本發(fā)明涉及微電網(wǎng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)光柴儲型微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

微電網(wǎng)是由多種分布式電源、儲能系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換裝置、負(fù)荷以及監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的獨(dú)立自治系統(tǒng)。微電網(wǎng)的發(fā)展在我國尚處于起始階段，但微電網(wǎng)的特點(diǎn)適應(yīng)我國電力發(fā)展的需求和方向，并且有著廣闊的發(fā)展前景。新能源微電網(wǎng)示范項(xiàng)目指導(dǎo)意見出臺，微電網(wǎng)是能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)核心單元。借力能源互聯(lián)網(wǎng)和新電力體制改革，微電網(wǎng)將迎來高速發(fā)展期。

以“風(fēng)光柴儲”為主的傳統(tǒng)型微電網(wǎng)是目前國內(nèi)較多的微電網(wǎng)構(gòu)成形式，其應(yīng)用范圍廣泛，主要應(yīng)用區(qū)域分布在風(fēng)電、光伏資源豐富的西部、北部地區(qū)和東南沿海的孤立海島。由于微電網(wǎng)系統(tǒng)組成和運(yùn)行較為復(fù)雜，這對微電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制提出了新的挑戰(zhàn)。

目前針對風(fēng)光柴儲型微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制側(cè)重于控制模式的研究，缺乏對系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的考慮，因此研究一種兼顧系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的協(xié)調(diào)控制方法很有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種風(fēng)光柴儲型微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制優(yōu)化方法，滿足特定的運(yùn)行約束條件下，以提高柴油發(fā)電機(jī)和儲能設(shè)備使用壽命，最大限度利用風(fēng)光可再生能源為優(yōu)化控制目標(biāo)，保證風(fēng)光柴儲型微電網(wǎng)在不同運(yùn)行模式下的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時兼顧系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種風(fēng)光柴儲型微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制優(yōu)化方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟S1，根據(jù)微電網(wǎng)PCC點(diǎn)開關(guān)信息和調(diào)度信息，實(shí)時判斷微電網(wǎng)的運(yùn)行模式；其中微電網(wǎng)運(yùn)行模式包括并網(wǎng)運(yùn)行模式、離網(wǎng)運(yùn)行模式、并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)運(yùn)行模式以及離網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)運(yùn)行模式；

步驟S2，當(dāng)運(yùn)行模式為并網(wǎng)運(yùn)行模式時，首先判斷風(fēng)電和光伏的最大總出力與負(fù)荷功率的大小；

若風(fēng)電和光伏的總出力大于負(fù)荷功率，則進(jìn)一步判斷微電網(wǎng)PCC點(diǎn)交換功率是否高于上限值；若微電網(wǎng)PCC點(diǎn)交換功率高于上限值，則控制順序分別為儲能充電、柴油機(jī)停機(jī)、限風(fēng)光出力；若低于，則控制順序分別為儲能充電、柴油機(jī)停機(jī)；

若風(fēng)電和光伏的總出力功率小于負(fù)荷功率，則進(jìn)一步判斷微電網(wǎng)PCC點(diǎn)交換功率是否低于下限值，若低于，則控制順序分別為儲能放電、柴油機(jī)機(jī)開機(jī)、限負(fù)荷；若高于，則通過對當(dāng)前購入網(wǎng)電成本、儲能放電成本、柴油機(jī)發(fā)電成本進(jìn)行比較，在保持購入網(wǎng)電水平、儲能放電措施、柴油機(jī)開機(jī)措施中做出優(yōu)化選擇；

步驟S3，當(dāng)運(yùn)行模式為離網(wǎng)運(yùn)行方式時，判斷風(fēng)電和光伏總出力與負(fù)荷的大小，若高于，則控制順序分別為儲能充電、柴油機(jī)停機(jī)、限風(fēng)光出力；若低于，則控制順序分別為儲能放電、柴油機(jī)開機(jī)、限負(fù)荷；

