CN102496947A - 用于微网的削峰填谷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于微网的削峰填谷的方法，所述方法包括：统计联络线的日平均功率曲线并获得波峰参考值和波谷参考值；基于波峰参考值和波谷参考值设置削峰门槛值和填谷门槛值；在微网内选择储能分布式电源；当微网处于并网运行状态时，启动削峰填谷功能以根据联络线的负荷功率以及选择的储能分布式电源的荷电状态进行削峰填谷的操作。本发明能够根据储能分布式电源的电量，主动向供电系统开放充电和放电能力，从而控制微网并网的联络线功率，使之在期望的功率范围内。另外，根据本发明示例性实施例，储能分布式电源的响应能力可达1ms，控制效果强，从而可在有可再生能源存在的微网中，进行较好的联络线的削峰填谷的控制。
Description
技术领域
本发明涉及微网领域，更具体地讲，涉及一种用于微网的削峰填谷的方法。
背景技术
随着常规能源的逐渐枯竭，以及日益严重的环境污染，可再生能源以及分布式发电技术近年来在世界范围内得到了越来越多的重视和发展。目前，分布式发电一般是指发电功率在数千瓦至50兆瓦的小型化、模块化、分散式、布置在用户附近为用户供电的连接到配电系统的小型发电系统。目前已有的研究和实践已表明，将分布式发电供能系统以微型电网(MicroGrid，下面将其称作微网)的形式接入大电网并网运行，与大电网互为支撑，是发挥分布式发电供能系统效能的最有效方式。
作为分布式发电的重要组成形式之一，微网通常是由分布式电源(DG)、储能装置、能量变换装置、相关负荷、监控系统、保护系统、电力传输设备等汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。因为，微网既可以通过配电网与大电网并联运行，形成一个大型电网与小型电网的联合运行系统，也可以独立地为当地负荷提供电力需求，其灵活的运行模式大大提高了负荷侧的供电可靠性；同时，微网通过单点接入大电网，可以减少大量小功率分布式电源接入大电网后对大电网的影响。此外，微网将分散的、不同类型的小型发电源(分布式电源)组合起来供电，能够使小型电源获得更高的利用效率。在大电网正常状态下，微网需要长期稳定运行；而在大电网受到干扰时，微网必须快速脱离大电网，进入并保持于孤岛运行状态，待大电网故障排除后重新自动并网运行。上述功能被概括为：削峰填谷、功率平滑、模式切换等。实现这些功能所需的控制策略，是微网技术的难点，各国研究团队正不断开发更优的控制方法和硬件组成。
近年来，风力发电、太阳能光伏发电技术的发展，使得可再生能源发电得到了越来越多的利用，将可再生能源发电与微网形式相结合的技术，是应用前景非常广阔的技术，成为了电力系统研究的新领域。由于微网是一种新型电网，其系统复杂程度大大高于普通电网，这导致了微网的控制策略和控制方法的复杂度相对普通电网也大大提升。
“削峰填谷”是最能体现微网价值的功能之一。在并网运行方式下，用于调节微网整体的负荷曲线在期望的范围内。负荷曲线的范围可大可小，一般针对日负荷曲线进行削峰填谷的研究。
目前，现有的微网系统通常由单一种类的分布式电源、负荷、电力传输设备等简单组成。分布式电源通常是传统能源的电源类型，例如以铅酸蓄电池组、锂电池组为代表的能量型储能设备，也可配置一定容量的燃机。
图1示出了现有技术中的微网拓扑结构。在图1所示的微网系统中，微网分布式电源常为燃机/储能系统，接入母线BUS1，微网负荷亦接入该母线BUS1。BUS1为低压交流母线，电压在220V～35KV之间，通过变压器与BUS2相连。BUS2为高压交流母线，可视为大电网，电压在10KV～220KV之间。PCC所示的断路器为微网和大电网之间的连接点。
因为目前技术常采用的分布式电源为柴油发电机或铅酸蓄电池进行理论研究工作，因此在工程应用上有所局限：(1)燃机虽然可以长时间发出可调的功率，但因为其是惯性旋转设备，响应速度慢，而且无法抵消负荷曲线中的低谷段；(2)铅酸蓄电池的功率响应速度快，可以吸收和发出功率，但是因为该储能元件受容量限制、寿命限制，控制效果有限，不适合较大规模的工程应用；(3)尚无和可再生能源发电的配合技术。
发明内容
本发明的一方面能够根据储能分布式电源的电量，主动向供电系统开放充电和放电能力，从而控制微网并网的联络线功率，使之在期望的功率范围内，更好的实现微网削峰填谷功能。
