CN102684199A - 一种微电网与配电网交换功率的多时间尺度控制方法 - Google Patents

一种微电网与配电网交换功率的多时间尺度控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微电网与配电网交换功率的多时间尺度控制方法，包括以下步骤：根据微电网的运行数据和配电网日调度计划，制定日前微电网交换功率控制曲线，提前下发给微电网能量管理系统；微电网能量管理系统在设定的调节周期内，判断是否调度微电网内各电源的输出功率，使得实时的交换功率满足调度要求。本发明在多时间尺度对微电网与配电网的交换功率进行控制，有效降低微电网接入给配电网带来的不利影响，提高配电网对可再生能源的接纳能力，推动可再生能源利用的发展；改进了调度指令的下发方式，更符合配电自动化的实际调度习惯；在实时调节时引入超短期发电预测和超短期负荷预测，可以有效避免调节振荡和频繁调节等问题。

Description

一种微电网与配电网交换功率的多时间尺度控制方法
技术领域
    本发明属于配电网调度及管理、可再生能源发电和微电网应用技术领域，涉及一种微电网与配电网交换功率的控制方法，尤其涉及一种微电网与配电网交换功率的多时间尺度控制方法。
背景技术
微电网是一种由分布式发电、储能和负荷共同组成的低压系统。微电网内部的电源主要由电力电子设备实现电能的变换，并提供必需的控制。微电网相对于外部电网表现为单一的自治受控单元，既可以看作是负荷，也可以看作是电源。
但是，由于传统的配电网络形成已久，一般建设配电网络时没有考虑在馈电线路上接入电源。微电网的接入改变了传统配电网功率单向流动的现实，会增加配电网调度与运行管理的复杂性。而且风力发电、太阳能发电等可再生能源电源输出具有很大的随机性，这一切给合理地安排配电网运行方式、确定最优网络运行结构带来困难。微电网的接入，也给配电网的施工与检修维护带来了影响。由于难以对众多的微电网进行控制，停电检修计划安排的难度增加，配电网施工安全风险加大。
为了降低微电网接入给配电网带来的不利影响，同时发挥其积极的辅助作用，必须对微电网进行接入控制和主动管理，对其与配电网的交换功率进行控制。
申请号为201110119271.5的中国专利“微网与大电网的交换功率控制方法”给出了一种微网按地区电网调度指令进行交换功率控制的方法，由微网高级应用软件预测微网中的光伏发电、风力发电24小时发电量、24小时用电量，并计算能量型储能单元允许充放电容量以及可控发电单元功率，从而确定微网与大电网交换功率调节范围；微网能量管理系统根据地区电网调度系统下发的交换功率指令，协调微网内的储能单元、可控发电单元的输出，实现微网与大电网的交换功率达到控制目标。但是该专利提出的控制方法仅限于单一时间尺度，即实时调节，调度指令是按照时段下发，不能满足配电自动化对微电网的实际调度需求。而且，该专利在进行实时调节时仅依据当前的系统运行数据，没有进行超短期发电预测和超短期负荷预测，在实际过程中易会出现调节振荡、频繁调节等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种微电网与配电网交换功率的多时间尺度控制方法，使微电网能够接受配电网的调度和管理，减少微电网并网接入对配电网的不利影响，并积极发挥微电网对配电网的辅助作用。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：微电网与配电网交换功率的多时间尺度控制方法，
微电网将电源分为三种类型：可调节分布式电源、不可调节分布式电源和储能。其特征在于：
根据可再生能源日发电预测曲线、微电网就地负荷日预测曲线、配电网日调度计划制定第2天24小时的日前微电网交换功率控制曲线，再将日前微电网交换功率控制曲线提前一天下发给微电网能量管理系统。微电网能量管理系统按照该交换功率控制曲线，在设定的调节周期内调度微电网内各电源的输出功率，使得实时的交换功率满足调度要求。
上述的微电网与配电网交换功率的多时间尺度控制方法，微电网能量管理系统在根据调度要求调节微电网内各电源输出功率时，是根据可再生能源超短期发电预测、微电网就地负荷超短期预测和储能的状况，制定微电网交换功率实时修正控制策略。并且按照优先调节可调节的分布式电源，再调节储能，最后投切不可调节的分布式电源这一顺序进行。
本发明所达到的有益效果：
本发明可以有效降低微电网接入给配电网带来的不利影响，同时发挥其积极的辅助作用，实现微电网对配电网的友好接入，从而提高配电网对可再生能源的接纳能力，推动可再生能源利用的发展。本发明涉及的方法的优点是在多时间尺度对微电网与配电网的交换功率进行控制，并且改进了调度指令的下发方式，更符合配电自动化的实际调度习惯；而且在实时调节时引入超短期发电预测和超短期负荷预测，可以有效避免调节振荡和频繁调节等问题。
附图说明
图1是微电网接入配电网结构示意图；
图2是本发明微电网与配电网交换功率的多时间尺度控制方法流程框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，根据控制类型，本发明将微电网内的电源分为三类：可调节分布式电源，即该类分布式电源的输出功率可以调节，如燃气轮机、可线性调节输出功率的光伏发电等；不可调节分布式电源，即该类分布式电源的输出功率不可调节，如风力发电；储能。微电网并网点流动的功率即为微电网与配电网的交换功率。
如图2所示，本发明的微电网与配电网交换功率的多时间尺度控制方法实施步骤如下：
1、先通过微电网的运行数据，掌握微电网在未来调度周期内（第二天）全天24小时的交换功率可调度范围，将一天分为多个时段，其中运行数据包括：
（1）未来调度周期内（第二天）全天24小时的可再生能源发电的短期出力预测值曲线（PCi表示第i时段可调节分布式电源输出功率，PUCi表示第i时段不可调节分布式电源输出功率）；
（2）未来调度周期内（第二天）全天24小时负荷短期预测曲线（PLDi表示第i时段负荷消耗功率）；
（3）储能对应时刻最大可能充放电功率（PBicmaxi表示第i时段储能最大放电功率，PBcmaxi表示第i时段储能最大可能充电功率，正数表示储能放电，负数表示储能充电）；
根据上述数据，可以得出微电网第i时段的交换功率可调度范围为（PUCi+PBcmaxi-PLDi，PCi+PUCi+PBicmaxi-PLDi）。
再结合未来调度周期内（第二天）全天24小时配电网的调度计划，制定日前微电网交换功率控制曲线。其中第i时段的交换功率为PEXi，其范围在（PUCi+PBcmaxi-PLDi，PCi+PUCi+PBicmaxi-PLDi）内。
2、配电网将制定好的日前微电网交换功率控制曲线下达给微电网能量管理系统，微电网能量管理系统接收配电网下发的日前微电网交换功率控制曲线，在不同的时段按照该曲线执行能量管理策略，保证微电网与配电网的交换功率满足配电网的调度要求。
3、在设定的调节周期内，微电网能量管理系统通过监测微电网并网点的数据，获取微电网当前实时的交换功率。
4、将微电网当前实时的交换功率与配电网下达的交换功率调度值进行对比，判断微电网当前实时的交换功率是否满足配电网的调度要求。
5、如果当前实时的交换功率满足配电网的调度要求，说明本调节周期内不需要通过能量管理策略调节微电网内各分布式电源和储能的输出功率。等待本调节周期结束后进入下一个调节周期。
6、如果当前实时的交换功率不满足配电网的调度要求，计算当前实时的交换功率与调度值的差值，得出交换功率的调节量。
7、根据可再生能源超短期发电预测、微电网就地负荷超短期预测和储能的状况，将交换功率的调节量合理的分配给各个可调节分布式电源和储能，制定形成微电网交换功率实时修正控制策略。
8、微电网能量管理系统将交换功率实时修正控制策略下发到各电源（包括可调节分布式电源、不可调节分布式电源和储能），由相关控制装置实现功率的调节，以达到调度要求。
9、等待本调节周期结束后进入下一个调节周期。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。 

