一种微电网离网协调控制系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种微电网离网协调控制系统及其方法，本发明专利技术的系统包括至少两个间歇电源、储能单元、重要负荷、非重要负荷和协调控制器，储能单元采用V/F控制模式，间歇电源采用PQ控制模式。本发明专利技术的控制方法：协调控制器完成对间歇电源、储能单元和负荷的功率、SOC值数据信息的采集，并对储能电池功率、SOC、断路器状态、间歇电源功率信息的判断，并经过储能功率管理和间歇电源功率调整两个中间环节，形成间歇电源和负荷的控制命令，并通过通信线将功率调整值和信号开出值下发至发电单元和负荷，完成对间歇电源和负荷的控制。本发明专利技术的控制方法实现了微电网内电源、储能和负荷的综合协调控制，保障微电网能够长期稳定有效的离网运行。

Microgrid off grid coordinated control system and method thereof

The invention discloses a micro grid off grid coordinated control system and method, the system of the invention comprises at least two intermittent power supply, storage unit, important load, non important load and coordination controller, energy storage unit adopts the V/F control mode, intermittent power supply using PQ control mode. The control method of the invention: coordinated controller of intermittent power supply, energy storage, power unit and load SOC data collection, and the storage battery power, SOC, circuit breakers, intermittent power supply information judgment, and after power management and intermittent power source power adjustment two links the formation of intermittent power supply and control command, load, and power adjustment value and a signal value issued to the power unit and the load through the communication line, complete control of the intermittent power supply and load. The control method of the invention realizes the comprehensive coordinated control of the power supply, the energy storage and the load in the microgrid, and ensures the long-term stable and effective off grid operation of the micro grid.

【技术实现步骤摘要】
—种微电网离网协调控制系统及其方法
本专利技术涉及，属于新能源发电
。
技术介绍
全球能源危机与环境问题促进了可再生能源发电的快速发展。在改善能源结构的同时，可再生能源发电也引入了一些技术问题，其中关于电网接入问题的研究形成了分布式发电(DG)研究领域。DG位置灵活分散的特点很好地适应了分散电力需求和资源分布，延缓了输配电网升级换代所需的巨大投资，但DG单机接入成本高，容量小，运行不确定性强，有些受制于自然条件，缺少灵活可控的特点，对大电网是一个不可控源。大电网对DG多采取隔离限制措施，这限制了 DG的效能发挥。为了更充分地发挥DG的价值与效益，微电网的概念被提出。微电网本质上是由负荷和DG组成的、连接在中低压配电网或用户负荷附近的独立可控系统，可以并网运行或独立运行。微电网集成DG与负荷的特点使得微电网摆脱了DG运行不确定、控制困难的缺点，但是微电网发展引入了一些新的问题，如微电网的整体控制、微网内的储能、微电网运行的经济性优化等。微电网的控制是保障微电网达标运行的基础，需做到根据本地信息对事件做出快速独立的响应，以维持微电网的持续稳定运行。微电网控制的主要目标有:有功、无功的独立控制；平滑地与电网并列、分离；自主选择运行策略等。