步驟S4，當(dāng)運(yùn)行模式為并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)模式，進(jìn)一步判斷為計(jì)劃性并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)還是非計(jì)劃性并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)；

若判斷為計(jì)劃性并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)，判斷風(fēng)電和光伏總出力與負(fù)荷的大小，若不可控電源總出力大于負(fù)荷，則控制順序?yàn)閮δ艹潆?、柴油機(jī)停機(jī)、限風(fēng)光出力，若低于，則控制順序?yàn)閮δ芊烹?、柴油機(jī)開機(jī)、限負(fù)荷；

若判斷為非計(jì)劃性并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)，判斷風(fēng)電和光伏總出力與負(fù)荷的大小，若不可控電源總出力大于負(fù)荷，則控制順序?yàn)閮δ艹潆?、切風(fēng)光，若低于，則控制順序?yàn)閮δ芊烹姟⑶胸?fù)荷；

步驟S5，當(dāng)運(yùn)行模式為離網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)模式，確定儲能作為系統(tǒng)的主電源；對PCC點(diǎn)開關(guān)S發(fā)送合閘命令，合閘成功則進(jìn)入并網(wǎng)模式。

進(jìn)一步的，判斷微電網(wǎng)運(yùn)行模式的具體過程為：

當(dāng)PCC點(diǎn)開關(guān)狀態(tài)為閉合時，微電網(wǎng)為并網(wǎng)運(yùn)行模式；當(dāng)PCC點(diǎn)開關(guān)狀態(tài)為斷開時，微電網(wǎng)為離網(wǎng)運(yùn)行模式；當(dāng)調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)斷開PCC點(diǎn)開關(guān)信息時，微電網(wǎng)為計(jì)劃性并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)運(yùn)行模式；當(dāng)PCC點(diǎn)開關(guān)由閉合到斷開，且沒有調(diào)度下發(fā)的斷開PCC點(diǎn)開關(guān)信息時，微電網(wǎng)為非計(jì)劃性并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)運(yùn)行模式；當(dāng)調(diào)度下發(fā)閉合PCC點(diǎn)開關(guān)信息時，微電網(wǎng)為離網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)運(yùn)行模式。

進(jìn)一步的，購入網(wǎng)電水平、儲能放電措施、柴油機(jī)開機(jī)措施優(yōu)化選擇過程為：若當(dāng)前購入網(wǎng)電成本低于儲能放電成本或柴油機(jī)發(fā)電成本，則保持當(dāng)前購入網(wǎng)電水平，反之選擇儲能充電措施或柴油機(jī)開機(jī)措施。

進(jìn)一步的，在離網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)模式中，將儲能設(shè)定為恒頻恒壓。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：本發(fā)明在針對風(fēng)光柴儲型微電網(wǎng)制定協(xié)調(diào)控制措施時，滿足特定的運(yùn)行約束條件下，以提高柴油機(jī)發(fā)電機(jī)和儲能設(shè)備使用壽命，最大限度利用風(fēng)光可再生能源為優(yōu)化控制目標(biāo)，保證風(fēng)光柴儲型微電網(wǎng)在不同運(yùn)行模式下的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時兼顧系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的并網(wǎng)、離網(wǎng)運(yùn)行模式下的協(xié)調(diào)控制流程圖；

圖2是本發(fā)明并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)切換模式下的協(xié)調(diào)控制流程圖；

圖3是本發(fā)明離網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)切換模式下的協(xié)調(diào)控制流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

風(fēng)光柴儲型微電網(wǎng)系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、柴油機(jī)發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、微電網(wǎng)母線及負(fù)荷組成。其中風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、柴油機(jī)發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)及負(fù)荷均通過開關(guān)與微電網(wǎng)母線相連，微電網(wǎng)通過公共連接點(diǎn)PCC與配電網(wǎng)相連。

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、柴油機(jī)發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)可統(tǒng)稱為分布式電源；其中風(fēng)電、光伏為不可控型電源；柴油機(jī)發(fā)電、儲能為可控型電源。

