新能源微电网离网运行的源荷储协调控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种新能源微电网离网运行的源荷储协调控制方法，控制对象包括储能系统、新能源机组和各台区负荷开关，控制架构包括设备就地控制层、微网协调控制层和配网主站控制层；所述设备就地控制层采用基于储能动态补偿的功率平衡策略，通过储能变流器动态补偿新能源机组与负荷的功率差额，实现瞬时功率平衡；所述微网协调控制层采用基于源储协同控制的短期电量平衡策略，通过微网控制器调节新能源机组出力，实现短期电量平衡；所述配网主站控制层采用基于负荷调节的长时电量平衡策略，通过配电主站调节负荷，实现长时电量平衡。该方法及系统有利于实现微电网的离网稳定运行。法及系统有利于实现微电网的离网稳定运行。法及系统有利于实现微电网的离网稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
新能源微电网离网运行的源荷储协调控制方法及系统


[0001]本专利技术属于新能源微电网控制
，具体涉及一种新能源微电网离网运行的源荷储协调控制方法及系统。

技术介绍

[0002]在构建以新能源为主体的新型电力系统进程中，电网发展方式正在由以大电网为主，向大电网、微电网、局部直流电网融合发展转变，微电网建设的深度探索和广泛实践是电力系统发展的重要一环。微电网中包含分布式新能源发电机组、储能系统、负荷系统以及控制、监控、保护装置等，既可以与外部电网并联运行，也可以脱离电网独立运行。当微电网运行于并网工况下，电压和频率取决于外部电网，微电网内部的源荷功率差额由联络线的功率平衡，新能源及负荷的波动不会影响系统本身的稳定性。当外部电网异常或者联络线故障，微网需要独立运行以保障区域内负荷的可靠供电，此时系统中的源荷储协调控制策略就显得极其重要，尤其在储能容量有限、新能源机组功率具有随机性、波动性的条件下，如何实现微电网离网长时稳定运行成为微电网运行控制的关键问题。
[0003]目前已有的微电网离网运行控制方法需要建设微网主站或就地能量管理系统、需要基于新能源出力超短期预测数据开展离网运行协调控制，考虑控制系统投资大、新能源超短期功率精确预测难等因素，已有方法存在可复制推广性、控制精度方面的不足，亟需研究优化的新能源微电网离网运行控制技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种新能源微电网离网运行的源荷储协调控制方法及系统，该方法及系统有利于实现微电网的离网稳定运行。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种新能源微电网离网运行的源荷储协调控制方法，控制对象包括储能系统、新能源机组和各台区负荷开关，控制架构包括设备就地控制层、微网协调控制层和配网主站控制层；所述设备就地控制层采用基于储能动态补偿的功率平衡策略，通过储能变流器动态补偿新能源机组与负荷的功率差额，实现瞬时功率平衡；所述微网协调控制层采用基于源储协同控制的短期电量平衡策略，通过微网控制器调节新能源机组出力，实现短期电量平衡；所述配网主站控制层采用基于负荷调节的长时电量平衡策略，通过配电主站调节负荷，实现长时电量平衡。
[0006]进一步地，所述功率平衡策略中，储能系统包括多台双向储能变流器，每台变流器具备电流源和电压源两种控制模式；当变流器运行于电流源模式时，变流器根据给定值发出或吸收设定的有功或无功功率；当变流器运行于电压源模式时，变流器作为微电网的平衡节点补偿其它装置之间的功率差额，并根据内置的下垂特性曲线输出设定幅值、频率的电压。
[0007]进一步地，所述功率平衡策略中，多台变流器的控制模式的第一类设置方式为：所有变流器均运行于电压源模式，即所有变流器同时响应新能源和负荷的功率波动，各变流
器输出功率的计算公式为：
[0008][0009]式中，N为变流器总台数，P
BU
(i)为第i台电压源模式变流器输出的有功功率，Q
BU
(i)为第i台电压源模式变流器输出的无功功率，P
L
为微网负荷总有功，P
S
为微网内电源总有功，Q
L
为微网负荷总无功，Q
S
为微网内电源总无功。
[0010]进一步地，所述功率平衡策略中，多台变流器的控制模式的第二类设置方式为：N
U
台变流器运行于电压源模式，N
I
台变流器运行于电流源模式，电压源模式的变流器实时响应新能源、负荷的功率波动，当前时刻t变流器输出功率的计算公式为：
[0011][0012]式中，P
BI
(i2,t)和Q
BI
(i2,t)分别为当前时刻第i2台电流源模式变流器输出的有功、无功功率；用于下一时刻(t+1)电流源模式变流器有功、无功功率指令调整的计算公式为：
[0013][0014]进一步地，所述短期电量平衡策略中，以储能系统电池剩余容量SOC、储能系统调节周期平均功率P
BS
、新能源机组是否具备出力提升能力作为计算下一周期新能源机组出力调节值
△
Ps的依据，以避免不准确的新能源出力超短期预测结果、负荷功率超短期预测结果引入的控制偏差；具体包括以下7种工况：
[0015]工况
①
：SOC低于设定的理想荷电量下阈值S
Bd
且新能源机组出力无法提升，微网控制器生成的
△
Ps为零；
[0016]工况
②
