基于配网多子站集群协调的分布式柔性新能源发电系统技术方案

本发明专利技术提出基于配网多子站集群协调的分布式柔性新能源发电系统，属于分布式新能源发电及控制领域。包括系统电网、配电网、新能源发电子站、配网负荷、协调控制中心。多个具备发电和储能功能的新能源发电子站和多个配网负荷从不同点接入配电网，由协调控制中心控制运行。配电网与系统电网连接时在集群优化控制下调节和消纳电网电能，配电网与系统电网断开时又可构成独立的微网系统。可灵活应对电网的不同状况，保障负载的稳定用电；结合用户需求制定兼顾高效益和高效率的功率调控方案，同时具有有源滤波、调节和稳定电压的功能，有效改善地配网电能质量，提高系统运行可靠性，可广泛应用于城市和乡镇中用电紧张、电能质量差的地区。

Distributed flexible new energy generation system based on multi sub station cluster coordination of distribution network

The invention proposes a distributed flexible new energy power generation system based on the coordination of multiple sub stations in the distribution network, which belongs to the field of distributed new energy power generation and control. It includes system power grid, distribution network, new energy generation electronic station, distribution network load and coordination control center. Multiple new energy generation electronic stations and multiple distribution network loads with power generation and energy storage functions are connected to the distribution network from different points, and controlled and operated by the coordination control center. When the distribution network is connected with the system grid, it can adjust and absorb the grid energy under the cluster optimal control. When the distribution network is disconnected from the system grid, it can form an independent microgrid system. It can flexibly respond to different conditions of power grid and ensure stable power consumption of load; formulate power regulation scheme with high efficiency and high efficiency in combination with user demand, with active filtering, regulation and voltage stabilization functions, effectively improve power quality of distribution network and improve operation reliability of system, which can be widely used in areas with short power consumption and poor power quality in cities and towns.

