分布式光伏發(fā)電綜合控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種分布式光伏發(fā)電綜合控制系統(tǒng)，低壓電網(wǎng)接入有低壓微網(wǎng)控制終端、低壓電能質(zhì)量控制裝備，中壓電網(wǎng)接入有中壓電能質(zhì)量控制裝備、中壓分布式發(fā)電控制終端，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于利用該系統(tǒng)可以使分布式光伏電源可作為備用能源，緩解供電阻塞，增加配電網(wǎng)裕度，可顯著改善供電可靠性，同時(shí)能夠具備可控的無(wú)功輸出能力，可維持母線電壓水平，緩解電壓驟降，也能可防止大面積停電事故的發(fā)生，與配電網(wǎng)已有的電能質(zhì)量調(diào)整裝置聯(lián)合運(yùn)行進(jìn)行無(wú)功調(diào)節(jié)或抑制諧波可顯著降低前者容量。
【專利說(shuō)明】分布式光伏發(fā)電綜合控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于控制分布式接入光伏發(fā)電設(shè)備的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]新興的大電網(wǎng)與光伏發(fā)電相結(jié)合的模式被認(rèn)為是節(jié)省投資、降低能耗、提高供電可靠性和靈活性實(shí)現(xiàn)科學(xué)用能的重要形式。對(duì)于含有分布式光伏電源的供電企業(yè)來(lái)說(shuō)，分布式發(fā)電可以綜合利用本地優(yōu)勢(shì)資源，向用戶提供清潔和可靠的能源。
[0003]但分布式發(fā)電引入配電系統(tǒng)后也會(huì)給配網(wǎng)的電能質(zhì)量帶來(lái)消極影響。配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)的最末端直接與用戶(尤其是居民用戶)相連，本身的電能質(zhì)量指標(biāo)就比較落后，分布式發(fā)電引入配電系統(tǒng)后其電能質(zhì)量水平直接影響到用戶的日常生活和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，各種電能質(zhì)量問(wèn)題如電壓跌落、閃變、短時(shí)供電中斷、三相不平衡以及諧波等問(wèn)題使得更易發(fā)生供電阻塞以及次生故障的發(fā)生。也不能完全照搬傳統(tǒng)配電網(wǎng)電能質(zhì)量調(diào)整的主要形式如有源電力濾波器(APF)、靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)等來(lái)經(jīng)濟(jì)、高效的解決含分布式光伏電源的配電網(wǎng)電能質(zhì)量的治理問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)一種對(duì)含分布式光伏電源的配電網(wǎng)的電能質(zhì)量協(xié)同控制，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)配電系統(tǒng)科學(xué)用能和節(jié)能降耗，并在維持配網(wǎng)可靠性前提下，使得分布式發(fā)電在供電的基礎(chǔ)上擔(dān)當(dāng)更多職責(zé)，控制目標(biāo)是使配網(wǎng)功率因數(shù)合理、電壓穩(wěn)定、無(wú)閃變、諧波含量維持在較低水平。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:分布式光伏發(fā)電綜合控制系統(tǒng)，
[0006]低壓電網(wǎng)接入有低壓微網(wǎng)控制終端、低壓電能質(zhì)量控制裝備，所述的低壓微網(wǎng)控制終端包括光伏電源和儲(chǔ)能裝置，所述的低壓電能質(zhì)量控制裝備包括配電網(wǎng)靜止無(wú)功發(fā)生器、智能無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置和有源濾波器；
[0007]中壓電網(wǎng)接入有中壓電能質(zhì)量控制裝備、中壓分布式發(fā)電控制終端，所述的中壓分布式發(fā)電控制終端包括光伏電源，所述的中壓電能質(zhì)量控制裝備包括大功率混合型有源濾波器和高壓靜止無(wú)功補(bǔ)償器；
[0008]所述的低壓微網(wǎng)控制終端、低壓電能質(zhì)量控制裝備、中壓電能質(zhì)量控制裝備和中壓分布式發(fā)電控制終端均通過(guò)光纖連接控制中心；
