專利名稱：一種基于狀態(tài)轉(zhuǎn)換的微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電網(wǎng)并網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行控制技術(shù)，尤其是一種基于狀態(tài)轉(zhuǎn)換的微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和方法，屬于電力控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著煤、石油、天然氣等能源供應(yīng)日益緊張和用電需求的不斷增高，利用光能、風(fēng)能、沼氣等新能源的發(fā)電方式應(yīng)運(yùn)而生，由于利用此類能源的發(fā)電機(jī)組分布在一次能源所在地，所以這種發(fā)電方式又稱為“分布式發(fā)電”(Distributed Generation)。微網(wǎng)集成了多種能源輸入(太陽(yáng)能、風(fēng)能、常規(guī)化石燃料、生物質(zhì)能等)、多種產(chǎn)品輸出(冷、熱、電等)、多種能源轉(zhuǎn)換單元(燃料電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)，儲(chǔ)能系統(tǒng)等)，是化學(xué)、熱力學(xué)、電動(dòng)力學(xué)等行為相互耦合的非同性復(fù)雜系統(tǒng)，具有實(shí)現(xiàn)化石燃料和可再生能源的一體化循環(huán)利用的固有優(yōu)勢(shì)。一般來說，微網(wǎng)與外電網(wǎng)之間僅存在一個(gè)公共連接點(diǎn)(公共耦合點(diǎn)PCC)，因此，對(duì)電網(wǎng)來說，微網(wǎng)可以看作電網(wǎng)中的一個(gè)可控電源或負(fù)載，它可以在數(shù)秒鐘內(nèi)反應(yīng)以滿足外部輸配電網(wǎng)絡(luò)的需求，既可以從外電網(wǎng)獲得能量，在微網(wǎng)內(nèi)電力供應(yīng)充足或外電網(wǎng)供電不足時(shí)，微網(wǎng)也可以向電網(wǎng)倒送電能。微網(wǎng)一般存在兩種運(yùn)行模式，正常狀況下，與外電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，微網(wǎng)與外電網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行，共同給微網(wǎng)中的負(fù)荷供電；當(dāng)監(jiān)測(cè)到外電網(wǎng)故障或電能質(zhì)量不能滿足要求時(shí)，則微網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行模式，由微網(wǎng)內(nèi)的分布式電源給微網(wǎng)內(nèi)關(guān)鍵負(fù)荷繼續(xù)供電，保證負(fù)荷的不間斷電力供應(yīng)，維持微網(wǎng)自身供需能量平衡，從而提高了供電的安全性和可靠性；待外電網(wǎng)故障消失或電能質(zhì)量滿足要求時(shí)，微網(wǎng)重新切換到聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式。 微網(wǎng)控制器需要根據(jù)實(shí)際運(yùn)行條件的變化實(shí)現(xiàn)兩種模式之間的平滑切換。微網(wǎng)分層控制需要解決的問題主要有三個(gè)1，微網(wǎng)的可靠運(yùn)行微網(wǎng)中往往含有多種微源，微源的特性不同，容易受外部條件的影響。微網(wǎng)的容量一般較小，使得其抗擾動(dòng)的能力較差。當(dāng)微源或者負(fù)荷發(fā)生變化的時(shí)候，可能會(huì)引起微網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化，嚴(yán)重的情況會(huì)使系統(tǒng)強(qiáng)烈震蕩，甚至造成整個(gè)電網(wǎng)的崩潰。為確保微網(wǎng)能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行，要求分層控制能夠解決微網(wǎng)運(yùn)行的可靠性問題。2，提供優(yōu)質(zhì)的電能由于微源響應(yīng)速度慢、慣性小，而且容易受一次能源供給變化的影響，當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化的時(shí)候，微源不能迅速響應(yīng)負(fù)荷變化， 影響輸出電能的質(zhì)量。特別是一些敏感負(fù)荷對(duì)電能質(zhì)量要求比較高，所以要求分層控制策略能夠在微網(wǎng)可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上為負(fù)荷提供優(yōu)質(zhì)的電能。3，微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分布式發(fā)電因其經(jīng)濟(jì)環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，具有很大的應(yīng)用前景。