按层次划分，微电网控制可分为两层，即以功能为导向的底层设备自身控制和以目标为导向的上层管理控制。底层控制是微电网控制的基础，功能实现的保障，其主要包括电源、储能和负荷等的自身控制；上层控制则是以微电网经济有效运行为目标，主要包括微电网协调控制、微电网能量管理系统、微电网电能质量控制等。微电网协调控制系统管理着微电网内部的电源、储能和负荷，以确保微电网能够长期稳定运行。微电网协调控制系统通过通信采集微网内各个设备的数据信息，按照预设的协调控制方法周期性地对采集到的数据信息进行综合分析，得到控制结果，若需要控制出口，则通过通信向相应设备下发控制命令，如此以保证微电网按照既定策略长期稳定地运行。微电网协调控制系统主要包括通信和数据采集系统、协调控制策略算法、可再生能源发电预测、电源控制、储能控制、负荷控制、负荷预测等。微电网可以并网运行或独立运行，并网运行时，由于有电网支撑，微网的长期稳定运行是有保障的，微网的协调控制侧重于响应电网的需求；离网运行时，微网的电压频率由设备的本地控制维持，但本地控制并不能保证微网能够长时间离网稳定运行，因此微网的协调控制用以保证微网长期可靠运行。目前微电网离网协调控制方法研究还较少，且与实际工程结合不紧密，在国内微网工程逐渐增多的趋势下，研究一种典型的微电网离网协调控制策略方法极具工程意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术目的是提供一种可保证微电网离网长期安全稳定运行的微电网离网协调控制系统及其方法。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现:本专利技术的微电网离网协调控制系统，包括至少两个间歇电源、储能单元、重要负荷、非重要负荷和协调控制器；间歇电源、储能单元、重要负荷、非重要负荷均依次通过电能表、断路器接入配电线路；间歇电源包括发电设备和与发电设备相连接的逆变器，储能单元包括储能电池和与储能电池相连接的储能变流器；协调控制器采用PQ模式控制逆变器，采用V/F模式控制储能变流器；协调控制器还通过通信线与断路器及电能表相连接；协调控制器采集间歇电源功率、储能电池功率、重要负荷功率及非重要负荷功率、储能电池SOC值、断路器状态，通过分析判断，形成间歇电源、重要负荷及非重要负荷的控制信号，并通过通信线下发至发电设备、重要负荷及非重要负荷，完成对间歇电源、重要负荷及非重要负荷的控制。本专利技术的微电网离网协调控制系统的控制方法，包括以下几个步骤:(I)协调控制器首先判断重要负荷支路上的断路器是否已投入，若已投入，则协调控制器直接获取储能变流器出口功率值；若未投入，则判断储能电池SOC值是否大于重要负荷投入定值SOCel im，若储能电池SOC值不大于重要负荷投入定值SOCel im，则协调控制器直接获取储能变流器出口功率值，若储能电池SOC值已大于重要负荷投入定值SOCel im，则协调控制器控制重要负荷支路上的断路器闭合，接着协调控制器获取储能变流器出口功率值；(2)协调控制器根据电能表得到储能变流器出口功率实测值Ps，若储能变流器出口功率实测值Ps小于等于0，则进入储能功率管理；若储能变流器出口功率实测值Ps大于0，表示储能单元输出功率，为放电状态，判断储能电池SOC值是否小于间歇电源最大功率运行定值SOCmaxjjw,若储能电池SOC值大于等于间歇电源最大功率运行定值SOCmaxjjw,则进入储能功率管理，若储能电池SOC值小于间歇电源最大功率运行定值SOCmax pw，则判断间歇电源是否已最大功率运行，若是，则进入储能功率管理，若不是，则将间歇电源都设为最大功率运行，并结束该周期控制流程；储能功率管理可根据储能电池SOC值对储能变流器出口功率实测值Ps进行处理修正得到储能功率输出参考值ps—M，并进行PM=Ps-Ps—Mf运算得到剩余功率值Pm ;若剩余功率值Pm大于门槛定值Pth，表明微网内电源的发电功率小于负荷功率，且电池SOC值较低，需要对微网内的电源和负荷进行如下控制调整:若间歇电源不为最大功率运行，则都设置为最大功率运行，并结束该周期控制流程，否则继续判断非重要负荷；若非重要负荷处于投入状态，则切除非重要负荷，并结束该周期控制流程，否则继续判断电池SOC值；若储能SOC值大于等于重要负荷切除定值SOCtjp im，则结束该周期控制流程，否则，继续判断重要负荷，若重要负荷为投入状态，则切除重要负荷，并结束该周期控制流程，若重要负荷为切除状态，则直接结束该周期控制流程；若剩余功率值Pm小于负门槛定值-Pth，表明微网内电源的发电功率大于负荷功率且电池SOC值较高，需要对微网内的电源和负荷进行如下调整:若非重要负荷未投入，则投入非重要负荷，并结束该周期控制流程，否则进入间歇电源功率调整，完毕后结束该周期控制流程；若剩余功率值Pm介于负门槛定值-Pth与门槛定值Pth之间，则直接结束该周期控制流程。