CN103944195B - 微电网、微电网的控制装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微电网、微电网的控制装置和控制方法，涉及电力电子技术领域，使微电网在并网运行转换到孤网运行时无需断开负载，从而避免了断开负载时对微电网造成的冲击。一种微电网的控制方法，所述微电网的微电源包括发电机和其他微电源，所述微电网的控制方法包括：控制所述发电机的输出功率在预设范围内，所述预设范围为P≤P1-P2，其中P为所述发电机的输出功率，P1为所述发电机的额定功率，P2为所述发电机的最大可突变功率；当所述微电网与外部电网之间的交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，调节所述其他微电源的输出功率和/或在所述预设范围内调节所述发电机的输出功率，使所述交换功率小于或等于所述发电机的最大可突变功率。

Description

微电网、微电网的控制装置和控制方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种微电网、微电网的控制装置和控制方法。

背景技术

随着经济的发展，电力需求迅速增长，电力部门不得不建设更多的发电站和大容量的输电网，电网规模越来越庞大。大电网不仅投资大，运行调度困难，安全风险也更高。电网大面积停电事故造成的损失是惊人的，也凸显了大电网的脆弱性。微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤网运行，因此微电网是未来大电网的有力支撑。

通常微电网与外部电网并网运行，当微电网和外部电网同时提供电力给负载时，若外部电网出现故障，需要微电网转换到孤网运行时，会导致微电网的电力无法提供给所有的负载，因此需要将部分负载从微电网中断开，负载的突然断开会对微电网造成冲击。

发明内容

本发明提供一种微电网、微电网的控制装置和控制方法，使微电网在并网运行转换到孤网运行时无需断开负载，从而避免了断开负载时对微电网造成的冲击。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一方面，提供了一种微电网的控制方法，所述微电网的微电源包括发电机和其他微电源，所述微电网的控制方法包括：

控制所述发电机的输出功率在预设范围内，所述预设范围为P≤P1-P2，其中P为所述发电机的输出功率，P1为所述发电机的额定功率，P2为所述发电机的最大可突变功率；

当所述微电网与外部电网之间的交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，调节所述其他微电源的输出功率和/或在所述预设范围内调节所述发电机的输出功率，使所述交换功率小于或等于所述发电机的最大可突变功率。

具体地，所述调节所述其他微电源的输出功率包括：

当所述微电网的发电量大于所述微电网的用电量，且所述交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，控制所述其他微电源进行储能充电或减小输出功率；

当所述微电网的发电量小于所述微电网的用电量，且所述交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，控制所述其他微电源提高输出功率。

具体地，所述在所述预设范围内调节所述发电机的输出功率包括：

当所述微电网的发电量大于所述微电网的用电量，且所述交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，控制所述发电机在所述预设范围内减小输出功率；

当所述微电网的发电量小于所述微电网的用电量，且所述交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，控制所述发电机在所述预设范围内提高输出功率。

具体地，所述预设范围为P3≤P≤P1-P2，其中P3为所述发电机保证高效运行时的最低功率。

另一方面，提供一种微电网控制装置，所述微电网的微电源包括发电机和其他微电源，所述微电网控制装置包括：

第一功率控制模块，用于控制所述发电机的输出功率在预设范围内，所述预设范围为P≤P1-P2，其中P为所述发电机的输出功率，P1为所述发电机的额定功率，P2为所述发电机的最大可突变功率；

第二功率控制模块，用于当所述微电网与外部电网之间的交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，调节所述其他微电源的输出功率和/或在所述预设范围内调节所述发电机的输出功率，使所述交换功率小于或等于所述发电机的最大可突变功率。

具体地，所述第二功率控制模块具体用于：

当所述微电网的发电量大于所述微电网的用电量，且所述交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，控制所述其他微电源进行储能充电或减小输出功率；

当所述微电网的发电量小于所述微电网的用电量，且所述交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，控制所述其他微电源提高输出功率。

具体地，所述第二功率控制模块具体用于：

当所述微电网的发电量大于所述微电网的用电量，且所述交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，控制所述发电机在所述预设范围内减小输出功率；