現(xiàn)有微電網(wǎng)中央控制器中包含微電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對儲能系統(tǒng)的充放電管理、對分布式電源的處理調(diào)度以及負(fù)荷的控制等，確保微電網(wǎng)內(nèi)發(fā)電與負(fù)荷需求的實(shí)時功率平衡，保證微電網(wǎng)的長期穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。具體來說，是根據(jù)調(diào)度控制策略發(fā)送控制指令以控制PCC點(diǎn)開關(guān)S的閉合或斷開，使微電網(wǎng)處于并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)或者離網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，并控制風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、柴油機(jī)發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)及負(fù)荷各自并入微電網(wǎng)的開關(guān)，使微電網(wǎng)內(nèi)發(fā)電與負(fù)荷需求的實(shí)時功率平衡。

對以下涉及到的變量的含義進(jìn)行統(tǒng)一定義：P_風(fēng)：風(fēng)電最大可用功率；P_光：光伏最大可用功率；P_柴：柴油機(jī)實(shí)時功率；P_N：柴油機(jī)額定功率；P_儲：儲能實(shí)時功率，以放電為正；P_max1、P_max2：儲能實(shí)時功率上下限值；SOC：儲能荷電狀態(tài)；SOC_min、SOC_max：儲能荷電狀態(tài)上下限值；P_網(wǎng)：微電網(wǎng)PCC點(diǎn)交換功率，以微電網(wǎng)向配電網(wǎng)送電為正；P_set1、P_set2：微電網(wǎng)PCC點(diǎn)交換功率上下限值；P_荷：負(fù)荷實(shí)時功率，含網(wǎng)損。

在整個微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行控制過程中應(yīng)用，對各分布式電源進(jìn)行調(diào)控時要符合相應(yīng)的運(yùn)行約束條件。此約束條件是公知的，具體約束條件為：柴油機(jī)功率約束為0.3≤P_柴/P_N≤1.0或P_柴＝0；儲能荷電狀態(tài)約束為SOC_min≤SOC≤SOC_max；儲能充放電功率約束為-P_max1≤P_儲≤P_max2；PCC點(diǎn)交換功率約束為-P_set1≤P_網(wǎng)≤P_set2。

本發(fā)明的風(fēng)光柴儲型微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制的優(yōu)化方法，優(yōu)化控制目標(biāo)為：減少柴油機(jī)開停次數(shù)；減少儲能的充放電轉(zhuǎn)換次數(shù)；風(fēng)光資源就地消納，滿足本地負(fù)荷和儲能充電需求，再上網(wǎng)；當(dāng)依據(jù)功率平衡需要柴油機(jī)出力在30％P_N以下時，為了保證柴油機(jī)的最低運(yùn)行出力，柴油機(jī)可為儲能充電。其它情況，應(yīng)盡量避免用柴油機(jī)機(jī)發(fā)電為儲能充電。

此各項(xiàng)優(yōu)化控制目標(biāo)對應(yīng)的帶來的效果為：

1)減少柴油機(jī)開停次數(shù)，可以延長柴油機(jī)的檢修周期，提高柴油機(jī)的壽命和可靠性，有利于減少非停次數(shù)，降低柴油機(jī)開停成本，極大的提高經(jīng)濟(jì)效益。

2)減少儲能的充放電轉(zhuǎn)換次數(shù)，可以延長儲能的使用壽命，降低儲能充放電成本，提高儲能經(jīng)濟(jì)性。

3)風(fēng)光資源就地消納，首先滿足本地負(fù)荷和儲能充電需求等就地消納后，再并網(wǎng)消納，改善風(fēng)光發(fā)電整體消納情況，提高風(fēng)光清潔能源利用率。

4)柴油機(jī)的最低運(yùn)行出力為30％P_N，當(dāng)依據(jù)功率平衡需要柴油機(jī)出力在30％P_N以下時，為了保證柴油機(jī)的最低運(yùn)行出力，柴油機(jī)可為儲能充電。其它情況，應(yīng)盡量避免用柴油機(jī)發(fā)電為儲能充電，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

