一种考虑能量互补的微网自律协同控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑能量互补的微网自律协同控制系统，包括具有公共直流母线的若干直流微网、交流微网，所述直流微网、交流微网内包括松弛单元、功率单元，每个直流微网、交流微网均对应一个就地控制器，每个就地控制器用于对应的直流微网或交流微网内的自律控制；还包括上层集中控制器，所述上层集中控制器通过互联网进行各直流微网、交流微网间的协同控制。本发明专利技术的目的在于提供一种考虑能量互补的微网自律协同控制系统，以解决现有技术中单个微电网的容量约束以及供电稳定性难以满足用电负荷不断增加的问题，实现高效灵活的接纳交、直流可再生能源以及负荷，同时增强系统的供电可靠性及运行稳定性的目的。

A self-regulation cooperative control system of microgrid considering energy complementarity

【技术实现步骤摘要】
一种考虑能量互补的微网自律协同控制系统
本专利技术涉及微电网领域，具体涉及一种考虑能量互补的微网自律协同控制系统。
技术介绍
微电网是指由分布式电源、储能装置、负荷、监控和保护装置等汇集而成的小型发配电系统，可高效接纳分布式电源，提高可再生能源(光伏、风电等)的利用效率，提高供电可靠性和电能质量。微电网可工作于并网模式及孤岛运行模式。当工作于孤岛运行模式时，为偏远地区或者海岛独立供电。在单一交流微网中，直流源及直流负载需通过相应DC/AC换流器接入；同理，在单一直流微网中，交流元及交流负载需通过相应AC/DC换流器接入。相比于单一交(直)流微网，交直流混合微网可灵活高效接纳交(直)流源及负载，减少中间转换步骤，提高能源利用率，降低成本。随着微电网内用电负荷不断增加，单个微电网的容量约束以及供电稳定性等问题比较突出。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种考虑能量互补的微网自律协同控制系统，以解决现有技术中单个微电网的容量约束以及供电稳定性难以满足用电负荷不断增加的问题，实现高效灵活的接纳交、直流可再生能源以及负荷，同时增强系统的供电可靠性及运行稳定性的目的。本专利技术通过下述技术方案实现：一种考虑能量互补的微网自律协同控制系统，包括具有公共直流母线的若干直流微网、交流微网，所述直流微网、交流微网内包括松弛单元、功率单元，每个直流微网、交流微网均对应一个就地控制器，每个就地控制器用于对应的直流微网或交流微网内的自律控制；还包括上层集中控制器，所述上层集中控制器通过互联网进行各直流微网、交流微网间的协同控制。针对现有技术中单个微电网的容量约束以及供电稳定性难以满足用电负荷不断增加的问题，专利技术人认为，若将邻近交、直流微电网以集群形式柔性互联运行，可以高效灵活的接纳交、直流可再生能源以及负荷，同时增强系统的供电可靠性及运行稳定性。本申请通过交、直流区域以并联方式通过电力电子接口装置接入公共直流母线，可高效灵活的接纳分布式发电单元和储能单元，为本地负荷提供高可靠性供电。本专利技术通过对各直流微网、交流微网的协同自律控制维持功率平衡和公共直流母线电压稳定，实现柔性直流母线电压控制。进一步的，所述松弛单元为分布式储能装置，松弛单元中的一个或多个为冰蓄冷装置。冰蓄冷通过采用冰作为储能介质，使大型空调机组在用电低谷期储存能量，并在电网的供电高峰期供应冷负荷。具有如下优点：1)缓解用电高峰期的负荷，达到移峰作用，同时利用不同地区实行的峰谷电价而获得节能费用；2)利用地区峰谷电价差实现节能；3)系统中制冷设备满负荷运行比例增大，状态稳定，提高设备利用率。本申请将冰蓄冷纳入多能微网控制框架，利用多能互补充分挖掘了用户的可调控潜力，增加了用户用能灵活性。进一步的，在储能阶段：各松弛单元按照其额定容量吸纳电能，各就地控制器控制对应的松弛单元的实际储能功率按照其额定容量比合理承担；在释能阶段：优先投入冰蓄冷装置，其余冷负荷等效电负荷以及电负荷由其他分布式储能装置按照额定容量比进行承担。本方案在电能富足、分布式能源发电，或者电价较低，从网上购电时，冰蓄冷以及蓄电池等储能装置按照其额定容量吸纳电能，合理承担储能能量；负荷高峰时，遵守利用冰蓄冷装置原则，优先投入冰蓄冷装置，其余冷负荷等效电负荷以及电负荷由其他储能装置按照其额定容量比合理承担。进一步的，就地控制器对直流微网、交流微网的控制均采用恒功率控制。优选的，就地控制器对交流微网的恒功率控制方法为：外环通过有功功率-频率下垂、无功功率-电压下垂控制，生成内环电压瞬时值、闭环控制系统的电压参考值的相位信号、电压幅值信号，然后经过内环电压控制完成最终控制目标。优选的，就地控制器对直流微网的恒功率控制方法为：外环通过有功功率-电压下垂控制产生内环电压参考值，然后经过内环电压或电流控制完成最终控制目标。