当所述微电网的发电量小于所述微电网的用电量，且所述交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，控制所述发电机在所述预设范围内提高输出功率。

具体地，所述预设范围为P3≤P≤P1-P2，其中P3为所述发电机保证高效运行时的最低功率。

另一方面，提供一种微电网，包括微电源和负载，所述微电源包括与所述负载连接的发电机和其他微电源，还包括：

上述的微电网控制装置，所述微电网控制装置连接于所述发电机和所述其他微电源。

具体地，所述发电机为蒸汽轮机、内燃机或燃气轮机。

本发明提供的微电网、微电网的控制装置和控制方法，通过控制发电机的输出功率在预设范围内，以及控制微电网与外部电网之间的交换功率小于或等于发电机的最大可突变功率，使得在微电网转换到孤网运行时，发电机能够在其可承受的范围内进行功率突变以支持微电网的负载能够正常工作，无需断开微电网中的负载，从而避免了负载突然断开时对微电网造成的冲击。另外，传统的微电网需要对负载按照重要程度进行划分，当微电网切换到孤网运行时，需要优先断开不重要的负载，以保证重要负载正常工作，而本发明利用了发电机能够进行功率突变的特性，保证交换功率始终在发电机的功率突变范围内，从而在微电网转换到孤网运行时，无需断开微电网中的负载，从而无需根据负载的重要程度对微电网的结构进行对应设置，使得微电网的结构更加简单，且稳定性更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种微电网的结构框图；

图2为本发明实施例中一种微电网的控制方法的流程图；

图3为本发明实施例中另一种微电网的控制方法的流程图；

图4为本发明实施例中一种微电网控制装置的结构框图；

图5为本发明实施例中一种包括微电网控制装置的微电网的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种微电网的控制方法，如图1所示，上述微电网包括微电源和负载1，上述微电网的微电源包括发电机2和其他微电源3，如图2所示，该微电网的控制方法包括：

步骤101、控制发电机2的输出功率在预设范围内，上述预设范围为P≤P1-P2，其中P为发电机2的输出功率，P1为发电机2的额定功率，P2为发电机2的最大可突变功率；

具体地，发电机2的最大可突变功率是指发电机2的输出功率突变时可承受的最大突变值，在最大可突变功率范围内，发电机2可以进行输出功率提升的突变或输出功率降低的突变，根据发电机的不同，其最大可突变功率也不同。例如，通常的发电机的最大可突变功率为其额定功率的20%。

步骤102、当微电网与外部电网之间的交换功率大于发电机2的最大可突变功率时，调节其他微电源3的输出功率和/或在上述预设范围内调节发电机2的输出功率，使上述交换功率小于或等于发电机2的最大可突变功率。

具体地，上述交换功率是指微电网的发电量与微电网负载1的用电量之间的差值。如果微电网的发电量大于微电网负载1的用电量，则微电网向外部电网输送电力，此时微电网向外部电网输送电力的功率即为交换功率；如果微电网的发电量小于微电网负载1的用电量，则外部电网向微电网输送电力进行补充，此时外部电网向微电网输送电力的功率即为交换功率。不论是哪一种情况，都需要保证交换功率小于或等于发电机2的最大可突变功率。

当外部电网发生故障时，需要微电网转换到孤网运行，此时由于交换功率小于或等于发电机2的最大可突变功率，因此发电机2在其可承受的范围内进行功率突变以支持微电网的负载1能够正常工作，并且，由于在微电网转换为孤网运行之前已经将其输出功率调整为P≤P1-P2，因此发电机2在进行功率突变时不会超过其额定功率，以保证发电机2的正常工作。

本实施例中微电网的控制方法，通过控制发电机的输出功率在预设范围内，以及控制微电网与外部电网之间的交换功率小于或等于发电机的最大可突变功率，使得在微电网转换到孤网运行时，发电机能够在其可承受的范围内进行功率突变以支持微电网的负载能够正常工作，无需断开微电网中的负载，从而避免了负载突然断开时对微电网造成的冲击。另外，传统的微电网需要对负载按照重要程度进行划分，当微电网切换到孤网运行时，需要优先断开不重要的负载，以保证重要负载正常工作，而本实施例中微电网的控制方法，利用了发电机能够进行功率突变的特性，能够保证交换功率始终在发电机的功率突变范围内，从而在微电网转换到孤网运行时，无需断开微电网中的负载，从而无需根据负载的重要程度对微电网的结构进行对应设置，使得微电网的结构更加简单，且稳定性更好。