本發(fā)明的控制優(yōu)化目標(biāo)也有優(yōu)先級。控制優(yōu)化目標(biāo)優(yōu)先級：因?yàn)椴裼蜋C(jī)開停成本高于儲能充放電成本，且微電網(wǎng)控制目的即為保證負(fù)荷的可靠供電、并最大限度利用風(fēng)光出力，所以在微電網(wǎng)運(yùn)行控制過程中，當(dāng)需要控制柴油機(jī)開停、儲能充放電、限風(fēng)光出力、限負(fù)荷時，控制優(yōu)先順序一種組合為儲能充電、柴油機(jī)停機(jī)、限風(fēng)光出力；另一種組合為儲能放電、柴油機(jī)開機(jī)、限負(fù)荷。

本發(fā)明的風(fēng)光柴儲型微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制的優(yōu)化過程，包括以下步驟：

步驟S1，根據(jù)微電網(wǎng)PCC點(diǎn)開關(guān)信息和調(diào)度信息，實(shí)時判斷微電網(wǎng)的運(yùn)行模式。

當(dāng)PCC點(diǎn)開關(guān)狀態(tài)為閉合時，微電網(wǎng)為并網(wǎng)運(yùn)行模式；當(dāng)PCC點(diǎn)開關(guān)狀態(tài)為斷開時，微電網(wǎng)為離網(wǎng)運(yùn)行模式；當(dāng)調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)斷開PCC點(diǎn)開關(guān)信息時，微電網(wǎng)為計(jì)劃性并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)運(yùn)行模式；當(dāng)PCC點(diǎn)開關(guān)由閉合到斷開，且沒有調(diào)度下發(fā)的斷開PCC點(diǎn)開關(guān)信息時，微電網(wǎng)為非計(jì)劃性并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)運(yùn)行模式；當(dāng)調(diào)度下發(fā)閉合PCC點(diǎn)開關(guān)信息時，微電網(wǎng)為離網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)運(yùn)行模式。

以上并網(wǎng)、離網(wǎng)、計(jì)劃性并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)、非計(jì)劃性并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)及離網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)各運(yùn)行模式均為微電網(wǎng)中基本概念，此處不多贅述。

步驟S2，當(dāng)運(yùn)行模式為并網(wǎng)運(yùn)行模式時，優(yōu)化判斷過程參見圖1。首先判斷當(dāng)前模式下風(fēng)光出力和負(fù)荷的水平，即判斷風(fēng)電和光伏的最大總出力與負(fù)荷功率的大小。

若風(fēng)電和光伏的總出力大于負(fù)荷功率，說明風(fēng)光總出力即可滿足當(dāng)前負(fù)荷需求。則進(jìn)一步判斷微電網(wǎng)PCC點(diǎn)交換功率是否高于上限值。若微電網(wǎng)PCC點(diǎn)交換功率高于上限值，說明潮流方向?yàn)槲㈦娋W(wǎng)到配電網(wǎng)方向，且潮流越限，需減少微電網(wǎng)電源出力，避免與配電網(wǎng)解列，則控制順序分別為儲能充電、柴油機(jī)停機(jī)、限風(fēng)光出力；即優(yōu)先選擇為儲能充電措施；當(dāng)選擇為儲能充電，PCC點(diǎn)交換功率仍高于上限值時，再繼續(xù)選擇柴油機(jī)停機(jī)措施；當(dāng)選擇為儲能充電、柴油機(jī)停機(jī)后，PCC點(diǎn)交換功率仍高于上限值時，最后選擇限風(fēng)光出力措施。

若PCC點(diǎn)交換功率低于上限值，說明潮流方向?yàn)槲㈦娋W(wǎng)到配電網(wǎng)方向，且潮流在允許范圍內(nèi)，微電網(wǎng)電源出力除滿足負(fù)荷外，仍有盈余可利用，則控制順序分別為儲能充電、柴油機(jī)停機(jī)；

