CN103457280A - 一种微电网平滑风力发电出力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微电网平滑风力发电出力的方法，属于微电网技术领域。本发明通过实时采集风力发电的实际出力并与微电网对风力发电出力需求值比较，当风力发电的实际出力能够维持微电网系统的能量平衡时，通过调节微电网系统中可控发电或储能装置的出力情况来平滑风力发电对微电网的影响，如果不能够维持平衡且风力发电的实际出力大于微电网对风力发电出力的需求值时，进行削峰调节以平滑风力发电的多余出力，否则进行填谷调节以平滑风力发电的缺额出力。本发明能够通过通过微电网储能设备、负荷投切、风力发电最大功率调整和卸荷电阻调整手段减少风力发电波动对微电网的影响。

Description

一种微电网平滑风力发电出力的方法

技术领域

本发明涉及一种微电网平滑风力发电出力的方法，属于微电网技术领域。

背景技术

微电网可以看成电力系统的一种结构，包括分布式电源、负荷、储能设备等的小型系统。新能源如风光发电系统接入是微电网的特色，但是风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率存在较大波动，这种波动常常引起电压偏差、电压波动和闪变等问题，因此在微电网中对风力发电的控制需要解决风机出力波动性对微电网系统带来的稳定性问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种微电网平滑风力发电的方法，以解决将风力发电系统接入微电网中由于风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率有较大波动所导致的增加了微电网系统不稳定性问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种微电网平滑风力发电出力的方法，该方法的步骤如下：

1）.根据历史发电数据确定微电网对风力发电所需的出力值X；

2）.实时采集风力发电的实际出力P，判断风力发电的实际出力是否满足下式：

(P_cur-P_min)≤|P-X|≤(P_cur-P_max)

其中P为风力发电的实际出力，X为微电网对风力发电的出力需求值，P_max为主控装置的最大发电出力，P_cur为主控装置的当前发电出力，P_min为主控装置的最小发电出力；

3）.如果风力发电的实际出力P满足上式，调整微电网可控发电或储能装置的出力情况，以平滑风力发电对微电网的影响，否则，判断微电网风力发电的实际出力是否大于微电网对风力发电的出力需求值，如果是，进入步骤4），如果否，则进入步骤5）；

4）.当微电网风力发电实际出力大于微电网对风力发电出力的需求值时，调整风力发电的实际出力，满足如下公式：

(P_cur-P_min)≤P-X-P_qc≤(P_cur-P_max)

P_qc为需调整的风力发电出力差值，调整后的微电网风力发电实际出力能够维持微电网独立运行时的能量平衡，平滑风力发电的多余出力；

5）.当微电网风力发电的实际出力小于微电网对风力发电出力需求值时，调整风力发电实际出力，使满足：

(P_cur-P_min)≤P+P_qc≤(P_cur-P_max)

P_qc为调整的风力发电出力值，调整后的微电网风力发电实际出力能够维持微电网独立运行时的能量平衡，平滑风力发电的缺额出力。

所述的步骤4）中平滑风力发电的多余出力的具体步骤如下：

a.设定阈值a、c和e，使距离风力发电出力需求值X的距离分为4个区域，X<a<c<e，其中阈值a为微电网中主控装置的当前发电出力减去主控装置的最小发电出力，阈值c和e都是风力发电的出力值，c和e可根据实际情况设定；

b.判断微电网风力发电的实际出力P所处的区域，当风力发电的实际出力P大于微电网对风力发电需求值X小于阈值a时，调节微电网的主控设备吸收多余出力，以平滑风力发电出力，当风力发电的实际出力P大于阈值a小于阈值c时，将微电网中的卸荷电阻或者备用消纳负荷投入使用，以平滑风力发电出力，当风力发电的实际出力P大于阈值c而小于阈值e时，减小风力发电系统的风力发电功率，以平滑风力发电出力，当风力发电的实际出力P大于阈值e时，将微电网中的风力发电系统紧急停机或者直接切除风力发电系统，用于平滑风力发电出力。

所述步骤5）中平滑风力发电缺额出力的具体步骤如下：

A.设定阈值b、d和f，使距离风力发电出力需求值X的距离分为4个区域，f<d<b<X，阈值b为微电网中主控装置的当前发电出力减去主控装置的最大发电出力，阈值d和f都是风力发电的出力值，d和f可根据实际情况设定；

B.判断微电网风力发电的实际出力P所处的区域，当风力发电的实际出力P大于阈值b小于微电网对风力发电需求值X时，调节微电网的主控设备来补充缺额处理，当风力发电的实际出力P大于阈值d而小于阈值b时，切除微电网中的卸荷电阻或者备用消纳负荷，当风力发电的实际出力P大于阈值f而小于阈值d时，调整风力发电最大功率跟踪方式，当风力发电的实际出力P小于阈值f时，切除微电网部分非重要负荷。

