL与I0保持90度的相位差；在幅值控制回路中，智能负载控制器首先计算母线电流IS的有效值并对其进行求导，然后将求导结果进行第一次判定，若求导结果大于0，则控制VSL的相位角滞后I0相位角90度；若求导结果小于0，则控制VSL的相位角超前I0相位角90度；经过一次判定后，IS的求导结果将进行第二次判定，二次判定的控制信号为非关键负载电压V0，若V0的有效值在允许的范围内，则继续输出IS的求导结果，若V0的有效值超过了允许的偏差范围，则输出0；二次判定器的输出信号最终经过比例积分控制器的计算最终输出VSL的幅值；最后VSL的相位角信号和幅值信号经过合成，输入智能负载控制器的逆变装置中，实现VSL的物理输出。上述的基于主动需求侧响应的微电网协调控制方法，其中，步骤2通过安装于新能源机组输出端的智能逆变器实现。上述的基于主动需求侧响应的微电网协调控制方法，其中，在所述智能逆变器的控制系统中，首先通过派克变换将新能源机组支路电流IR分解为有功分量IRd和无功分量IRq；然后通过有功功率控制和无功功率控制计算IRd和IRq的参考值，其中有功功率控制的输入信号为智能逆变器直流电容的电压信号VDC，随后通过计算VDC与其额定参考值VDC_REF的差值得到逆变器直流端电压的偏差量，对该偏差量进行比例积分计算得到新能源机组支路电流IR的有功分量参考值Id_ref；无功功率控制的输入信号为母线电压VS,随后通过计算VS与其额定参考值VS_REF的差值得到母线电压的偏差量，对该偏差量进行比例积分计算得到新能源机组支路电流IR的无功分量参考值Iq_ref；最后计算IRd、IRq和Id_ref、Iq_ref的差值，并将差值输入比例积分计算器得到智能逆变器的控制信号，最终实现智能逆变器的电流输出。相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所提供的综合控制方法可充分利用非关键负载的调节能力，通过利用部分非关键负载吸收新能源机组的输出波动，降低微电网对大容量储能装置的依赖，虽然使用该控制方法会对微电网的电压稳定性造成一定影响，但是通过安装智能逆变器调动新能源机组的无功资源可将电压扰动控制在合理的范围内，对微电网和内部设备的安全稳定运行并无负面影响。附图说明图1为微电网结构图；图2为简化智能负载电路图；图3为微电网系统架构图；图4为微电网系统潮流图；图5为智能逆变器拓扑结构图；图6为智能负载控制器简单控制流程；图7为新能源机组智能逆变器控制流程图；图8为储能装置实时功率曲线；图9为储能装置实时电量曲线；图10为微电网电源功率曲线；图11为非关键负载功率消耗曲线；图12为关键负载电压曲线；图13为非关键负载电压曲线。具体实施方式以下结合附图通过具体实施例对本专利技术作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本专利技术，并不是对本专利技术保护范围的限制。本专利技术提出的微电网的控制方法将包含两个关键控制装置，分别是用于新能源发电机组的智能逆变器和用于负载侧的智能负载控制器，具体系统结构如图1所示。1.1智能负载控制器智能负载控制器是主动型需求侧响应控制方法的核心部件，在图1所示的微电网系统中，所有的负载被分为关键负载和非关键负载，其中，关键负载是需要稳定电压供应的用电设备，非关键负载是可以正常运行于一定量电压波动下的用电设备，包括空调、电冰箱、锅炉、冰箱等。智能负载控制器是一个基于受电流控制的电压源型逆变器，该逆变器的滤波电容与非关键负载直接串联构成新型智能负载结构。智能负载控制器的基本工作原理是通过改变滤波电容器两端的电压，发出或吸收无功功率来改变非关键负载的电压，以实现对非关键负载功率消耗进行动态调节，使非关键负载的功率曲线跟随新能源机组的发电曲线同步变化，吸收由于新能源发电导致的功率波动，最终达到降低储能装置容量需求的目的。包含智能负载控制器的简化电路如图2所示，该电路包含一个电源、一个简化为电压源的智能负载控制器、一个非关键负载、以及一个关键负载，假设所有负载均为纯电阻负载。图2电路的电压向量公式为：其中，是电源电压，是非关键负载电压，是智能负载控制器的输出电压。该电路的功率平衡公式可表达为：其中，Pin是电源的输入功率，R1和R2分别是非关键负载和关键负载的电阻值，P1和P2分别是非关键负载和关键负载的功率消耗。通过公式(2)可得出，当智能负载控制器运行时(即VSL≥0)，可以通过改变自身输出电压的大小来控制非关键负载的功率消耗。接下来将智能负载控制器应用于一个微电网系统中，该微电网系统包含一台常规发电机组、一台新能源发电机组、一套储能装置、一套由智能负载控制器和非关键负载组成的智能负载、以及一套关键负载，微电网系统构架如图3所示，潮流如图4所示。图4中微电网系统的功率平衡公式为：PG+PR+PS＝P1+P2(3)其中，PG是常规机组的输出功率，PR是新能源机组的输出功率，P1是智能负载的功率消耗，P2是关键负载的功率消耗，PS是储能装置的输出功率，当PS大于0时代表储能装置在放电，当本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于主动需求侧响应的微电网协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：通过改变非关键负载的电压，来控制非关键负载的功率消耗，使非关键负载的功率消耗曲线跟随新能源机组的发电曲线同步变化，以吸收由于新能源发电导致的功率波动；所述非关键负载为能够正常运行于一定量电压波动下的用电设备；步骤2：实时跟踪微电网系统的母线电压，通过调整新能源发电机组的无功功率输出来稳定母线电压。

【技术特征摘要】
1.一种基于主动需求侧响应的微电网协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：通过改变非关键负载的电压，来控制非关键负载的功率消耗，使非关键负载的功率消耗曲线跟随新能源机组的发电曲线同步变化，以吸收由于新能源发电导致的功率波动；所述非关键负载为能够正常运行于一定量电压波动下的用电设备；步骤2：实时跟踪微电网系统的母线电压，通过调整新能源发电机组的无功功率输出来稳定母线电压。2.如权利要求1所述的基于主动需求侧响应的微电网协调控制方法，其特征在于，步骤1通过与所述非关键负载串联的智能负载控制器实现；所述智能负载控制器为基于电流控制的电压源型逆变器。3.如权利要求2所述的基于主动需求侧响应的微电网协调控制方法，其特征在于，所述智能负载控制器的控制系统包括相位控制回路和幅值控制回路；在相位控制回路中，智能负载控制器通过锁相环来锁定智能负载电流I0的相位角，然后以I0的相位角为基准，通过相位角计算器输出智能负载控制器电压VSL的相位角，使VSL与I0保持90度的相位差；在幅值控制回路中，智能负载控制器首先计算母线电流IS的有效值并对其进行求导，然后将求导结果进行第一次判定，若求导结果大于0，则控制VSL的相位角滞后I0相位角90度；若求导结果小于0，则控制VSL的相位角超前I0相位角90度；经过一次判定后，IS的求导结果将进行第二次判定，二次判定的控制信号为非关键负载电压V0，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗潇，邵宇鹰，彭鹏，俞玮，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，上海杨浦区申电进修学校，
类型：发明
国别省市：上海,31