若風(fēng)電和光伏的總出力功率小于負(fù)荷功率，說明風(fēng)光總出力不能滿足當(dāng)前負(fù)荷需求。則進(jìn)一步判斷微電網(wǎng)PCC點(diǎn)交換功率是否低于下限值，若低于，說明潮流方向?yàn)榕潆娋W(wǎng)到微電網(wǎng)方向，且潮流越限，需增加微電網(wǎng)電源出力，避免與配電網(wǎng)解列，則控制順序分別為儲能放電、柴油機(jī)機(jī)開機(jī)、限負(fù)荷；即優(yōu)先選擇為儲能放電措施；當(dāng)選擇儲能放電，PCC點(diǎn)交換功率仍低于下限值時，優(yōu)先選擇柴油機(jī)開機(jī)措施；當(dāng)選擇儲能放電、柴油機(jī)開機(jī)措施后，PCC點(diǎn)交換功率仍低于下限值時，最后選擇限負(fù)荷措施；

若PCC點(diǎn)交換功率高于下限值，說明潮流方向?yàn)榕潆娋W(wǎng)到微電網(wǎng)方向，但潮流在允許范圍內(nèi)。微電網(wǎng)電源出力不能滿足負(fù)荷，需從配電網(wǎng)購入電，則通過對當(dāng)前購入網(wǎng)電成本、儲能放電成本、柴油機(jī)發(fā)電成本進(jìn)行比較，在保持購入網(wǎng)電水平、儲能放電措施、柴油機(jī)開機(jī)措施中做出優(yōu)化選擇。優(yōu)化選擇過程為：若當(dāng)前購入網(wǎng)電成本低于儲能放電成本或柴油機(jī)發(fā)電成本，則保持當(dāng)前購入網(wǎng)電水平，反之選擇儲能充電措施或柴油機(jī)開機(jī)措施。此處所說的購入網(wǎng)電是指從配電網(wǎng)購入電。

步驟S3，當(dāng)運(yùn)行模式為離網(wǎng)運(yùn)行方式時，優(yōu)化判斷過程參見圖1。判斷不可控電源總出力與負(fù)荷的大小，若高于，則控制順序分別為儲能充電、柴油機(jī)停機(jī)、限風(fēng)光出力；若低于，則控制順序分別為儲能放電、柴油機(jī)開機(jī)、限負(fù)荷。

步驟S4，當(dāng)運(yùn)行模式為并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)模式，優(yōu)化判斷過程參見圖2。進(jìn)一步判斷為計(jì)劃性并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)還是非計(jì)劃性并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)；

若判斷為計(jì)劃性并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)，判斷不可控電源總出力與負(fù)荷的大小，若不可控電源總出力大于負(fù)荷，則控制順序?yàn)閮δ艹潆姟⒉裼蜋C(jī)停機(jī)、限風(fēng)光出力，若低于，則控制順序?yàn)閮δ芊烹?、柴油機(jī)開機(jī)、限負(fù)荷；

若判斷為非計(jì)劃性并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)，判斷不可控電源總出力與負(fù)荷的大小，若不可控電源總出力大于負(fù)荷，則控制順序?yàn)閮δ艹潆姟⑶酗L(fēng)光，若低于，則控制順序?yàn)閮δ芊烹?、切?fù)荷；

步驟S5，當(dāng)運(yùn)行模式為離網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)模式，確定儲能作為系統(tǒng)的主電源，將儲能設(shè)定為恒頻恒壓控制；對PCC點(diǎn)開關(guān)S發(fā)送合閘命令，若合閘成功，則進(jìn)入并網(wǎng)模式，優(yōu)化判斷過程參見圖3。

本發(fā)明在針對風(fēng)光柴儲型微電網(wǎng)制定協(xié)調(diào)控制措施時，滿足特定的運(yùn)行約束條件下，以提高柴油機(jī)發(fā)電機(jī)和儲能設(shè)備使用壽命，最大限度利用風(fēng)光可再生能源為優(yōu)化控制目標(biāo)，保證風(fēng)光柴儲型微電網(wǎng)在不同運(yùn)行模式下的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時兼顧系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。