进一步的，上层集中控制器对交流微网的协同控制包括互联功率控制、虚拟同步控制、电压瞬时值闭环控制；上层集中控制器对直流微网的协同控制包括互联功率控制、移相控制。进一步的，所述互联功率控制的方法包括以下步骤：(1)假定公共直流母线处含一个虚拟松弛单元，构造虚拟直流电压下垂控制曲线：Udc＝Udcref-Pdc/kdc；其中Udc为公共直流母线电压；Udcref表示虚拟直流电压下垂控制中直流电压设定值，Pdc表示虚拟储能单元注入直流系统功率；kdc为下垂系数；(2)定义功率误差；(3)根据下垂控制曲线修正功率误差，得到互联功率控制系统。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术一种考虑能量互补的微网自律协同控制系统，通过对各直流微网、交流微网的协同自律控制维持功率平衡和公共直流母线电压稳定，实现柔性直流母线电压控制。2、本专利技术一种考虑能量互补的微网自律协同控制系统，考虑冰蓄冷的多能微网，可高效灵活的接纳分布式发电单元和储能单元，为本地负荷提供高可靠性供电，同时实现多能互补，节能环保。3、本专利技术一种考虑能量互补的微网自律协同控制系统，电能富足时，冰蓄冷、蓄电池等装置按照其额定容量吸纳电能，合理承担储能能量；负荷高峰时，优先投入冰蓄冷装置，其余冷负荷等效电负荷以及电负荷由其他储能装置按照其额定容量比合理承担。有效提高了储能装置利用率并延长了设备使用寿命。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术具体实施例的多能微网结构示意图；图2为本专利技术具体实施例的多能微网系统等效模型；图3为本专利技术具体实施例的多能微网控制框架；图4为本专利技术具体实施例中交流微网松弛单元控制框图；图5为本专利技术具体实施例中直流微网松弛单元控制框图；图6a为本专利技术具体实施例中交流微网互联控制示意；图6b为本专利技术具体实施例中直流微网互联控制示意。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。将图1所示的多能微网系统结构等效为图2所示模型，如图2所示，本实施例包含一个交流微网以及两个直流微网。每个微网内均包含松弛单元(如能量转换装置、蓄电池等储能装置、可控型分布式电源等)和功率单元(如新能源发电、负荷等)。其中松弛单元(如能量型储能装置、可控型分布式电源等)作为主电源控制系统内电压/频率(交流区域)和直流区域(直流子网)稳定。采用最大功率控制的可再生能源分布式发电单元或功率调度模式下的储能单元及负荷等，均可看作功率单元。交、直流微网分别通过相应互联装置(DC-AC或者DC-DC)与公共直流母线相连。为实现图2所示多能微网稳定控制，本实施例提出如图3所示多能微网自律协同控制策略基本框架。本实施例通过多能微网自律协同控制，期望实现如下主要暂稳态运行控制功能：1)图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑能量互补的微网自律协同控制系统，包括具有公共直流母线的若干直流微网、交流微网，所述直流微网、交流微网内包括松弛单元、功率单元，其特征在于，每个直流微网、交流微网均对应一个就地控制器，每个就地控制器用于对应的直流微网或交流微网内的自律控制；还包括上层集中控制器，所述上层集中控制器通过互联网进行各直流微网、交流微网间的协同控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑能量互补的微网自律协同控制系统，包括具有公共直流母线的若干直流微网、交流微网，所述直流微网、交流微网内包括松弛单元、功率单元，其特征在于，每个直流微网、交流微网均对应一个就地控制器，每个就地控制器用于对应的直流微网或交流微网内的自律控制；还包括上层集中控制器，所述上层集中控制器通过互联网进行各直流微网、交流微网间的协同控制。


2.根据权利要求1所述的一种考虑能量互补的微网自律协同控制系统，其特征在于，所述松弛单元为分布式储能装置，松弛单元中的一个或多个为冰蓄冷装置。


3.根据权利要求2所述的一种考虑能量互补的微网自律协同控制系统，其特征在于，
在储能阶段：各松弛单元按照其额定容量吸纳电能，各就地控制器控制对应的松弛单元的实际储能功率按照其额定容量比合理承担；
在释能阶段：优先投入冰蓄冷装置，其余冷负荷等效电负荷以及电负荷由其他分布式储能装置按照额定容量比进行承担。


4.根据权利要求1所述的一种考虑能量互补的微网自律协同控制系统，其特征在于，就地控制器对直流微网、交流微网的控制均采用恒功率控制。


5.根据权利要求4所述的一种考虑能量互补的微网自律协同控制系统，其特征在于，就地控制器对交流微网的恒功率控制方法为：外环通过有...

【专利技术属性】
技术研发人员：张全明，任志超，陈礼频，曹开江，叶强，邓盈盈，程超，马瑞光，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：四川;51