CN102916486B - 一种智能微电网柴储配合控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力系统智能微电网技术领域，涉及一种微电网柴储配合控制方法。柴储配合控制分两种模式，第一种模式是柴储不切换，柴油发电机一直做系统主电源，储能起辅助调节作用，此时储能工作于PQ方式。另一种是柴储切换，当柴油发电机做主电源时，储能工作在PQ方式，当储能充电至SOC上限时，主电源由柴油发电机切换至储能系统，此时储能工作在VF方式，当储能放电至SOC下限时，主电源由储能切换至柴油发电机。本发明解决了微电网稳态控制问题，可以有效提高新能源利用率和运行经济性，提高微电网运行的安全稳定性。
Description
技术领域
本发明属于电力系统智能微电网技术领域，具体涉及一种智能微电网柴储配合控制方法。
背景技术
随着智能电网技术不断深入人心，分布式电源技术、微电网技术得到了快速的发展，微电网也因此成为配网的重要补充和组成部分，在用户终端发挥着重要作用。所谓微电网（micro-grid），是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置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。微电网通常由分布式发电（风、光、柴发、燃气轮机等）和储能系统构成，其中风、光等可再生能源系统具有波动性和间歇性的特点，因此不能作为系统主电源，而储能系统由于价格昂贵，通常安装容量有限，也不适宜用作系统单一主电源。
目前，从已有的微网示范项目，通常配置柴油发电机为微网主电源，维持微电网电压频率恒定，储能系统配合柴油发电机工作，起到配合新能源接入、系统调频等功能。当风、光资源丰富时，且负荷较小时，主电源由柴油发电机切换至储能系统。因此，风、光等可再生能源通常控制为PQ节点，微电网运行策略中关键之处是解决柴油发电机和储能系统协调控制的问题。
为了让微电网能够安全稳定运行，必须在稳态、动态及暂态等过程实施快速有效的控制。微网的稳态控制主要是为了解决系统经济运行问题，提高新能源利用效率；动态控制主要是应对负荷或电源的短时波动问题，如小负荷的突增突减，小容量电源的投退等；而暂态控制则主要是为了应对大负荷及电源的突增、突减问题。其中，稳态控制的核心是柴储协调配合问题。
为了解决微电网运行中的稳态控制问题，主要需要解决以下两个问题：
一是储能功能定位问题，储能在进行稳态控制时，主要功能是配合新能源接入，当风光富余时，储能系统存储多余的风光出力，当风光出力不足时，对负载放电。储能另外一个功能则是系统主电源，控制储能系统电压、频率恒定。
二是柴储控制策略和流程的问题，主要分两种主要控制模式，一种是柴储不切换，柴油发电机一直做系统主电源，储能起辅助调节作用，另一种是柴储切换，当储能充电至SOC上限时，主电源会由柴油发电机切换至储能系统。
发明内容
为了解决现有技术微电网稳态控制问题，本发明提出一种智能微电网柴储配合控制方法，解决了储能功能定位和柴储控制策略问题并提高了微网中新能源利用率和经济性。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种智能微电网柴储配合控制方法，包括柴储不切换和柴储切换两种模式；
所述柴储不切换：柴油发电机为系统主电源，储能系统起辅助调节作用，储能系统工作于PQ方式；
所述柴储切换：当柴油发电机为主电源时，储能系统工作在PQ方式，当储能系统充电至SOC上限时，主电源由柴油发电机切换至储能系统，储能系统工作在VF方式，当储能系统放电至SOC下限时，主电源由储能系统切换至柴油发电机。SOC上下限根据实际运行情况定，通常运行期间可设为10%~90%，预留10%作为紧急备用，下同。
所述柴储不切换包括两个阶段：储能充电阶段和储能放电阶段；
储能系统充电阶段，比较净负荷与柴油发电机最小功率，当净负荷小于柴油发电机最小功率时储能系统充电，否则储能系统充电功率控制为零；
储能系统放电阶段，比较净负荷与柴油发电机最小功率，当净负荷大于柴油发电机最小功率时储能系统放电；否则放弃部分风光能源，维持柴油发电机最小功率。
所述柴储切换包括两个阶段：柴油发电机主控阶段和储能做主电源阶段；
柴油发电机主控阶段：比较净负荷与柴油发电机最小功率，当净负荷小于柴油发电机最小功率时储能系统充电；否则储能系统不充电；
储能系统为主控阶段：储能系统工作于VF方式，判定净负荷与分布式电源弃能大小，当净负荷大于分布式电源弃能，则投入部分分布式电源，保证分布式电源投入后系统净负荷大于零，以确保储能系统处于放电状态。
所述净负荷等于微电网所有负荷功率之和与新能源功率之差，即净负荷=P负荷-P新能源，其中新能源不包括柴油发电机。
所述柴油发电机最小功率为30%的柴油发电机额定功率。柴油发电机最优经济运行区间30%~80%，其中30%额定功率定义为柴油发电机最小出力限制，小于此值对柴油发电机寿命有一定影响，同时，单位输出功率耗油量也会增加。