[0009]所述的控制中心通過(guò)母線控制終端分別連接中壓電網(wǎng)和低壓電網(wǎng)上的負(fù)荷控制終端。
[0010]所述的控制中心匯總所述的低壓微網(wǎng)控制終端、低壓電能質(zhì)量控制裝備、中壓電能質(zhì)量控制裝備和中壓分布式發(fā)電控制終端的信息并共享，同時(shí)發(fā)出開(kāi)始調(diào)整和結(jié)束調(diào)整信號(hào);
[0011 ] 所述的中壓電能質(zhì)量控制裝備和中壓分布式發(fā)電控制終端在同一電壓等級(jí)，當(dāng)收到控制中心請(qǐng)求調(diào)整信號(hào)后，與同級(jí)別的中壓電能質(zhì)量調(diào)整裝置一起進(jìn)行綜合調(diào)整，使公共連接點(diǎn)電能質(zhì)量指標(biāo)恢復(fù)正常，并可控制中壓電能質(zhì)量控制裝備切入；
[0012]所述的低壓微網(wǎng)控制終端和低壓電能質(zhì)量控制裝備在同一電壓等級(jí)，控制光伏微網(wǎng)的運(yùn)行，并接收控制中心控制。
[0013]所述的低壓微網(wǎng)控制終端和低壓電能質(zhì)量控制裝備采用聯(lián)網(wǎng)模式或孤島模式控制策略；
[0014]所述的聯(lián)網(wǎng)模式控制策略為光伏微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，光伏微源控制為最大功率輸出模式或接入點(diǎn)恒定功率運(yùn)行方式；或者光伏微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，光伏微源控制為最大有功輸出且負(fù)載端電壓恒定的控制策略
[0015]所述的孤島模式控制策略為當(dāng)光伏微網(wǎng)從配電網(wǎng)脫離，孤島運(yùn)行時(shí)，由一個(gè)或幾個(gè)光伏微源擔(dān)任公網(wǎng)的角色，對(duì)光伏微網(wǎng)進(jìn)行電壓和頻率控制。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于利用該系統(tǒng)可以使分布式光伏電源可作為備用能源，緩解供電阻塞，增加配電網(wǎng)裕度，可顯著改善供電可靠性，同時(shí)能夠具備可控的無(wú)功輸出能力，可維持母線電壓水平，緩解電壓驟降，也能可防止大面積停電事故的發(fā)生，與配電網(wǎng)已有的電能質(zhì)量調(diào)整裝置聯(lián)合運(yùn)行進(jìn)行無(wú)功調(diào)節(jié)或抑制諧波可顯著降低前者容量。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0017]下面對(duì)本發(fā)明說(shuō)明書中每幅附圖表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡(jiǎn)要說(shuō)明:
[0018]圖1分布式光伏發(fā)電綜合控制系統(tǒng)框圖；
[0019]圖2為控制系統(tǒng)多代理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次。
【具體實(shí)施方式】
[0020]通過(guò)設(shè)立多套控制終端及集中控制中心，對(duì)含分布式光伏電源的配電網(wǎng)的電能質(zhì)量協(xié)同控制進(jìn)行綜合控制，分布式光伏電源能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)科學(xué)用能和節(jié)能降耗，構(gòu)架的電網(wǎng)系統(tǒng)如圖1所示,其中壓電網(wǎng)為IOkV母線，低壓電網(wǎng)為380V母線。
[0021]分布式光伏發(fā)電的配電網(wǎng)電能質(zhì)量多代理控制系統(tǒng)由控制中心(Center Agent)、中壓分布式發(fā)電控制終端(PV Agent)、中壓電能質(zhì)量控制裝備(MV Agent)、低壓微網(wǎng)控制終端(LVMG)、低壓電能質(zhì)量控制裝備(LV Agent)、母線控制終端(Bus Agent)和負(fù)荷控制代理(Load Agent)構(gòu)成，由Center Agent對(duì)多個(gè)Agent進(jìn)行管理,多個(gè)Agent形成分層結(jié)構(gòu)，其通信結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中PV Agent和MV Agent同屬高電壓等級(jí),共享同級(jí)別母線電能質(zhì)量信息，LVMG Agent和LV Agent同屬低電壓等級(jí)，共享同級(jí)別母線電能質(zhì)量信息。