本发明的有益效果是:本发明通过实时采集风力发电的实际出力并与微电网对风力发电出力需求值比较，当风力发电的实际出力能够维持微电网系统的能量平衡时，通过调节微电网系统中可控发电或储能装置的出力情况来平滑风力发电对微电网的影响，如果不能够维持平衡且风力发电的实际出力大于微电网对风力发电出力的需求值时，进行削峰调节以平滑风力发电的多余出力，否则进行填谷调节以平滑风力发电的缺额出力。本发明能够通过通过微电网储能设备、负荷投切、风力发电最大功率调整和卸荷电阻调整手段减少风力发电波动对微电网的影响。

附图说明

图1是是本发明的微电网平滑风力发电出力的流程图；

图2是本发明调节区域说明图；

图3是本发明的风力发电削峰调节的流程图；

图4是本发明的风力发电填谷调节的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

微电网系统通过GOOSE网络获得系统广域测量数据（按20毫秒/帧的时间间隔发送，当微电网中的控制器监测到系统频率波动或电压波动较大时，快速制定并下发控制计划（主要是通过GOOSE命令提啊接储能PCS的出力），弥补风力出力波动，实现风力发电的平滑。当储能设备功率受限（如储能电池SOC过低或者过高）时，微电网能量管理系统可以通过向风力发电机逆变器下发功率输出命令来短时抑制风力发电机的输出，只要下发功率变化比较平缓则可保证风力发电机最终输出功率的平滑。其具体步骤如下：

1.设定出微电网对风力发电出力的需求值X，该需求值X以历史发电数据、仿真数据及可实时需求确定，可根据实际情况更改，同时实时查询微电网各个发电设备出力情况、储能设备出力情况和负荷情况，并通过风速检测判断风力发电出力是否发生突变。

2.根据设定的微电网对风力发电出力需求值X判断微电网风力发电的实际出力P是否满足能够维持微电网系统能量平衡，判断公式如下：

(P_cur-P_min)≤|P-X|≤(P_cur-P_max)（1）

其中P为微电网风力发电的实际出力，X为微电网对风力发电的出力需求值，Pmax为主控装置的最大发电出力，Pcur为主控装置的当前发电出力，Pmin为主控装置的最小发电出力。

3.如果风力发电的实际出力满足上式，即风力发电的实际出力能够维持微电网系统的能量平衡，微电网系统受风力发电出力的影响不大，此时进而通过微电网系统调整可控发电或者储能装置的出力情况，来平滑风力发电对微电网的影响，同时风力发电系统也可最大功率出力，如果风力发电的实际出力不满足上式，判断风力发电的实际出力是否大于微电网对风力发电出力的需求值，如果是，进入步骤4，否则进入步骤5。

4.当微电网风力发电的实际出力大于微电网对风力发电出力需求值X时，调整风力发电的实际出力P应满足如下公式：

(P_cur-P_min)≤P-X-P_qc≤(P_cur-P_max)

其中Pqc为需调整的风力发电出力差值，调整后的风力发电实际出力能够维持微电网独立运行时的能量平衡，平滑风力发电的多余出力，以实现削峰功能，其主要流程如图3所示，具体过程如下：

设定阈值a、c和e，使距离风力发电出力需求值X的距离分为4个区域，如图2所示，阈值a为微电网中主控装置的当前发电出力减去主控装置的最小发电出力，阈值c和e都是风力发电的出力值，可根据历史发电数据、仿真数据及可实时需求来确定，X<a<c<e；

判断风力发电实际出力P所处的区域，当风力发电实际出力P大于X而小于a时，调节为电网系统的主控设备，吸收多余出力，以平滑风力发电出力；当风力发电实际出力P大于a而小于c时，将卸荷电阻或者备用消纳负荷投入微电网系统中，以平滑风力发电出力；当风力发电的实际出力P大于c而小于e时，调整风力发电系统的风力发电功率，以平滑风力发电出力；当风力发电的实际出力P大于e时，将风力发电系统进行紧急停机或者切除风力发电设备，来平滑风力发电出力。

5.当微电网风力发电的实际出力小于微电网对风力发电出力需求值X时，调整风力发电的实际出力P应满足如下公式：

(P_cur-P_min)≤P+P_qc≤(P_cur-P_max)

其中Pqc为需调整的风力发电出力差值，调整后的风力发电实际出力能够维持微电网独立运行时的能量平衡，平滑风力发电的缺额出力，以实现填谷功能，其主要流程如图4所示，具体过程如下：