具体地，上述步骤102中，调节其他微电源3的输出功率包括：

当微电网的发电量大于微电网的用电量，且交换功率大于发电机2的最大可突变功率时，控制其他微电源3进行储能充电或减小输出功率；当微电网的发电量小于微电网的用电量，且交换功率大于发电机2的最大可突变功率时，控制其他微电源3提高输出功率。

具体地，上述步骤102中，在上述预设范围内调节发电机2的输出功率包括：

当微电网的发电量大于微电网的用电量，且交换功率大于发电机2的最大可突变功率时，控制发电机2在上述预设范围内减小输出功率；当微电网的发电量小于微电网的用电量，且交换功率大于发电机2的最大可突变功率时，控制发电机2在上述预设范围内提高输出功率。

具体地，上述预设范围为P3≤P≤P1-P2，其中P3为发电机2保证高效运行时的最低功率。例如，通常设定P3=50%P1。

以下通过一种微电网为例具体说明本实施例中微电网的控制方法。

例如，该微电网包括微电源和负载，微电源包括与负载连接的发电机和其他微电源，其中其他微电源包括储能系统和可再生能源发电系统，可再生能源发电系统为光伏发电系统，当然可再生能源发电系统也可以为风力发电系统等。该发电机的额定功率为160KW，该发电机的最大可突变功率为其额定功率的20%，即该发电机可以在32KW的范围内进行输出功率提升的突变或输出功率降低的突变；为了保证发电机高效工作，该发电机的输出功率不能低于其额定功率的50%。如图3所示，微电网的控制方法包括：步骤201、判断发电机的输出功率是否在预设范围内，即将发电机的输出功率控制在160KW×50%～160KW×80%之间，也就是80KW～128KW之间，若否，则进入步骤202，若是，则进入步骤203；步骤202、调节发电机的输出功率至预设范围内，之后进入步骤203；步骤203、判断微电网与外部电网之间的交换功率是否大于发电机的最大可突变功率，若否，则维持该状态，当外部电网发生故障时可以直接进入步骤204、将微电网从并网运行转换为孤网运行，若是，则进入步骤205；步骤205、判断微电网的发电量与负载用电量之间的差值为正或为负，若差值为正，则进入步骤206，若差值为负，则进入步骤207；步骤206、判断储能系统的充电率是否小于或等于90%，若是，表示储能系统具有储能的能力，则进入步骤208，若否，则进入步骤209；步骤208、储能系统进行储能充电，当储能系统的充电率大于90%时交换功率仍大于发电机的最大可突变功率，则储能系统停止充电，减小光伏发电系统的输出功率，如果光伏发电系统的调节能力仍无法满足交换功率的要求，则在上述预设范围内减小发电机的输出功率，直到调节至交换功率小于或等于发电机的最大可突变功率，则可以保持该状态，当外部电网发生故障时可以直接进入步骤204转换为孤网运行；步骤209、减小光伏发电系统的输出功率，如果光伏发电系统的调节能力仍无法满足交换功率的要求，则在上述预设范围内减小发电机的输出功率，直到调节至交换功率小于或等于发电机的最大可突变功率，则可以保持该状态，当外部电网发生故障时可以直接进入步骤204；步骤207、判断储能系统的充电率是否大于或等于20%，若是，则进入步骤210，若否，则进入步骤211；步骤210、储能系统进行放电，当储能系统的充电率小于或等于20%时交换功率仍大于发电机的最大可突变功率，则储能系统停止放电，在上述预设范围内提高发电机的输出功率，直到调节至交换功率小于或等于发电机的最大可突变功率，则可以保持该状态，当外部电网发生故障时可以直接进入步骤204转换为孤网运行；步骤211、增大光伏发电系统的输出功率，如果光伏发电系统的调节能力仍无法满足交换功率的要求，则在上述预设范围内减小提高发电机的输出功率，直到调节至交换功率小于或等于发电机的最大可突变功率，则可以保持该状态，当外部电网发生故障时可以直接进入步骤204。