[0022]低壓電網(wǎng)接入有低壓微網(wǎng)控制終端、低壓電能質(zhì)量控制裝備，其中低壓微網(wǎng)控制終端包括光伏電源和儲(chǔ)能裝置，其中低壓電能質(zhì)量控制裝備包括配電網(wǎng)靜止無(wú)功發(fā)生器、智能無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置和有源濾波器；中壓電網(wǎng)接入有中壓電能質(zhì)量控制裝備、中壓分布式發(fā)電控制終端，其中中壓分布式發(fā)電控制終端包括光伏電源，其中中壓電能質(zhì)量控制裝備包括大功率混合型有源濾波器和高壓靜止無(wú)功補(bǔ)償器；低壓微網(wǎng)控制終端、低壓電能質(zhì)量控制裝備、中壓電能質(zhì)量控制裝備和中壓分布式發(fā)電控制終端均通過(guò)光纖連接控制中心；該控制中心通過(guò)母線控制終端分別連接中壓電網(wǎng)和低壓電網(wǎng)上的負(fù)荷控制終端。
[0023]控制中心(Center Agent)是全局電能質(zhì)量控制中心,匯總各Agent的信息并共享，發(fā)出開(kāi)始調(diào)整和結(jié)束調(diào)整信號(hào)，收到各Agent的電能質(zhì)量調(diào)整請(qǐng)求后，綜合各Agent的信息和系統(tǒng)短路容量、支路容量、負(fù)荷信息、聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)信息等形成完整電能質(zhì)量調(diào)整方案，并分發(fā)指令由各Agent執(zhí)行。
[0024]中壓分布式發(fā)電控制終端(PV Agent)和中壓電能質(zhì)量控制裝備(MV Agent)在同一電壓等級(jí)，常規(guī)運(yùn)行方式為普通并網(wǎng)，即多余功率可外送，收到母線控制代理的請(qǐng)求調(diào)整信號(hào)后，與同級(jí)別的中壓電能質(zhì)量調(diào)整裝置一起進(jìn)行綜合調(diào)整，使公共連接點(diǎn)電能質(zhì)量指標(biāo)恢復(fù)正常，并可控制PV投切。
[0025]低壓微網(wǎng)控制終端(LVMG)和低壓電能質(zhì)量控制裝備(LV Agent)在同一電壓等級(jí)，控制光伏微網(wǎng)的運(yùn)行，靈活決定其PQ/PV(聯(lián)網(wǎng)模式)或V/f (孤島模式)控制策略，接受Center Agent的控制，并共享同電壓等級(jí)上的LV/MV Agent的電能質(zhì)量信息,做出協(xié)同調(diào)整，可有效減輕供電堵塞，提高供電可靠性，并使得同級(jí)別母線的傳統(tǒng)電能質(zhì)量調(diào)整裝置容量大大減小，主要方式為控制多發(fā)無(wú)功或少發(fā)無(wú)功以穩(wěn)定電壓，惡劣情況下控制光伏微網(wǎng)轉(zhuǎn)為孤島運(yùn)行，當(dāng)公網(wǎng)電能質(zhì)量不滿足敏感負(fù)荷要求時(shí)，接受負(fù)荷代理的請(qǐng)求，為臨近敏感負(fù)荷供電。
[0026]中壓電能質(zhì)量控制裝備(MV Agent)是靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)和大功率混合型有源電力濾波器(HAPF)復(fù)合控制裝備，或單獨(dú)運(yùn)行裝置，在中壓配電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)波形畸變時(shí)無(wú)功的連續(xù)調(diào)節(jié)，顯著提高電能質(zhì)量，降低線路損耗。同時(shí)具備開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線通訊功能，當(dāng)中壓母線傳遞電壓波動(dòng)、閃變、畸變率高等信息時(shí)，MV Agent將與同級(jí)別母線相連的PV Agent協(xié)同進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化的動(dòng)態(tài)諧波治理與無(wú)功補(bǔ)償，主要功能為:1、當(dāng)PV與當(dāng)?shù)刎?fù)荷不能協(xié)調(diào)運(yùn)行，產(chǎn)生電壓波動(dòng)時(shí)，MV Agent將及時(shí)穩(wěn)定電壓，來(lái)補(bǔ)償因PV接入、容量和控制不合理，以及調(diào)度對(duì)配網(wǎng)電壓的調(diào)整帶來(lái)的波動(dòng)；2、補(bǔ)償非線性負(fù)載和DG并網(wǎng)帶來(lái)的諧波電流；3、無(wú)功負(fù)荷提供無(wú)功功率支持。
