本发明专利技术涉及新能源分布式发电运行控制，旨在提供一种风光储流新能源孤网稳定运行集成控制系统及方法。该系统中，储能装置、新能源发电机组中通过各自配置的变流并网装置并入交流母线电网；所述各发电机组及储能装置均配置有监控装置，其上设置CAN接口和以太网路接口；各监控装置通过CAN总线与其对应的变流并网装置连接，同时通过以太网络与中央集成控制单元相连以实现信息交互。本发明专利技术采用实时以太网现场总线技术将新能源孤立发电变成了分布式集中可调度的有序发电，从而部分解决了间隙式电源的稳定控制问题，将计算机网络控制技术、智能调度控制技术、实时同步通讯技术和现代高效变流并网技术结合起来，具有控制灵活、稳定性和冗余性好等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源分布式发电稳定运行控制领域，尤其适合于中小规模的风光储(流)为发电主要来源的新能源孤网稳定运行控制，可克服传统SCADA系统难以满足新能源随机性变化造成的孤网动态实时集中控制难题，是先进的网络控制技术与电网稳定调度控制技术的结合。具体涉及一个网络化集中控制系统、并网监测与控制装置及控制算法。
技术介绍
随着电力系统的不断发展壮大，尤其是新能源并入电网的比例增加，依靠传统的SCADA/EMS等基于稳态的监控系统将越来越难以满足实时性的要求。应用传统的以SCADA/EMS及有关应用软件(如状态估计和静态安全分析等)为代表的调度监控系统，其实质上是在潮流水平上的电力系统稳态行为监控系统，从RTU获得数据开始到控制中心获得系统状态估计的结果，其时间是以分钟为单位的，同时各个地区的监测量没有统一的时标，这样的数据采集是无法对系统的暂态甚至动态行为进行实时监控的。风能、太阳能和海流能等发电具有方便、清洁、不枯竭、无噪声等优点，适合解决海岛、边远缺电地区和大城市用电高峰电力不足的问题，具有巨大的市场潜力和广阔的应用前景。由于这些可再生新能源发电具有间歇式特性，给电网的调度与控制带来很大的困难。按目前电力系统调度控制技术，由于常规电网的主力发电机组是汽轮发电机组，汽轮发电机组的特点是利用机组本身的旋转特性，其负载功率与转速存在反比关系，而汽轮机转速直接对应电网频率。因此常规的电网调度控制技术主要依据P/f下垂控制方法来实现电网自稳定控制。但是由于新能源电网系统的发电装置主要依靠电力电子变流技术与装置，而电力电子变流装置通常是恒压源或恒流源，尤其是负载的变化难以自检测，因此直接采用传统的p/f控制方法难以满足电网快速稳定控制的要求，仅仅依靠电力系统稳态/准稳态调度控制难以满足新能源孤岛电网稳定运行的要求。本专利技术在此技术背景下，提出采用现场以太网络技术，将传统新能源变流并网装置通过监控装置实现与中央集成控制单元的信息交互，从而在系统角度出发，采用全闭环新能源孤网稳定运行控制技术，实现分布式电网(孤网)发配电装置的实时动态监测与控制，满足孤网稳定运行要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服传统SCADA系统难以满足新能源发配电系统实时监控和调节要求的缺陷，实现风光储流新能源孤网发配电系统的实时稳定控制。为此，本专利技术首先提出了基于快速网络通讯技术的风光储流孤网运行的集中控制思想，提出了基于储能系统ρ/ν下垂稳定控制算法和基于实时网络的全局功率平衡控制集中调度控制方法相结合，可满足风光储流孤立电网稳定运行要求。为了解决上述问题，本专利技术采取以下技术方案提供一种风光储流新能源孤网稳定运行集成控制系统，包括、风力发电机组、太阳能光伏发电机组或海流发电机组中的至少一种，且通过各自配置的变流并网装置并入交流母线电网；该系统还包括储能装置，储能装置通过其配置的变流并网装置并入交流母线电网；所述各发电机组及储能装置均配置有监控装置，用于采集与传递发电机组、储能装置及变流并网装置的运行参数和控制参数，每个监控装置上均设置CAN接口和以太网路接口 ；各监控装置通过CAN总线与其对应的变流并网装置连接以实现信息交互，同时通过以太网络与中央集成控制单元相连以实现信息交互。作为一种改进，本专利技术所述储能装置由蓄电池储能装置和超级电容储能装置组成，蓄电池储能装置和超级电容储能装置分别配置监控装置；所述蓄电池储能装置由若干组相同的蓄电池并联而组成。超级电容储能装置则主要负责快速瞬变的负载补偿控制，其控制原理与蓄电池储能装置类同。作为一种改进，本专利技术还包括连接至可控负荷的监控装置，用于采集和传递可控负荷的运行参数与控制参数，该监控装置上设置CAN接口和以太网路接口，通过以太网络总线直接将可控负荷与中央集成控制单元相连以实现信息交互。