本实施例中微电网的控制方法，通过控制发电机的输出功率在预设范围内，以及控制微电网与外部电网之间的交换功率小于或等于发电机的最大可突变功率，使得在微电网转换到孤网运行时，发电机能够在其可承受的范围内进行功率突变以支持微电网的负载能够正常工作，无需断开微电网中的负载，从而避免了负载突然断开时对微电网造成的冲击。另外，传统的微电网需要对负载按照重要程度进行划分，当微电网切换到孤网运行时，需要优先断开不重要的负载，以保证重要负载正常工作，而本实施例中微电网的控制方法，利用了发电机能够进行功率突变的特性，能够保证交换功率始终在发电机的功率突变范围内，从而在微电网转换到孤网运行时，无需断开微电网中的负载，从而无需根据负载的重要程度对微电网的结构进行对应设置，使得微电网的结构更加简单，且稳定性更好。

如图4所示，本发明实施例提供一种微电网控制装置，该微电网的微电源包括发电机和其他微电源，该微电网控制装置包括：第一功率控制模块41，用于控制上述发电机的输出功率在预设范围内，上述预设范围为P≤P1-P2，其中P为上述发电机的输出功率，P1为上述发电机的额定功率，P2为上述发电机的最大可突变功率；第二功率控制模块42，用于当该微电网与外部电网之间的交换功率大于上述发电机的最大可突变功率时，调节上述其他微电源的输出功率和/或在上述预设范围内调节上述发电机的输出功率，使上述交换功率小于或等于上述发电机的最大可突变功率。

上述第二功率控制模块42具体用于：当上述微电网的发电量大于上述微电网的用电量，且上述交换功率大于上述发电机的最大可突变功率时，控制上述其他微电源进行储能充电或减小输出功率；当上述微电网的发电量小于上述微电网的用电量，且上述交换功率大于上述发电机的最大可突变功率时，控制上述其他微电源提高输出功率。

上述第二功率控制模块具体42用于：当上述微电网的发电量大于微电网的用电量，且上述交换功率大于上述发电机的最大可突变功率时，控制上述发电机在上述预设范围内减小输出功率；当上述微电网的发电量小于上述微电网的用电量，且上述交换功率大于上述发电机的最大可突变功率时，控制上述发电机在上述预设范围内提高输出功率。

具体地，上述预设范围为P3≤P≤P1-P2，其中P3为上述发电机保证高效运行时的最低功率。

该微电网控制装置具体的控制方法、原理和工作过程与上述实施例相同，在此不再赘述。

本实施例中微电网的微电网控制装置，通过控制发电机的输出功率在预设范围内，以及控制微电网与外部电网之间的交换功率小于或等于发电机的最大可突变功率，使得在微电网转换到孤网运行时，发电机能够在其可承受的范围内进行功率突变以支持微电网的负载能够正常工作，无需断开微电网中的负载，从而避免了负载突然断开时对微电网造成的冲击。另外，传统的微电网需要对负载按照重要程度进行划分，当微电网切换到孤网运行时，需要优先断开不重要的负载，以保证重要负载正常工作，而本实施例中的微电网控制装置，利用了发电机能够进行功率突变的特性，能够保证交换功率始终在发电机的功率突变范围内，从而在微电网转换到孤网运行时，无需断开微电网中的负载，从而无需根据负载的重要程度对微电网的结构进行对应设置，使得微电网的结构更加简单，且稳定性更好。

如图5所示，本发明实施例提供一种微电网，包括微电源和负载1，上述微电源包括与上述负载1连接的发电机2和其他微电源3，还包括：上述的微电网控制装置4，上述微电网控制装置4连接于上述发电机2和上述其他微电源3。

