微電網(wǎng)的調(diào)度控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微電網(wǎng)的調(diào)度控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]開(kāi)發(fā)新能源與可再生能源，是解決能源緊缺、環(huán)境污染問(wèn)題的必然選擇。微電網(wǎng)可以將多種分布式電源、儲(chǔ)能、負(fù)荷按最優(yōu)化方式有效管理，實(shí)現(xiàn)高效、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高能源綜合利用效率。因此將分布式電源構(gòu)建成微電網(wǎng)的形式運(yùn)行，將大大提高分布式發(fā)電的安全可靠性及經(jīng)濟(jì)效益。微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量變換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，又可以孤立運(yùn)行。對(duì)于大電網(wǎng)沒(méi)有覆蓋的海島、沙漠、偏遠(yuǎn)山區(qū)，構(gòu)建分布式多能互補(bǔ)的獨(dú)立微電網(wǎng)，解決當(dāng)?shù)厣a(chǎn)、生活用電問(wèn)題，是既安全又高效經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用方式。
[0003]由于可再生能源發(fā)電具有隨機(jī)性、不連續(xù)性、能流密度低等特點(diǎn)，大規(guī)模直接并網(wǎng)將給微電網(wǎng)帶來(lái)很大的沖擊，影響其穩(wěn)定性和電能品質(zhì)，當(dāng)微電網(wǎng)不與大電網(wǎng)連接，這種影響尤為明顯。因此，研究合適的微電網(wǎng)調(diào)度控制策略，利用多種輸出隨機(jī)變化的可再生能源電源的互補(bǔ)性，與儲(chǔ)能和燃油、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)相互配合，構(gòu)建穩(wěn)定可靠的微電網(wǎng)，是基于多種可再生能源發(fā)電的獨(dú)立微電網(wǎng)要解決的核心關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出了一種微電網(wǎng)的調(diào)度控制方法，以增強(qiáng)微電網(wǎng)的穩(wěn)定性，所采用的技術(shù)方案如下。
[0005]—種微電網(wǎng)的調(diào)度控制方法，包括步驟:
[0006]進(jìn)入微電網(wǎng)啟動(dòng)狀態(tài)控制過(guò)程；
[0007]微電網(wǎng)啟動(dòng)狀態(tài)控制過(guò)程全部完成后，循環(huán)監(jiān)測(cè)微電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，判斷是否有故障發(fā)生；
[0008]如沒(méi)有故障發(fā)生，則進(jìn)入微電網(wǎng)穩(wěn)定狀態(tài)控制過(guò)程，如有故障發(fā)生，則進(jìn)入微電網(wǎng)故障狀態(tài)控制過(guò)程，
[0009]所述微電網(wǎng)包括通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)依次連接的元件、元件監(jiān)控設(shè)備和調(diào)度控制系統(tǒng)；所述元件包括微型電源、儲(chǔ)能設(shè)備、配電設(shè)備和負(fù)荷，每個(gè)元件通過(guò)所述通信網(wǎng)絡(luò)連接所述元件監(jiān)控設(shè)備；所述微型電源包括一種或多種可再生能源發(fā)電設(shè)備和一種或多種常規(guī)能源發(fā)電設(shè)備；所述儲(chǔ)能設(shè)備包括各種蓄電池或蓄電池組；所述配電設(shè)備包括變壓器、配電線路、斷路器、開(kāi)關(guān)和刀閘；所述負(fù)荷分為重要負(fù)荷、一般負(fù)荷和可調(diào)負(fù)荷三級(jí)；所述元件監(jiān)控設(shè)備包括測(cè)量和控制所述元件所需的各種傳感器和智能監(jiān)控終端；所述調(diào)度控制系統(tǒng)包括相連的采集與監(jiān)控系統(tǒng)和調(diào)度決策系統(tǒng)，所述采集與監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)所述通信網(wǎng)絡(luò)連接所述智能監(jiān)控終端。
[0010]本發(fā)明微電網(wǎng)的調(diào)度控制方法，對(duì)微電網(wǎng)的三種狀態(tài)分別進(jìn)行調(diào)度與控制，首先進(jìn)行啟動(dòng)狀態(tài)控制，再循環(huán)監(jiān)測(cè)各元件與設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，若沒(méi)有故障發(fā)生則保持在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，若有故障發(fā)生，則進(jìn)入故障狀態(tài)控制。在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下，可再生能源發(fā)電設(shè)備、常規(guī)能源發(fā)電設(shè)備和儲(chǔ)能設(shè)備相互配合、相互補(bǔ)充，共同滿足各級(jí)負(fù)荷的要求，使微電網(wǎng)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行下去。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為示例微電網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；