另外，根据本发明示例性实施例，储能分布式电源的响应能力可达1ms，控制效果强，从而可在有可再生能源存在的微网中，进行较好的联络线的削峰填谷的控制。
根据本发明的一方面，提供了一种用于微网的削峰填谷的方法，所述方法包括：统计联络线的日平均功率曲线并获得波峰参考值和波谷参考值；基于波峰参考值和波谷参考值设置削峰门槛值和填谷门槛值；在微网内选择储能分布式电源；当微网处于并网运行状态时，启动削峰填谷功能以根据联络线的负荷功率以及选择的储能分布式电源的荷电状态进行削峰填谷的操作。
根据本发明的另一方面，如果微网内的负荷功率高于该削峰门槛值，则高于该削峰门槛值的负荷功率将被选择的储能分布式电源补偿；如果微网内的负荷功率低于填谷门槛值，则低于该填谷门槛值的负荷功率，将被选择的储能分布式电源吸收。
根据本发明的另一方面，选择的储能分布式电源的额定功率可在联络线日平均负荷功率的10％以上，并且可至少连续额定充电、放电2小时以上，充放电的寿命要高于2000次。
根据本发明的另一方面，当选择的储能分布式电源出现故障时，可自动选择其他满足条件的储能分布式电源。
根据本发明的另一方面，通过对微网的联络线和微网的母线电压的监测，可判断微网是否处于并网运行状态。
根据本发明的另一方面，所述启动削峰填谷功能以根据联络线的负荷功率以及选择的储能分布式电源的荷电状态进行削峰填谷的操作的步骤可包括：当联络线处检测到电量充足并且削峰触发源已经触发时，执行削峰功能，使选择的储能分布式电源发出功率以补偿高于削峰门槛的负荷功率；当联络线处检测到电量不足并且填谷触发源已经触发时，执行填谷功能，使选择的储能分布式电源吸收功率，补偿高于填谷门槛的负荷功率。
根据本发明的另一方面，当微网不处于并网状态，或者微网处于并网状态而在联络线处检测到的电量充足但是削峰触发源没有被触发，或者微网处于并网状态而在联络线处检测到的电量不足而填谷触发源没有被触发时，可终止流程。
根据本发明的另一方面，所述削峰触发源可用于触发选择的储能分布式电源对高于该削峰门槛值的负荷功率进行补偿，所述填谷触发源可用于触发选择的储能分布式电源吸收低于填谷门槛值的负荷功率。
根据本发明的另一方面，所述削峰触发源和填谷触发源可基于时间、功率或者时间与功率的复合进行触发。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1示出了现有技术中的微网拓扑结构。
图2是示出根据本发明示例性实施例的联络线的“削峰填谷”的方法的流程图。
图3是对图2的步骤S250的详细描述。
具体实施方式
根据本发明示例性实施例的微网的拓扑结构与现有技术的拓扑结构的最大的不同在于，根据本发明示例性实施例的微网电源由风机分布式电源、光伏分布式电源、以及各种储能分布式电源构成。所有设备都接入微网低压交流母线，组建交流微网。微网通过并网变压器和并网开关接入高压交流母线，实现并网。微网联络线一般定义为微网和大电网之间的线路，在联络线的选择中，微网和电网连接的并网变压器的高压侧断路器(如图1所示的PCC)，为联络线功率的采集点。如图PCC点可认为是联络线的采集点。由于微网的日均负荷曲线呈现了一定的波动，因此可通过调节微网分布式电源的出力，抵消曲线中的高峰段和低谷段，控制该PCC点的功率，使之约等于指定功率值。
根据本发明示例性实施例的微网中存在风机分布式电源和光伏分布式电源，此类分布式电源的输出功率具有很高的随机性，例如风力发电受到了间歇性风力的影响，光伏发电受到昼夜、光照强度的影响。微网负荷基本体现出白昼负荷高，夜间负荷底的规律。各种分布式电源的输出功率相互叠加，导致联络线的功率曲线更加具有随机性，波动频繁。
图2是示出根据本发明示例性实施例的联络线的“削峰填谷”的方法的流程图。
在步骤S210，统计联络线的日平均功率曲线并获得波峰参考值和波谷参考值。
在步骤S220，基于波峰参考值和波谷参考值设置削峰门槛值和填谷门槛值。
在步骤S230，在微网内选择储能分布式电源，其中，要求该储能分布式电源的额定功率在联络线的日平均负荷功率的10％以上，并且可至少连续额定充电、放电2小时以上；充放电的寿命要高于2000次。