：SOC低于设定的理想荷电量下阈值S
Bd
且新能源机组具备出力提升空间，令P
Br
为储能系统额定总充电功率、k1为最大充电功率系数，微网控制器生成的
△
Ps为：k1*P
Br
+P
BS
；
[0017]工况
③
：SOC低于设定的理想荷电量上阈值S
Bu
且高于S
Bd
、P
BS
大于储能系统调节周期平均功率上限值P
BSu
、新能源机组出力无法提升，微网控制器生成的
△
Ps为零；
[0018]工况
④
：SOC低于设定的理想荷电量上阈值S
Bu
且高于S
Bd
、P
BS
大于储能系统调节周期平均功率上限值P
BSu
、新能源机组具备出力提升空间，令k2为慢充电功率系数，微网控制
器生成的
△
Ps为：P
Br
+k2*(S
Bu
‑
SOC)；
[0019]工况
⑤
：SOC低于设定的理想荷电量上阈值S
Bu
且高于S
Bd
、P
BS
小于P
BSu
且大于储能系统调节周期平均功率下限值P
BSd
，微网控制器生成的
△
Ps为零；
[0020]工况
⑥
：SOC低于设定的理想荷电量上阈值S
Bu
且高于S
Bd
、P
BS
小于储能系统调节周期平均功率下限值P
BSd
，微网控制器生成的
△
Ps为：P
Br
+k2*(S
Bu
‑
SOC)；
[0021]工况
⑦
：SOC高于设定的理想荷电量上阈值S
Bu
，微网控制器生成的
△
Ps等于P
Br
。
[0022]进一步地，所述短期电量平衡策略中，采用变步长的方式调整新能源机组出力；在秒级的时间尺度上由微网控制器间隔小周期T
b
定时读取储能SOC，并计算该小周期内储能系统平均功率P<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源微电网离网运行的源荷储协调控制方法，其特征在于，控制对象包括储能系统、新能源机组和各台区负荷开关，控制架构包括设备就地控制层、微网协调控制层和配网主站控制层；所述设备就地控制层采用基于储能动态补偿的功率平衡策略，通过储能变流器动态补偿新能源机组与负荷的功率差额，实现瞬时功率平衡；所述微网协调控制层采用基于源储协同控制的短期电量平衡策略，通过微网控制器调节新能源机组出力，实现短期电量平衡；所述配网主站控制层采用基于负荷调节的长时电量平衡策略，通过配电主站调节负荷，实现长时电量平衡。2.根据权利要求1所述的新能源微电网离网运行的源荷储协调控制方法，其特征在于，所述功率平衡策略中，储能系统包括多台双向储能变流器，每台变流器具备电流源和电压源两种控制模式；当变流器运行于电流源模式时，变流器根据给定值发出或吸收设定的有功或无功功率；当变流器运行于电压源模式时，变流器作为微电网的平衡节点补偿其它装置之间的功率差额，并根据内置的下垂特性曲线输出设定幅值、频率的电压。3.根据权利要求2所述的新能源微电网离网运行的源荷储协调控制方法，其特征在于，所述功率平衡策略中，多台变流器的控制模式的第一类设置方式为：所有变流器均运行于电压源模式，即所有变流器同时响应新能源和负荷的功率波动，各变流器输出功率的计算公式为：式中，N为变流器总台数，P
BU
(i)为第i台电压源模式变流器输出的有功功率，Q
BU
(i)为第i台电压源模式变流器输出的无功功率，P
L
为微网负荷总有功，P
S
为微网内电源总有功，Q
L
为微网负荷总无功，Q
S
为微网内电源总无功。4.根据权利要求2所述的新能源微电网离网运行的源荷储协调控制方法，其特征在于，所述功率平衡策略中，多台变流器的控制模式的第二类设置方式为：N
U
台变流器运行于电压源模式，N
I
台变流器运行于电流源模式，电压源模式的变流器实时响应新能源、负荷的功率波动，当前时刻t变流器输出功率的计算公式为：式中，P
BI
(i2,t)和Q
BI
(i2,t)分别为当前时刻第i2台电流源模式变流器输出的有功、无功功率；用于下一时刻(t+1)电流源模式变流器有功、无功功率指令调整的计算公式为：
5.根据权利要求1所述的新能源微电网离网运行的源荷储协调控制方法，其特征在于，所述短期电量平衡策略中，以储能系统电池剩余容量SOC、储能系统调节周期平均功率P
BS
、新能源机组是否具备出力提升能力作为计算下一周期新能源机组出力调节值
△
Ps的依据，以避免不准确的新能源出力超短期预测结果、负荷功率超短期预测结果引入的控制偏差；具体包括以下7种工况：工况
①
：SOC低于设定的理想荷电量下阈值S
Bd
且新能源机组出力无法提升，微网控制器生成的
△
Ps为零；工况
②
：SOC低于设定的理想荷电量下阈值S
Bd
且新能源机组具备出力提升空间，令P
Br
为储能系统额定总充电功率、k1为最大充电功率系数，微网控制器生成的
△
Ps为：k1*P
Br
+P
BS
；工况
③
：SOC低于设定的理想荷电量上阈值S
Bu
且高于S
Bd
、P
BS
大于储能系统调节周期平均功率上限值P
BSu
、新能源机组出力无法提升，微网控制器生成的
△
Ps为零；...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾志杰，黄霆，连庆文，鲍国俊，苏清梅，张功林，胡文旺，郭健生，李凌斐，弋子渊，汪寅乔，吴璐阳，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：