[0012]圖2為示例微電網(wǎng)總體調(diào)度控制流程圖；
[0013]圖3為示例微電網(wǎng)啟動(dòng)狀態(tài)控制過(guò)程流程圖；
[0014]圖4為示例微電網(wǎng)穩(wěn)定狀態(tài)控制過(guò)程流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]本發(fā)明微電網(wǎng)的調(diào)度控制方法，包括步驟:
[0017]進(jìn)入微電網(wǎng)啟動(dòng)狀態(tài)控制過(guò)程；
[0018]微電網(wǎng)啟動(dòng)狀態(tài)控制過(guò)程全部完成后，循環(huán)監(jiān)測(cè)微電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，判斷是否有故障發(fā)生；
[0019]如沒(méi)有故障發(fā)生，則進(jìn)入微電網(wǎng)穩(wěn)定狀態(tài)控制過(guò)程，如有故障發(fā)生，則進(jìn)入微電網(wǎng)故障狀態(tài)控制過(guò)程。
[0020]以上步驟所適用的微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)為:包括通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)依次連接的元件、元件監(jiān)控設(shè)備和調(diào)度控制系統(tǒng)。
[0021]所述微網(wǎng)元件包括微型電源(簡(jiǎn)稱微源)、儲(chǔ)能設(shè)備、配電設(shè)備、負(fù)荷等。所述微源包括一種或多種可再生能源發(fā)電設(shè)備(如風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能電池組件)和一種或多種常規(guī)能源發(fā)電設(shè)備(如燃油發(fā)電機(jī)、燃?xì)獍l(fā)電機(jī))。所述儲(chǔ)能設(shè)備是指各種蓄電池(組)。所述配電設(shè)備包括變壓器、配電線路、斷路器、開(kāi)關(guān)、刀閘等。所述負(fù)荷分成重要負(fù)荷、一般負(fù)荷、可調(diào)負(fù)荷三級(jí)。所述重要負(fù)荷是指微電網(wǎng)必須保障的最低負(fù)荷，如軍事、政府用電；所述一般負(fù)荷是指微電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)保障的負(fù)荷，如居民、商業(yè)用電；可調(diào)負(fù)荷是指微電網(wǎng)在可再生能源過(guò)剩時(shí)可以啟用的負(fù)荷，如制冰蓄冷裝置、熱栗、海水淡化裝置等。
[0022]所述監(jiān)控設(shè)備是指監(jiān)控元件運(yùn)行狀態(tài)及環(huán)境的智能監(jiān)控終端，也包括測(cè)量和控制所需的各種傳感器，所述智能監(jiān)控終端如光伏逆變器、風(fēng)機(jī)并網(wǎng)控制器、電池管理系統(tǒng)、電能表、配變監(jiān)測(cè)終端、負(fù)荷管理終端、配電監(jiān)控終端、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀等。
[0023]所述通信網(wǎng)絡(luò)包括有線通信網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，有線通信網(wǎng)絡(luò)為雙絞線或同軸電纜，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)為數(shù)傳電臺(tái)、微波、移動(dòng)通信(GSM/GPRS、3G/4G)中的任一種。
[0024]所述調(diào)度控制系統(tǒng)是整個(gè)微電網(wǎng)的核心，是基于調(diào)配一體化技術(shù)設(shè)計(jì)的，包括數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)、調(diào)度決策系統(tǒng)。所述SCADA系統(tǒng)與監(jiān)控設(shè)備通信，實(shí)時(shí)采集所有微網(wǎng)元件運(yùn)行狀態(tài)及環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)分析處理后存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，以供調(diào)度決策所用。所述調(diào)度決策系統(tǒng)是利用SCADA系統(tǒng)采集存儲(chǔ)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行在線或離線的處理、分析和計(jì)算，按照微電網(wǎng)調(diào)度控制策略，形成最終的調(diào)度指令，并通過(guò)SCADA系統(tǒng)下發(fā)給微網(wǎng)監(jiān)控器，控制微網(wǎng)元件的運(yùn)行方式。它包括實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析、預(yù)想事故分析、可再生能源發(fā)電預(yù)測(cè)、儲(chǔ)能預(yù)測(cè)、負(fù)荷預(yù)測(cè)、配變監(jiān)測(cè)、負(fù)荷管理等功能。