[0027]低壓電能質(zhì)量控制裝備(LV Agent)是低壓側(cè)配網(wǎng)靜止無(wú)功發(fā)生器(DSTATC0M)和智能無(wú)功補(bǔ)償器(IVC)復(fù)合動(dòng)態(tài)節(jié)能裝備或其單獨(dú)運(yùn)行裝置以及有源濾波器(APF)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)低壓側(cè)的分布式多節(jié)點(diǎn)協(xié)同優(yōu)化無(wú)功補(bǔ)償和諧波抑制。主要功能為:1、補(bǔ)償基于電力電子技術(shù)逆變器并網(wǎng)的光伏微源產(chǎn)生的諧波污染；2、快速補(bǔ)償無(wú)功，調(diào)節(jié)同級(jí)母線上由于微網(wǎng)帶來(lái)的電壓突變；3、調(diào)節(jié)單相微源帶來(lái)的三相不平衡。
[0028]母線控制終端(Bus Agent)配置于系統(tǒng)中的各條母線，是多代理系統(tǒng)最基礎(chǔ)的層次，對(duì)于母線上的電能質(zhì)量問(wèn)題，首先由Bus Agent向Center Agent發(fā)送錄波信息，同時(shí)向同電壓等級(jí)的LVMG/PV Agent或LV/MV Agent發(fā)出請(qǐng)求調(diào)整信號(hào)，更改母聯(lián)開(kāi)關(guān)和其他聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的配置方式使得需要調(diào)整電能質(zhì)量的母線獲得最佳的支持，例如檢測(cè)到發(fā)生電壓跌落現(xiàn)象，將請(qǐng)求同級(jí)別母線PV、光伏微網(wǎng)、高低壓電能質(zhì)量調(diào)整裝置支持。
[0029]負(fù)荷控制終端(Load Agent)主要接受各Agent的控制指令投切不敏感負(fù)荷以配合電能質(zhì)量穩(wěn)定的需要，控制敏感負(fù)荷由臨近的更穩(wěn)定的供電源如微網(wǎng)或分布式電源供電。
[0030]PQ控制方式:光伏微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，光伏微源控制為最大功率輸出模式或接入點(diǎn)恒定功率運(yùn)行方式；PV控制方式:光伏微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，光伏微源控制為最大有功輸出且負(fù)載端電壓恒定的控制策略；v/f控制方式:當(dāng)光伏微網(wǎng)從配電網(wǎng)脫離，孤島運(yùn)行時(shí)，由一個(gè)或幾個(gè)光伏微源擔(dān)任公網(wǎng)的角色，對(duì)光伏微網(wǎng)進(jìn)行電壓和頻率控制。
[0031]基于Mult1-Agent的含分布式光伏發(fā)電的配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合控制系統(tǒng)的通信方式為:1、直接信息傳輸，即點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)面的聯(lián)網(wǎng)通信與廣播通信的直接信息交換方式；
2、間接信息傳輸一 “黑板”，即將所有必要信息共享到“黑板”全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中，供相同電壓等級(jí)Agent進(jìn)行間接式信息交換，這種方法為Agent提供了足夠的數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)同控制。