【技术实现步骤摘要】
基于配网多子站集群协调的分布式柔性新能源发电系统
本专利技术涉及一种分布式新能源发电系统，特别是基于配网多子站集群协调的分布式柔性新能源发电系统。属于分布式新能源发电及控制领域。
技术介绍
与常规能源相比，风能、光能、地热等新能源具有的清洁性和可再生性，使得新能源发电成为电力发展的一个日益重要的方向，受到了人们的广泛关注。分布式新能源系统是围绕用户负载所在地，建立分布式新能源发电站，统一的管理和调控，为用户负载供电，同时还能并电入网，配合电网电能进行功率调控，可用于缓解地区用电紧张，改善地区电网电能质量，特别有利于解决偏远地区用电难和远距离输送电的电能质量低的问题。将分布式新能源系统接入电网后，如何实现电能的调控和消纳，成为分布式新能源发电站与电网协调运行的关键点。现有专利中的分布式新能源发电系统，在根据电网的实际状况进行的系统运行和电能调控、消纳方面，灵活度不高；在协调分布式发电、储能、用电及送电之间的关系时，大多只考虑用户负荷需求，很少注意分布式新能源发电站的用户体验，更是忽略分布式能源发电端对电网中电能质量的改善作用。中国专利“分布式电源接入用户双向计量、监控与能效管理系统及方法”（申请号：201510153433.5）提出了一种分布式电源接入用户计量、监控与能效管理系统，利用实时的分布式发电信息和电价信息进行能效管理控制，重点考虑储能独立的售电价格和储能充放电效率因素，但是该专利中的系统建立在并网运行的前提下，没有考虑离网运行的情况；没有考虑利用分布式电源的储能和发电一体的特点进行系统电网电能及负荷的调节和消纳，并且该系统不具有源滤波、调压、稳压的功能。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于配网多子站集群协调的分布式柔性新能源发电系统。针对配电网与系统电网之间不同状况下采用不同的运行模式，用以灵活应对电网的实际状况，包含的柔性能量池可随时对系统电网电能进行调控和消纳，避免电能浪费和电能不足的情况。结合用户需求制定电网能量调节和消纳方案，允许用户根据电网实时电价自由买卖电能，具有很强大的用户体验功能。本系统根据配网中的电信号控制新能源发电子站的输出，可抑制电网中的谐波，平抑配电网电压，改善了地区电网电能质量，保证负载良好的用电质量。本专利技术解决其技术问题所采用的具体解决方案如下：所述的基于配网多子站集群协调的分布式柔性新能源发电系统包括系统电网（1）、配电网（2）、新能源发电子站（3）、配网负荷（4）、协调控制中心（5）；系统电网（1）与配电网（2）相连，多个具备发电和储能功能的新能源发电子站（3）和多个配网负荷（4）从不同点接入配电网（2）。新能源发电子站（3）和配网负荷（4）从不同点接入配电网（2），使得二者相互独立，便于协调控制中心（5）分析配网负荷（4）、配电网（2）和新能源发电子站（3）间的电量流动，利于集群优化控制策略的制定与执行。多个新能源发电子站（3）在协调控制中心（5）的集群优化控制下，根据系统电网（1）的需求，在保证配网负荷（4）用电的情况下，经配电网（2）向系统电网（1）输送电能，或吸收储存系统电网（1）的电能，实现系统电网（1）功率的调节和消纳。当系统电网（1）停电、与配电网（2）的连接断开时，多个新能源发电子站（3）和多个配网负荷（4）经配电网（2）构成独立的微网系统运行，由新能源发电子站（3）为配网负荷（4）供电。一旦系统电网（1）与配电网（2）的连接断开，担任主站的新能源发电子站（3）迅速作出反应，协调其他子站的运行，保证独立微网系统对配网负荷（4）连续、稳定的电能供给。此时协调控制中心（5）的集群优化控制不作用于独立微网系统，直至系统电网（1）恢复供电。协调控制中心（5）利用多个新能源发电子站（1）构成的柔性能量池，进行系统电网（1）全网电能的调控和消纳，缓存系统电网（1）中或新能源发电子站（3）发出的多余电能，在系统电网（1）出现功率缺额时经配电网（2）送入系统电网（1）。多个新能源发电子站（1）构成的柔性能量池可实现电能的随时调用和随时存储，避免电能浪费和电能过剩的情况，极大的提高了系统的灵活性和可靠性。多个新能源发电子站（3）在配电网（2）每个独立分支线路上的布局采用分散式结构，与多个配网负荷（4）在配电网（2）该独立分支线路上的分布相对应，综合考虑一定时间内负载的波动、以及两个接入点之间的功率流动，按照网损最小的优化原则制定布局策略。根据布局优化策略，确定新能源发电子站（3）在配电网（2）上的接入位置和不同点的接入容量，保证电网运行网损的最小化，避免新能源发电子站（3）存储容量不足或容量浪费的情况。所述的新能源发电子站（3）包括新能源发电装置（301）、蓄能装置（302）、蓄能驱动控制模块（303）、直流母线（304）、变流装置（305）、双向电表（306）、测控模块（307）、通讯模块（308）、保护装置（309）。直流母线（304）经变流装置（305）、双向电表（306）接入配电网（2）。新能源发电装置（301）接入直流母线（304），蓄能装置（302）经蓄能驱动控制模块（303）接入直流母线（304）。测控模块（307）通过通讯模块（308）与协调控制中心（5）交换数据，根据获得的信息控制蓄能驱动控制模块（303），进行蓄能装置（302）的充电或放电。保护装置（309）保护变流装置（305）、新能源发电装置（301）、蓄能装置（302）的正常运行，在故障出现时迅速作出反应，采取相应措施如切断故障源，保护设备，防止故障扩大或恢复新能源发电子站（3）的正常运行。新能源发电子站（3）用户通过测控模块（307）设置上网电价阈值和下网电价阈值，分别记为Eu和Ed，且满足Eu>Ed；测控模块（307）通过通讯模块（308）获取协调控制中心（5）发布的实时电价，记为Et，作为测控模块（307）控制新能源发电子站（3）运行的判断依据。实时电价是协调控制中心（5）根据电网能量调节和消纳策略。综合考虑线路潮流网损，电网发电成本，发布的一段时间内的调度指令，以电价的形式体现。对用户设置的电价进行限制，是为了防止用户误设、恶意竞争或恶意串通扰乱上、下网电价，破坏系统的正常运行，对于用户的恶意行为，电网应该及时采取惩罚措施。测控模块（307）判断当满足Et>Eu，新能源发电子站（3）向配电网（2）放电，测控模块（307）判断当满足Et<Ed，新能源发电子站（1）吸收配电网（2）电能。测控模块（307）实时测量配电网（2）的电流电压数据，计算出配电网（2）中各次谐波含量，控制变流装置（305）输出对应的反向谐波分量。配电网（2）中各次谐波含量由测控模块（307）通过谐波分析算法对测得的电流电压数据进行分析、计算得出。控制变流装置（305）滤除变流装置（305）直流侧的输入谐波，在交流侧输出对应大小相等，方向相反的反向谐波分量，与配电网（2）中原有各次谐波分量矢量叠加，消除各次谐波分量，仅保留工频分量，达到治理配电网（2）中谐波污染的效果，实现有源滤波，改善电网电能质量。测控模块（307）实时测量配电网（2）的电流电压数据，计算出配电网（2）中电压波动和无功功率，控制变流装置（305）调节输出电压，同时控制变流装置（305）输出的无功功率，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于配网多子站集群协调的分布式柔性新能源发电系统，其特征在于，系统包括：系统电网（1）、配电网（2）、新能源发电子站（3）、配网负荷（4）、协调控制中心（5）；系统电网（1）与配电网（2）相连，多个具备发电和储能功能的新能源发电子站（3）和多个配网负荷（4）从不同点接入配电网（2）；多个新能源发电子站（3）在协调控制中心（5）的集群优化控制下，根据系统电网（1）的需求，在保证配网负荷（4）用电的情况下，经配电网（2）向系统电网（1）输送电能，或吸收储存系统电网（1）的电能；当系统电网（1）停电、与配电网（2）的连接断开时，多个新能源发电子站（3）和多个配网负荷（4）经配电网（2）构成独立的微网系统运行，由新能源发电子站（3）为配网负荷（4）供电。