储能系统SOC上下限条件，储能充满电判断条件为储能SOC状态或电池端电压，其中储能SOC上下限条件的可根据实际情况进行设置。
本发明的有益效果是，提出了一种微电网柴储协调控制方法，整个柴储协调控制方法分柴储不切换和柴储切换两种模式，可根据用户对供电可靠性要求进行选取。本发明解决了微电网稳定控制问题，可以有效提高新能源利用率和运行经济性，提高微电网运行的安全稳定性。
附图说明
图1是现有技术微网接线图；
图2是本发明柴储不切换模式控制流程；
图3是本发明柴储切换模式下控制流程。
具体实施方式
图1是现有技术的微网主接线图，图中包括柴油发电机、风力发电、光伏发电、储能以及用电负荷，通常柴油发电机出口电压为380V，通过升压变接入10kV线路，光伏经DC/AC接入10kV线路，风机经AC/DC/AC变流器接入10kV线路，储能系统则采用DC/AC接入电网。本发明采用的实施例中，柴、储系统具备两种工作模式，一种是柴储不切换，柴油发电机一直做系统主电源，储能起辅助调节作用，另一种是柴储切换，当储能充电至SOC上限时，主电源会由柴油发电机切换至储能系统。
图2是柴储不切换模式控制流程，主要分为两个阶段，一是储能充电阶段，另一个是储能放电阶段，根据图2，柴储不切换模式下具体实施方式如下：
第一步，首先判断净负荷与柴发最小出力（即P30%柴发）大小，如果净负荷大于柴发最小出力，则表明负荷较大，只需要控制柴发出力与净负荷大小相等，储能充电功率为零即可，在实际运行过程中，柴发具有恒频恒压控制特性，功率会自动平衡。如果判断净负荷小于柴发最小出力，则表明负荷容量较小，需转入第二步。
第二步，如果判断净负荷小于柴发最小出力，则控制柴发维持最小出力（30%额定功率），储能充电，充电功率为（P新能源+P30%柴发-P负荷）。
第三步，判断储能SOC是否达到上限值，如果未达上限值，则转入第一步，如果SOC达到上限则说明储能此时已充满电，进入储能放电流程。
第四步，储能放电阶段，首先判断（净负荷-储能出力）与柴发最小出力关系，如果（净负荷-储能出力）小于柴发最低出力，则说明此时负荷较小或风光出力过大，应控制储能放电功率为零，同时风光应部分弃能。如果（净负荷-储能出力）大于柴发最低出力，则说明此时净负荷较大，需要储能提供不足部分功率，控制储能出力=净负荷-柴发出力。
第五步，判断储能SOC是否达到下限值，如果SOC达到下限值，则表明储能能量已经放尽，需转入充电阶段，重新进入第一步；如果SOC未达下限值，则转入第四步。
图3是柴储切换模式下控制流程，可分为两个阶段，一个是柴油发电机做主电源阶段，另一个是储能做主电源阶段，当储能充满电或储能放完电后存在主电源切换过程。根据图3，柴储切换模式下具体实施步骤如下：
柴储切换模式下，第一步到第三步与柴储不切换模式一致，此时，主电源均为柴油发电机。
第四步，当判断储能SOC达到上限值时，储能充满电，首先进行主电源切换，主电源由柴油发电机切换至储能系统，柴油发电机停机，由储能系统维持微网电压和频率稳定。
第五步，储能开始放电，判断微网净负荷与分布式电源弃能大小，如果净负荷大于分布式电源弃能，则投入部分分布式电源，同时应保证分布式电源投入后系统净负荷大于零以维持储能保持放电状态。
第六步，判断系统净负荷是否大于零，如果净负荷小于零，则分布式电源部分弃能，以使得净负荷大于零。如果净负荷大于零，则满足条件，进入第七步。
第七步，控制储能出力与系统净负荷一致，由于此时储能是系统唯一主电源，控制出口电压、频率恒定，功率自动平衡。
Claims (1)
1.一种智能微电网柴储配合控制方法，其特征在于包括柴储不切换和柴储切换两种模式；
所述柴储不切换：柴油发电机为系统主电源，储能系统起辅助调节作用，储能系统工作于PQ方式；
所述柴储切换：当柴油发电机为主电源时，储能系统工作在PQ方式，当储能系统充电至SOC上限时，主电源由柴油发电机切换至储能系统，储能系统工作在VF方式，当储能系统放电至SOC下限时，主电源由储能系统切换至柴油发电机；
所述柴储不切换包括两个阶段：储能充电阶段和储能放电阶段；
储能系统充电阶段，比较净负荷与柴油发电机最小功率，当净负荷小于柴油发电机最小功率时储能系统充电，否则储能系统充电功率控制为零；
储能系统放电阶段，比较净负荷与柴油发电机最小功率，当净负荷大于柴油发电机最小功率时储能系统放电；否则放弃部分风光能源，维持柴油发电机最小功率；
所述柴储切换包括两个阶段：柴油发电机主控阶段和储能做主电源阶段；
柴油发电机主控阶段：比较净负荷与柴油发电机最小功率，当净负荷小于柴油发电机最小功率时储能系统充电；否则储能系统不充电；
储能系统为主控阶段：储能系统工作于VF方式，判定净负荷与分布式电源弃能大小，当净负荷大于分布式电源弃能，则投入部分分布式电源，保证分布式电源投入后系统净负荷大于零，以确保储能系统处于放电状态；
所述净负荷等于微电网所有负荷功率之和与新能源功率之差，即净负荷=P负荷-P新能源，其中新能源不包括柴油发电机；
所述柴油发电机最小功率为30%的柴油发电机额定功率。
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