[0032]盡管在通信過(guò)程中，Center Agent統(tǒng)籌整個(gè)系統(tǒng)的通信和決策,但由于各Agent具有高度的自主性，因此多層次的Agent可完整反映各自的狀態(tài)，提高了溝通的直接性，多層次系統(tǒng)減少了通信交叉，對(duì)于電能質(zhì)量調(diào)整時(shí)間也有益處。借助高速現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在集成節(jié)能與底層設(shè)備級(jí)保護(hù)監(jiān)控裝置中的廣泛應(yīng)用，可建立一套開(kāi)放架構(gòu)的配電網(wǎng)Mult1-Agent電氣節(jié)能集成化監(jiān)控系統(tǒng)以及能量?jī)?yōu)化調(diào)度平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)電能質(zhì)量問(wèn)題的優(yōu)化治理。
[0033]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.分布式光伏發(fā)電綜合控制系統(tǒng)，其特征在于: 低壓電網(wǎng)接入有低壓微網(wǎng)控制終端、低壓電能質(zhì)量控制裝備，所述的低壓微網(wǎng)控制終端包括光伏電源和儲(chǔ)能裝置，所述的低壓電能質(zhì)量控制裝備包括配電網(wǎng)靜止無(wú)功發(fā)生器、智能無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置和有源濾波器； 中壓電網(wǎng)接入有中壓電能質(zhì)量控制裝備、中壓分布式發(fā)電控制終端，所述的中壓分布式發(fā)電控制終端包括光伏電源，所述的中壓電能質(zhì)量控制裝備包括大功率混合型有源濾波器和高壓靜止無(wú)功補(bǔ)償器； 所述的低壓微網(wǎng)控制終端、低壓電能質(zhì)量控制裝備、中壓電能質(zhì)量控制裝備和中壓分布式發(fā)電控制終端均通過(guò)光纖連接控制中心； 所述的控制中心通過(guò)母線控制終端分別連接中壓電網(wǎng)和低壓電網(wǎng)上的負(fù)荷控制終端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光伏發(fā)電綜合控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述的控制中心匯總所述的低壓微網(wǎng)控制終端、低壓電能質(zhì)量控制裝備、中壓電能質(zhì)量控制裝備和中壓分布式發(fā)電控制終端的信息并共享，同時(shí)發(fā)出開(kāi)始調(diào)整和結(jié)束調(diào)整信號(hào); 所述的中壓電能質(zhì)量控制裝備和中壓分布式發(fā)電控制終端在同一電壓等級(jí)，當(dāng)收到控制中心請(qǐng)求調(diào)整信號(hào)后，與同級(jí)別的中壓電能質(zhì)量調(diào)整裝置一起進(jìn)行綜合調(diào)整，使公共連接點(diǎn)電能質(zhì)量指標(biāo)恢復(fù)正常，并可控制中壓電能質(zhì)量控制裝備切入； 所述的低壓微網(wǎng)控制終端和低壓電能質(zhì)量控制裝備在同一電壓等級(jí)，控制光伏微網(wǎng)的運(yùn)行，并接收控制中心控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或所述的分布式光伏發(fā)電綜合控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的低壓微網(wǎng)控制終端和低壓電能質(zhì)量控制裝備采用聯(lián)網(wǎng)模式或孤島模式控制策略； 所述的聯(lián)網(wǎng)模式控制策略為光伏微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，光伏微源控制為最大功率輸出模式或接入點(diǎn)恒定功率運(yùn)行方式；或者光伏微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，光伏微源控制為最大有功輸出且負(fù)載端電壓恒定的控制策略 所述的孤島模式控制策略為當(dāng)光伏微網(wǎng)從配電網(wǎng)脫離，孤島運(yùn)行時(shí)，由一個(gè)或幾個(gè)光伏微源擔(dān)任公網(wǎng)的角色，對(duì)光伏微網(wǎng)進(jìn)行電壓和頻率控制。
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK103795059SQ201410061844
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】林其友, 李衛(wèi)國(guó), 任水華, 蒯圣宇, 趙武, 趙鋒, 龐彥, 李永鋒 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司蕪湖供電公司