【技术特征摘要】
1.基于配网多子站集群协调的分布式柔性新能源发电系统，其特征在于，系统包括：系统电网（1）、配电网（2）、新能源发电子站（3）、配网负荷（4）、协调控制中心（5）；系统电网（1）与配电网（2）相连，多个具备发电和储能功能的新能源发电子站（3）和多个配网负荷（4）从不同点接入配电网（2）；多个新能源发电子站（3）在协调控制中心（5）的集群优化控制下，根据系统电网（1）的需求，在保证配网负荷（4）用电的情况下，经配电网（2）向系统电网（1）输送电能，或吸收储存系统电网（1）的电能；当系统电网（1）停电、与配电网（2）的连接断开时，多个新能源发电子站（3）和多个配网负荷（4）经配电网（2）构成独立的微网系统运行，由新能源发电子站（3）为配网负荷（4）供电。2.根据权利要求1所述的基于配网多子站集群协调的分布式柔性新能源发电系统，其特征在于：协调控制中心（5）利用多个新能源发电子站（1）构成的柔性能量池，进行系统电网（1）全网电能的调控和消纳，缓存系统电网（1）中或新能源发电子站（3）发出的多余电能，在系统电网（1）出现功率缺额时经配电网（2）送入系统电网（1）。3.根据权利要求1所述的基于配网多子站集群协调的分布式柔性新能源发电系统，其特征在于：多个新能源发电子站（3）在配电网（2）每个独立分支线路上的布局采用分散式结构，与多个配网负荷（4）在配电网（2）该独立分支线路上的分布相对应，综合考虑一定时间内负载的波动、以及两个接入点之间的功率流动，按照网损最小的优化原则制定布局策略。4.根据权利要求1所述的基于配网多子站集群协调的分布式柔性新能源发电系统，其特征在于：所述的新能源发电子站（3）包括新能源发电装置（301）、蓄能装置（302）、蓄能驱动控制模块（303）、直流母线（304）、变流装置（305）、双向电表（306）、测控模块（307）、通讯模块（308）、保护装置（309）；直流母线（304）经变流装置（305）、双向电表（306）接入配电网（2）;新能源发电装置（30...

【专利技术属性】
技术研发人员：周封，郝婷，周至柔，刘小可，
申请(专利权)人：周封，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23