作为一种改进，本专利技术还包括柴油发电机和与之连接的监控装置，监控装置用于采集和传递柴油发电机的运行参数与控制参数，该监控装置上设置CAN接口和以太网络接口，同时通过以太网络与中央集成控制单元相连以实现信息交互。作为一种改进，本专利技术由各发电机组所组成的电网的总容量为IOKW 10丽，电网内发电机组数量在20套之内。作为一种改进，本专利技术所述交流母线电网为IOKV的交流母线电网。作为一种改进，本专利技术所述监控装置采用ARM 9核心CPU技术，其操作系统采用Linux技术，4路模拟输入通道和4路模拟输出通道采用高速A/D、D/A芯片技术，转换速度控制在IOus之内。更进一步地，本专利技术还提供了一种基于前述集成控制系统的风光储流新能源孤网稳定运行集成控制方法，是将原先各自独立的可再生能源发电机组作为受控对象，通过实时以太网络构建集成控制系统，通过冗余的中央集成控制单元实现对电能输入输出的调度控制，以储能装置满足短时可再生电能的补偿控制，以可控负荷和备用的柴油发电机满足长时电网的稳定控制；具体包括分别为各可再生能源发电机组、储能装置、柴油发电机和可控负荷配置监控装置，通过各监控装置采集与传递可再生能源发电机组、储能装置及变流并网装置的运行参数和控制参数；各监控装置通过其CAN总线与其对应的变流并网装置进行信息交互，同时通过以太网络与中央集成控制单元进行信息交互；在储能装置设备可承受范围内的微小负荷变化，利用功率/电压的闭环调节技术实现以牺牲电压来获取功率平衡的控制以储能装置直流侧电压Udc对应于电网功率P来评估电网电能的不平衡现象，当母线直流电压降低时，说明储能装置的电能补给难以满足电网负荷需求，应降低电网电压Uac以求电网稳定运行；反之，当母线直流电压上升时，说明储能装置的电能储存已经超过储能容量，应提升电网电压Uac以求电网稳定运行；当电网电压Uac小于电压低限toin或者大于电压高限Umax时，已经影响到整个电网的电能质量，此时电网负荷变化量超过储能装置可控范围，单靠储能装置已经无法满足电网稳定运行要求，应立即启动中央集成控制5单元进行各发电机组或可控负荷的调度；当负荷变化量超过储能装置可控范围时，应采用中央集成控制的调度方法进行控制当可再生能源发电机组发出的总功率大于负荷总需求功率时，首先将可控负荷投入运行，然后再根据需要对可再生能源发电出力进行调节；当可再生能源发电机组发出的总功率小于负荷总需求功率时首先将可控负荷切除，然后再根据需要启动柴油发电机。本专利技术中，对于储能装置中蓄电池储能装置的运行控制，采用P/V下垂控制方法，具体内容为将蓄电池储能装置按照模块化设计思想分解为若干个更低功率等级的蓄电池模块，各蓄电池模块的投切由中央集成控制单元控制；由于蓄电池储能装置的直流母线电压Udc大小变化直接反映其功率输出能力，因此直接将直流母线电压Udc对应到功率P、电网电压Uac直接对应控制电压U ；通过采集电网电压Uac和直流母线侧电压Udc，考虑到电网负荷变化或可再生能源出力变化对储能装置功率需求的影响，获取间接可测参量即直流母线电压Udc来控制Uac的给定，达到局部稳定控制的目的；当toin < Uac < Umax时，即满足电网供电质量要求，此时单个蓄电池模块能够起到电网稳定控制作用；一旦UacStoin，中央集成控制单元将启动下一个蓄电池模块的开关，通过其他蓄电池模块的电能输出来平衡电网的本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．风光储流新能源孤网稳定运行集成控制系统，包括风力发电机组、太阳能光伏发电机组或海流能发电机组中的至少一种，且通过各自配置的变流并网装置并入交流母线电网；其特征在于，该系统还包括储能装置，储能装置通过其配置的变流并网装置并入交流母线电网；所述各发电机组及储能装置均配置有监控装置，用于采集与传递发电机组、储能装置及变流并网装置的运行参数和控制参数，每个监控装置上均设置ＣＡＮ接口和以太网路接口；各监控装置通过ＣＡＮ总线与其对应的变流并网装置连接以实现信息交互，同时通过以太网络与中央集成控制单元相连以实现信息交互。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韦巍，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86
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