[0025]所述微電網(wǎng)調(diào)度控制策略是以系統(tǒng)供電可靠性最高、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)、能量?jī)?chǔ)存分布最優(yōu)為能量調(diào)度目標(biāo)，通過(guò)控制各微源及負(fù)荷的投切，調(diào)節(jié)各微源的輸送功率，實(shí)現(xiàn)各微源接口處電壓和頻率的調(diào)節(jié)，保證微電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
[0026]所述微電網(wǎng)運(yùn)行分為微電網(wǎng)啟動(dòng)、微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行、微電網(wǎng)故障等三個(gè)狀態(tài)。
[0027]如圖1所示，示例微電網(wǎng)包括1個(gè)50kW屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)、1個(gè)1000kW地面光伏電站、1個(gè)50kW風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)、1個(gè)1000kW柴油發(fā)電機(jī)組、1個(gè)500kVA雙向變流器組、5個(gè)500kffh蓄電池組、4臺(tái)0.4/10kV變壓器、4個(gè)負(fù)荷區(qū)。其中，50kff屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)由5個(gè)lOkff光伏發(fā)電單元組成，lOOOkff地面光伏電站由4個(gè)250kW光伏發(fā)電單元，50kff風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)由5臺(tái)10kW風(fēng)力發(fā)電單元組成，1000kW柴油發(fā)電機(jī)組由3臺(tái)功率分別為500kW、250kW、250kff的柴油發(fā)電機(jī)組成，500kVA雙向變流器組由2臺(tái)250kVA的雙向變流器組成。每個(gè)變壓器均配置1臺(tái)配變監(jiān)測(cè)終端，每個(gè)負(fù)荷區(qū)均配置1臺(tái)負(fù)荷管理終端。
[0028]如圖2所示，示例微電網(wǎng)總體調(diào)度控制流程為:系統(tǒng)首先進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)控制過(guò)程，待啟動(dòng)過(guò)程全部完成后，系統(tǒng)循環(huán)監(jiān)測(cè)微電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，看是否有故障發(fā)生，如沒(méi)有故障發(fā)生，則進(jìn)入微電網(wǎng)穩(wěn)定狀態(tài)控制過(guò)程，如有故障發(fā)生，則進(jìn)入微電網(wǎng)故障狀態(tài)控制過(guò)程。
[0029]如圖3所示，示例微電網(wǎng)啟動(dòng)狀態(tài)控制過(guò)程如下:
[0030]啟動(dòng)調(diào)度控制系統(tǒng)，系統(tǒng)自檢；
[0031]從PCC開(kāi)關(guān)開(kāi)始依次對(duì)所有進(jìn)線及饋線開(kāi)關(guān)的狀態(tài)確認(rèn)，均應(yīng)處于分?jǐn)酄顟B(tài)；
[0032]確認(rèn)儲(chǔ)能設(shè)備處于放電允許模式設(shè)置，確認(rèn)儲(chǔ)能設(shè)備具有足夠的功率輸出能力；
[0033]啟動(dòng)第一臺(tái)雙向變流器，使之工作于于V-F運(yùn)行模式，將儲(chǔ)能設(shè)備2-3并入母線，其功率值記為P# 1。
[0034]投入負(fù)荷區(qū)1(重要負(fù)荷)負(fù)荷，其功率值記為Pw。
[0035]啟動(dòng)第二臺(tái)雙向變流器，使之工作于于P-Q運(yùn)行模式，將儲(chǔ)能設(shè)備4-5并入母線，其功率值記為P#2;
[0036]待第二臺(tái)雙向變流器并網(wǎng)后，投入負(fù)荷區(qū)2 ( —般負(fù)荷)，其功率值記為P#2，逐步調(diào)節(jié)變流器輸出功率至最大值；
[0037]逐臺(tái)投入光伏逆變器，直至全部光伏并網(wǎng)運(yùn)行，其功率值記為P光；
[0038]逐臺(tái)投入風(fēng)力發(fā)電機(jī)，直至全部風(fēng)機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，其功率值記為P風(fēng)；
[003