Claims (8)

1. 一种微电网与配电网交换功率的多时间尺度控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：根据微电网的运行数据和配电网日调度计划，制定日前微电网交换功率控制曲线；
步骤2：将日前微电网交换功率控制曲线提前下发给微电网能量管理系统；
步骤3：所述微电网能量管理系统接收配电网下发的日前微电网交换功率控制曲线，在设定的调节周期内，判断是否调度微电网内各电源的输出功率，使得实时的交换功率满足调度要求。
2.根据权利要求1所述的微电网与配电网交换功率的多时间尺度控制方法，其特征在于：所述步骤1中制定日前微电网交换功率控制曲线的方法为：
先通过微电网的运行数据，得到微电网在未来调度周期内全天24小时的交换功率可调度范围，再结合未来调度周期内全天24小时配电网的调度计划，制定日前微电网交换功率控制曲线。
3.根据权利要求1所述的微电网与配电网交换功率的多时间尺度控制方法，其特征在于：所述微电网内的电源包括可调节分布式电源、不可调节分布式电源和储能。
4.根据权利要求3所述的微电网与配电网交换功率的多时间尺度控制方法，其特征在于：所述微电网的运行数据包括
未来调度周期内全天24小时的可再生能源发电的短期出力预测值曲线，包含第i时段可调节分布式电源输出功率PCi、第i时段不可调节分布式电源输出功率PUCi；
未来调度周期内全天24小时负荷短期预测曲线，包含第i时段负荷消耗功率PLDi；
储能对应时刻最大可能充放电功率，包含第i时段储能最大放电功率PBicmaxi、第i时段储能最大可能充电功率PBcmaxi；
根据上述数据，得出微电网第i时段的交换功率可调度范围为（PUCi+PBcmaxi-PLDi，PCi+PUCi+PBicmaxi-PLDi）。
5.根据权利要求3所述的微电网与配电网交换功率的多时间尺度控制方法，其特征在于：所述步骤3中，在设定的调节周期内，所述微电网能量管理系统通过监测微电网并网点的数据，获取微电网当前实时的交换功率；
将微电网当前实时的交换功率与配电网下发的交换功率调度值进行对比，判断微电网当前实时的交换功率是否满足配电网的调度要求。
6.根据权利要求5所述的微电网与配电网交换功率的多时间尺度控制方法，其特征在于：
若微电网当前实时的交换功率满足配电网的调度要求，则等待本调节周期结束后进入下一个调节周期；
若微电网当前实时的交换功率不满足配电网的调度要求，则计算当前实时的交换功率与调度值的差值，得出交换功率的调节量，由所述微电网能量管理系统调节微电网内各电源输出功率，以达到调度要求。
7.根据权利要求6所述的微电网与配电网交换功率的多时间尺度控制方法，其特征在于：所述微电网能量管理系统调节微电网内各电源输出功率的步骤为：
根据可再生能源超短期发电预测、微电网就地负荷超短期预测和储能的状况，制定微电网交换功率实时修正控制策略；
将交换功率实时修正控制策略下发到微电网内各电源，由相应控制装置实现对各电源输出功率的调节。
8.根据权利要求6或7所述的微电网与配电网交换功率的多时间尺度控制方法，其特征在于：所述微电网能量管理系统在调节微电网内各电源输出功率时，按照优先调节可调节分布式电源，再调节储能，最后投切不可调节分布式电源这一顺序进行。
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