设定阈值b、d和f，使距离风力发电出力需求值X的距离分为4个区域，如图2所示，阈值b为微电网中主控装置的当前发电出力减去主控装置的最大发电出力，阈值d和f都是风力发电的出力值，可根据历史发电数据、仿真数据及可实时需求来确定，f<d<b<X；

判断风力发电实际出力P所处的区域，当风力发电实际出力P大于b而小于X时，调节微电网系统的主控设备，补充缺额出力，以平滑风力发电出力；当风力发电实际出力P大于d而小于b时，将微电网系统中的卸荷电阻或者备用消纳负荷切除，以平滑风力发电出力；当风力发电的实际出力P大于f而小于d时，调整风力发电系统的最大功率跟踪方式，以平滑风力发电出力；当风力发电的实际出力P小于f时，切除微电网系统中部分非重要负荷，来平滑风力发电出力。

Claims (3)

1.一种微电网平滑风力发电出力的方法，其特征在于：该方法的步骤如下：

1）.根据历史发电数据确定微电网对风力发电所需的出力值X；

2）.实时采集风力发电的实际出力P，判断风力发电的实际出力是否满足下式：

(P_cur-P_min)≤|P-X|≤(P_cur-P_max)

其中P为风力发电的实际出力，X为微电网对风力发电的出力需求值，P_max为主控装置的最大发电出力，P_cur为主控装置的当前发电出力，P_min为主控装置的最小发电出力；

3）.如果风力发电的实际出力P满足上式，调整微电网可控发电或储能装置的出力情况，以平滑风力发电对微电网的影响，否则，判断微电网风力发电的实际出力是否大于微电网对风力发电的出力需求值，如果是，进入步骤4），如果否，则进入步骤5）；

4）.当微电网风力发电实际出力大于微电网对风力发电出力的需求值时，调整风力发电的实际出力，满足如下公式：

(P_cur-P_min)≤P-X-P_qc≤(P_cur-P_max)

P_qc为需调整的风力发电出力差值，调整后的微电网风力发电实际出力能够维持微电网独立运行时的能量平衡，平滑风力发电的多余出力；

5）.当微电网风力发电的实际出力小于微电网对风力发电出力需求值时，调整风力发电实际出力，使满足：

(P_cur-P_min)≤P+P_qc≤(P_cur-P_max)

P_qc为调整的风力发电出力值，调整后的微电网风力发电实际出力能够维持微电网独立运行时的能量平衡，平滑风力发电的缺额出力。

2.根据权利要求1所述的微电网平滑风力发电出力的方法，其特征在于：所述的步骤4）中平滑风力发电的多余出力的具体步骤如下：

a.设定阈值a、c和e，使距离风力发电出力需求值X的距离分为4个区域，X<a<c<e，其中阈值a为微电网中主控装置的当前发电出力减去主控装置的最小发电出力，阈值c和e都是风力发电的出力值，c和e可根据实际情况设定；

b.判断微电网风力发电的实际出力P所处的区域，当风力发电的实际出力P大于微电网对风力发电需求值X小于阈值a时，调节微电网的主控设备吸收多余出力，以平滑风力发电出力，当风力发电的实际出力P大于阈值a小于阈值c时，将微电网中的卸荷电阻或者备用消纳负荷投入使用，以平滑风力发电出力，当风力发电的实际出力P大于阈值c而小于阈值e时，减小风力发电系统的风力发电功率，以平滑风力发电出力，当风力发电的实际出力P大于阈值e时，将微电网中的风力发电系统紧急停机或者直接切除风力发电系统，用于平滑风力发电出力。

3.根据权利要求1所述的微电网平滑风力发电出力的方法，其特征在于：所述步骤5）中平滑风力发电缺额出力的具体步骤如下：

A.设定阈值b、d和f，使距离风力发电出力需求值X的距离分为4个区域，f<d<b<X，阈值b为微电网中主控装置的当前发电出力减去主控装置的最大发电出力，阈值d和f都是风力发电的出力值，d和f可根据实际情况设定；

B.判断微电网风力发电的实际出力P所处的区域，当风力发电的实际出力P大于阈值b小于微电网对风力发电需求值X时，调节微电网的主控设备来补充缺额处理，当风力发电的实际出力P大于阈值d而小于阈值b时，切除微电网中的卸荷电阻或者备用消纳负荷，当风力发电的实际出力P大于阈值f而小于阈值d时，调整风力发电最大功率跟踪方式，当风力发电的实际出力P小于阈值f时，切除微电网部分非重要负荷。

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