这里，如果微网内的负荷功率高于该削峰门槛值，则高于该削峰门槛值的负荷功率将被选择的微网内的储能分布式电源补偿；如果微网内的负荷功率低于填谷门槛值，则低于该填谷门槛值的负荷功率，将被选择的微网内的储能分布式电源吸收。这里，需要设计适合微网的削峰触发源和填谷触发源，所述削峰触发源用于触发选择的储能分布式电源对高于该削峰门槛值的负荷功率进行补偿，而填谷触发源用于触发该选择的储能分布式电源吸收低于填谷门槛值的负荷功率；其中，所述削峰触发源和填谷触发源可被设计为基于时间的触发或基于功率的触发，也可设计为考虑了时间和功率的复合触发。
这里，当选择的储能分布式电源出现故障时，可自动选择其他满足条件的储能分布式电源，从而实现主动选择储能分布式电源的效果。
在步骤S240，通过微网的联络线和和微网的低压母线电压监测判断微网是否处于并网运行状态。如果微网处于并网运行状态，则在步骤S250启动削峰填谷功能以根据联络线的负荷功率以及在步骤S230中选择的储能分布式电源的荷电状态进行削峰填谷的操作，否则，在步骤S260中终止流程。
图3是对图2的步骤S250的详细描述。
在步骤S310，判断在联络线处检测到电量是否充足。如果判断出在联络线处检测到的电量充足，则在步骤S320判断削峰触发源是否已经触发；否则，在步骤S340中判断是否触发了填谷触发源。
如果在步骤S320中判断出削峰触发源已经触发，则在步骤S330中执行削峰功能，使储能分布式电源输出功率，进入发电状态，补偿高于“削峰门槛”的负荷功率，降低联络线上的功率消耗；否则执行步骤S360以终止流程。
如果在步骤S340中判断出填谷触发源已经触发，则在步骤S350中执行填谷功能，使储能分布式电源吸收功率，进入充电状态，吸收低于“填谷门槛”的负荷功率，增加联络线上的功率消耗；否则终止流程。
根据本发明示例性实施例，能够根据储能分布式电源的电量，主动向供电系统开放充电和放电能力。另外，根据本发明示例性实施例，储能分布式电源的响应能力可达1ms，控制效果强，从而可在有可再生能源存在的微网中，进行较好的联络线的削峰填谷的控制。
Claims (9)
1.一种用于微网的削峰填谷的方法，所述方法包括：
统计联络线的日平均功率曲线并获得波峰参考值和波谷参考值；
基于波峰参考值和波谷参考值设置削峰门槛值和填谷门槛值；
在微网内选择储能分布式电源；
当微网处于并网运行状态时，启动削峰填谷功能以根据联络线的负荷功率以及选择的储能分布式电源的荷电状态进行削峰填谷的操作。
2.如权利要求1所述的方法，其中，如果微网内的负荷功率高于该削峰门槛值，则高于该削峰门槛值的负荷功率将被选择的储能分布式电源补偿；如果微网内的负荷功率低于填谷门槛值，则低于该填谷门槛值的负荷功率，将被选择的储能分布式电源吸收。
3.如权利要求2所述的方法，其中，选择的储能分布式电源的额定功率在联络线日平均负荷功率的10％以上，并且可至少连续额定充电、放电2小时以上，充放电的寿命要高于2000次。
4.如权利要求3所述的方法，其中，当选择的储能分布式电源出现故障时，自动选择其他满足条件的储能分布式电源。
5.如权利要求1所述的方法，其中，通过对微网的联络线和微网的母线电压的监测，判断微网是否处于并网运行状态。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述启动削峰填谷功能以根据联络线的负荷功率以及选择的储能分布式电源的荷电状态进行削峰填谷的操作的步骤包括：
当联络线处检测到电量充足并且削峰触发源已经触发时，执行削峰功能，使选择的储能分布式电源发出功率以补偿高于削峰门槛的负荷功率；
当联络线处检测到电量不足并且填谷触发源已经触发时，执行填谷功能，使选择的储能分布式电源吸收功率，补偿高于填谷门槛的负荷功率。
7.如权利要求6所述的方法，当微网不处于并网状态，或者微网处于并网状态而在联络线处检测到的电量充足但是削峰触发源没有被触发，或者微网处于并网状态而在联络线处检测到的电量不足而填谷触发源没有被触发时，终止流程。
8.如权利要求6所述的方法，其中，所述削峰触发源用于触发选择的储能分布式电源对高于该削峰门槛值的负荷功率进行补偿，所述填谷触发源用于触发选择的储能分布式电源吸收低于填谷门槛值的负荷功率。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述削峰触发源和填谷触发源基于时间、功率或者时间与功率的复合进行触发。
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