步骤(2)中处理修正方法如下:当储能电池SOC值大于放电约束定值S1时，Ps ref即为Ps，当储能电池SOC值小于放电约束定值S1时，Ps M需约束为放电功率约束值P1，放电功率约束值P1等于重要负荷的最大功率值；当储能电池SOC值小于充电约束小定值S2时，Ps ref即为-ps，当储能电池SOC值大于充电约束小定值S2且小于充电约束大定值S3时，Ps ref需约束为负的充电功率约束值P2，充电功率约束值P2等于非重要负荷的最大功率值的80% ；当储能电池SOC值大于充电约束大定值S3时，Psref需约束为零。上述放电约束定值S1的选取根据工程需要考虑储能优先维持重要负荷供电的时间而决定；充电约束小定值S2的选取以根据工程需要考虑储能在何时可以投入被切除的非重要负荷而决定，且S2大于S1 ;充电约束大定值S3的选取根据工程需要考虑储能电池过充保护裕度而决定。上述间歇电源功率调整包括有功可控间歇电源功率调整和有功不可控间歇电源功率调整两个步骤。上述有功可控间歇电源功率调整的方法如下:根据剩余功率值PM，尝试调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电网离网协调控制系统，其特征在于，包括至少两个间歇电源、储能单元、重要负荷、非重要负荷和协调控制器；所述间歇电源、储能单元、重要负荷、非重要负荷均依次通过电能表、断路器接入配电线路；所述间歇电源包括发电设备和与发电设备相连接的逆变器，所述储能单元包括储能电池和与储能电池相连接的储能变流器；所述协调控制器采用PQ模式控制逆变器，采用V/F模式控制储能变流器；协调控制器还通过通信线与断路器及电能表相连接；所述协调控制器采集间歇电源功率、储能电池功率、重要负荷功率及非重要负荷功率、储能电池SOC值、断路器状态，通过分析判断，形成间歇电源、重要负荷及非重要负荷的控制信号，并通过通信线下发至发电设备、重要负荷及非重要负荷，完成对间歇电源、重要负荷及非重要负荷的控制。

【技术特征摘要】
1.一种微电网离网协调控制系统，其特征在于，包括至少两个间歇电源、储能单元、重要负荷、非重要负荷和协调控制器； 所述间歇电源、储能单元、重要负荷、非重要负荷均依次通过电能表、断路器接入配电线路； 所述间歇电源包括发电设备和与发电设备相连接的逆变器，所述储能单元包括储能电池和与储能电池相连接的储能变流器； 所述协调控制器采用PQ模式控制逆变器，采用ν/F模式控制储能变流器；协调控制器还通过通信线与断路器及电能表相连接； 所述协调控制器采集间歇电源功率、储能电池功率、重要负荷功率及非重要负荷功率、储能电池SOC值、断路器状态，通过分析判断，形成间歇电源、重要负荷及非重要负荷的控制信号，并通过通信线下发至发电设备、重要负荷及非重要负荷，完成对间歇电源、重要负荷及非重要负荷的控制。2.根据权利要求1所述的微电网离网协调控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下几个步骤: (1)所述协调控制器首先判断重要负荷支路上的断路器是否已投入，若已投入，则所述协调控制器直接获取储能变流器出口功率值； 若未投入，则判断储 能电池SOC值是否大于重要负荷投入定值SOCel im，若储能电池SOC值不大于重要负荷投入定值SOCcd im，则所述协调控制器直接获取储能变流器出口功率值，若储能电池SOC值已大于重要负荷投入定值SOCcd im，则所述协调控制器控制重要负荷支路上的断路器闭合，接着所述协调控制器获取储能变流器出口功率值； (2)所述协调控制器根据电能表得到储能变流器出口功率实测值Ps，若储能变流器出口功率实测值Ps小于等于0，则进入储能功率管理； 若储能变流器出口功率实测值Ps大于0，表示储能单元输出功率，为放电状态，判断储能电池SOC值是否小于间歇电源最大功率运行定值SOCmaxjjw,若储能电池SOC值大于等于间歇电源最大功率运行定值SOCmax pw，则进入储能功率管理，若储能电池SOC值小于间歇电源最大功率运行定值SOCmax pw，则判断间歇电源是否已最大功率运行，若是，则进入储能功率管理，若不是，则将间歇电源都设为最大功率运行，并结束该周期控制流程； 所述储能功率管理可根据储能电池SOC值对储能变流器出口功率实测值Ps进行处理修正得到储能功率输出参考值ps—Mf，并进行PM=Ps-Ps—Mf运算得到剩余功率值Pm ; 若剩余功率值Pm大于门槛定值Pth，表明微网内电源的发电功率小于负荷功率，且电池SOC值较低，需要对微网内的电源和负荷进行如下控制调整:若间歇电源不为最大功率运行，则都设置为最大功率运行，并结束该周期控制流程，否则继续判断非重要负荷；若非重要负荷处于投入状态，则切除非重要负荷，并结束该周期控制流程，否则继续判断电池SOC值；若储能SOC值大于等于重要负荷切除定值SOCtjp im，则结束该周期控制流程，否则，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，赵上林，姚虹春，李群，汪春，张雷，华光辉，许晓慧，袁晓冬，
申请(专利权)人：国家电网公司，江苏省电力公司，江苏省电力公司电力科学研究院，中国电力科学研究院，江苏省电力公司宿迁供电公司，
类型：发明
国别省市：