在分布式電能接入大電網(wǎng)之后，如何使微源與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)配合，使其發(fā)揮出最大的價(jià)值，是分層控制需要解決的問題之一。因此有必要針對(duì)包含多種連續(xù)性和間歇性DG、敏感負(fù)荷以及儲(chǔ)能裝置的分層控制結(jié)構(gòu)微網(wǎng)進(jìn)行研究， 設(shè)計(jì)出一種能滿足以上要求的協(xié)調(diào)運(yùn)行控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種既能滿足電能質(zhì)量要求，又對(duì)敏感負(fù)供電可靠性高，實(shí)現(xiàn)對(duì)重要負(fù)荷不間斷供電的微網(wǎng)運(yùn)行協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的—種基于狀態(tài)轉(zhuǎn)換的微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，它包括中央控制器、對(duì)各負(fù)荷進(jìn)行測(cè)控的負(fù)荷測(cè)控模塊、對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行測(cè)控的配電網(wǎng)測(cè)控模塊、對(duì)各分布式電源進(jìn)行測(cè)控的分布式電源測(cè)控模塊和對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行測(cè)控的儲(chǔ)能裝置測(cè)控模塊，負(fù)荷測(cè)控模塊、配電網(wǎng)測(cè)控模塊、分布式電源測(cè)控模塊和儲(chǔ)能裝置測(cè)控模塊分別通過收發(fā)信模塊與中央控制器雙向連接；各負(fù)荷和配電網(wǎng)分別通過投切開關(guān)與微網(wǎng)總線連接，各分布式電源依次通過電力電子 /旋轉(zhuǎn)接口和投切開關(guān)與微網(wǎng)總線連接，儲(chǔ)能裝置依次通過電力電子接口和投切開關(guān)與微網(wǎng)總線連接；在微網(wǎng)和配電網(wǎng)之間的公共耦合點(diǎn)處設(shè)有用于測(cè)量公共耦合點(diǎn)兩側(cè)電壓的幅值、頻率和相位的測(cè)量裝置，測(cè)量裝置與中央控制器連接；各測(cè)控模塊與對(duì)應(yīng)的投切開關(guān)雙向連接；各分布式電源測(cè)控模塊的其中一路輸出接對(duì)應(yīng)的電力電子/旋轉(zhuǎn)接口，儲(chǔ)能裝置測(cè)控模塊的其中一路輸出接儲(chǔ)能裝置對(duì)應(yīng)的電力電子接口 ；中央控制器根據(jù)所采集的各路信息向各測(cè)控模塊發(fā)出操作指令，以實(shí)現(xiàn)各受控元件間的協(xié)調(diào)控制。所述負(fù)荷分為可中斷負(fù)荷和敏感負(fù)荷；分布式電源分為間隙性電源和連續(xù)性電源。微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，本方法先將微網(wǎng)中的間隙性電源、儲(chǔ)能裝置、連續(xù)性電源、配電網(wǎng)和可中斷負(fù)荷按在網(wǎng)或退網(wǎng)兩種情形排列組合出全部可能的運(yùn)行狀態(tài)，共32種，微網(wǎng)中的敏感負(fù)荷始終在網(wǎng)連接；然后將32種可能的運(yùn)行狀態(tài)中不允許出現(xiàn)的情形和不符合實(shí)際情況、不予考慮的情形去除，簡(jiǎn)化得到12種有效運(yùn)行狀態(tài)，每種狀態(tài)對(duì)間隙性電源、儲(chǔ)能裝置、連續(xù)性電源、配電網(wǎng)和可中斷負(fù)荷的控制方式如下表
權(quán)利要求
1.一種基于狀態(tài)轉(zhuǎn)換的微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于它包括中央控制器、對(duì)各負(fù)荷進(jìn)行測(cè)控的負(fù)荷測(cè)控模塊、對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行測(cè)控的配電網(wǎng)測(cè)控模塊、對(duì)各分布式電源進(jìn)行測(cè)控的分布式電源測(cè)控模塊和對(duì)儲(chǔ)能裝置進(jìn)行測(cè)控的儲(chǔ)能裝置測(cè)控模塊，負(fù)荷測(cè)控模塊、 配電網(wǎng)測(cè)控模塊、分布式電源測(cè)控模塊和儲(chǔ)能裝置測(cè)控模塊分別通過收發(fā)信模塊與中央控制器雙向連接；各負(fù)荷和配電網(wǎng)分別通過投切開關(guān)與微網(wǎng)總線連接，各分布式電源依次通過電力電子/旋轉(zhuǎn)接口和投切開關(guān)與微網(wǎng)總線連接，儲(chǔ)能裝置依次通過電力電子接口和投切開關(guān)與微網(wǎng)總線連接；在微網(wǎng)和配電網(wǎng)之間的公共耦合點(diǎn)處設(shè)有用于測(cè)量公共耦合點(diǎn)兩側(cè)電壓的幅值、頻率和相位的測(cè)量裝置，測(cè)量裝置與中央控制器連接；各測(cè)控模塊與對(duì)應(yīng)的投切開關(guān)雙向連接；各分布式電源測(cè)控模塊的其中一路輸出接對(duì)應(yīng)的電力電子/旋轉(zhuǎn)接口，儲(chǔ)能裝置測(cè)控模塊的其中一路輸出接儲(chǔ)能裝置對(duì)應(yīng)的電力電子接口 ；中央控制器根據(jù)所采集的各路信息向各測(cè)控模塊發(fā)出操作指令，以實(shí)現(xiàn)各受控元件間的協(xié)調(diào)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于所述負(fù)荷分為可中斷負(fù)荷和敏感負(fù)荷；分布式電源分為間隙性電源和連續(xù)性電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于所述中央控制器將微網(wǎng)有效運(yùn)行狀態(tài)定義為12種，每種狀態(tài)對(duì)間隙性電源、儲(chǔ)能裝置、連續(xù)性電源、配電網(wǎng)和可中斷負(fù)荷的控制方式如下表
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于所述中央控制器將可能引起微網(wǎng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的觸發(fā)事件分為11種，對(duì)應(yīng)的編號(hào)為編號(hào)1-儲(chǔ)能裝置電能耗盡或故障而退出運(yùn)行；編號(hào)2-儲(chǔ)能單元恢復(fù)運(yùn)行；編號(hào)3-連續(xù)性電源全部退出運(yùn)行；編號(hào)4-連續(xù)性電源部分恢復(fù)運(yùn)行；編號(hào)5-間歇性電源全部退出運(yùn)行；編號(hào)6-間歇性電源部分恢復(fù)運(yùn)行； 編號(hào)7-連續(xù)性電源的備用容量能夠滿足最大敏感負(fù)荷；編號(hào)8-連續(xù)性電源功率輸出達(dá)到最大值；編號(hào)9-連續(xù)性電源的備用容量能夠滿足最大可中斷負(fù)荷；編號(hào)10-配電網(wǎng)故障或停電；編號(hào)11-配電網(wǎng)恢復(fù)正常；觸發(fā)事件發(fā)生時(shí)，微網(wǎng)由當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換到下一個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下表
5.微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于本方法先將微網(wǎng)中的間隙性電源、儲(chǔ)能裝置、連續(xù)性電源、配電網(wǎng)和可中斷負(fù)荷按在網(wǎng)或退網(wǎng)兩種情形排列組合出全部可能的運(yùn)行狀態(tài)，共 32種，微網(wǎng)中的敏感負(fù)荷始終在網(wǎng)連接；然后將32種可能的運(yùn)行狀態(tài)中不允許出現(xiàn)的情形和不符合實(shí)際情況、不予考慮的情形去除，簡(jiǎn)化得到12種有效運(yùn)行狀態(tài)，每種狀態(tài)對(duì)間隙性電源、儲(chǔ)能裝置、連續(xù)性電源、配電網(wǎng)和可中斷負(fù)荷的控制方式如下表
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于狀態(tài)轉(zhuǎn)換的微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和方法，它包括分別通過收發(fā)信模塊與中央控制器雙向連接的負(fù)荷測(cè)控模塊、配電網(wǎng)測(cè)控模塊、分布式電源測(cè)控模塊和儲(chǔ)能裝置測(cè)控模塊；各負(fù)荷、配電網(wǎng)、分布式電源和儲(chǔ)能裝置通過投切開關(guān)(分布式電源和儲(chǔ)能裝置還有相應(yīng)的接口)與微網(wǎng)總線連接；各測(cè)控模塊與對(duì)應(yīng)的投切開關(guān)雙向連接；各分布式電源測(cè)控模塊的其中一路輸出接對(duì)應(yīng)的電力電子/旋轉(zhuǎn)接口，儲(chǔ)能裝置測(cè)控模塊輸出接儲(chǔ)能裝置的電力電子接口；中央控制器根據(jù)所采集的各路信息向各測(cè)控模塊發(fā)出操作指令，以實(shí)現(xiàn)各受控元件間的協(xié)調(diào)控制。本系統(tǒng)既能滿足電能質(zhì)量要求，又對(duì)敏感負(fù)供電可靠性高，實(shí)現(xiàn)對(duì)重要負(fù)荷不間斷供電。
文檔編號(hào)H02J9/06GK102394497SQ20111031746
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者付鵬武, 周念成, 王強(qiáng)鋼, 胡斌 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)