具体地，上述发电机可以为蒸汽轮机、内燃机或燃气轮机。

本实施例中微电网具体的控制方法、原理和工作过程与上述实施例相同，在此不再赘述。

本实施例中微电网的微电网，通过控制发电机的输出功率在预设范围内，以及控制微电网与外部电网之间的交换功率小于或等于发电机的最大可突变功率，使得在微电网转换到孤网运行时，发电机能够在其可承受的范围内进行功率突变以支持微电网的负载能够正常工作，无需断开微电网中的负载，从而避免了负载突然断开时对微电网造成的冲击。另外，传统的微电网需要对负载按照重要程度进行划分，当微电网切换到孤网运行时，需要优先断开不重要的负载，以保证重要负载正常工作，而本实施例中的微电网，利用了发电机能够进行功率突变的特性，能够保证交换功率始终在发电机的功率突变范围内，从而在微电网转换到孤网运行时，无需断开微电网中的负载，从而无需根据负载的重要程度对微电网的结构进行对应设置，使得微电网的结构更加简单，且稳定性更好。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种微电网的控制方法，所述微电网的微电源包括发电机和其他微电源，其特征在于，所述微电网的控制方法包括：

控制所述发电机的输出功率在预设范围内，所述预设范围为P≤P1-P2，其中P为所述发电机的输出功率，P1为所述发电机的额定功率，P2为所述发电机的最大可突变功率；所述发电机的最大可突变功率是指发电机的输出功率突变时可承受的最大突变值，在最大可突变功率范围内，发电机可以进行输出功率提升的突变或输出功率降低的突变，根据发电机的不同，其最大可突变功率也不同；

当所述微电网与外部电网之间的交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，调节所述其他微电源的输出功率和/或在所述预设范围内调节所述发电机的输出功率，使所述交换功率小于或等于所述发电机的最大可突变功率。

2.根据权利要求1所述的微电网的控制方法，其特征在于，

所述调节所述其他微电源的输出功率包括：

当所述微电网的发电量大于所述微电网的用电量，且所述交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，控制所述其他微电源进行储能充电或减小输出功率；

当所述微电网的发电量小于所述微电网的用电量，且所述交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，控制所述其他微电源提高输出功率。

3.根据权利要求1所述的微电网的控制方法，其特征在于，

所述在所述预设范围内调节所述发电机的输出功率包括：

当所述微电网的发电量大于所述微电网的用电量，且所述交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，控制所述发电机在所述预设范围内减小输出功率；

当所述微电网的发电量小于所述微电网的用电量，且所述交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，控制所述发电机在所述预设范围内提高输出功率。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的微电网的控制方法，其特征在于，

所述预设范围为P3≤P≤P1-P2，其中P3为所述发电机保证高效运行时的最低功率。

5.一种微电网控制装置，所述微电网的微电源包括发电机和其他微电源，其特征在于，所述微电网控制装置包括：

第一功率控制模块，用于控制所述发电机的输出功率在预设范围内，所述预设范围为P≤P1-P2，其中P为所述发电机的输出功率，P1为所述发电机的额定功率，P2为所述发电机的最大可突变功率；所述发电机的最大可突变功率是指发电机的输出功率突变时可承受的最大突变值，在最大可突变功率范围内，发电机可以进行输出功率提升的突变或输出功率降低的突变，根据发电机的不同，其最大可突变功率也不同；

第二功率控制模块，用于当所述微电网与外部电网之间的交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，调节所述其他微电源的输出功率和/或在所述预设范围内调节所述发电机的输出功率，使所述交换功率小于或等于所述发电机的最大可突变功率。

6.根据权利要求5所述的微电网控制装置，其特征在于，

所述第二功率控制模块具体用于：

当所述微电网的发电量大于所述微电网的用电量，且所述交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，控制所述其他微电源进行储能充电或减小输出功率；

当所述微电网的发电量小于所述微电网的用电量，且所述交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，控制所述其他微电源提高输出功率。

7.根据权利要求5所述的微电网控制装置，其特征在于，

所述第二功率控制模块具体用于：

当所述微电网的发电量大于所述微电网的用电量，且所述交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，控制所述发电机在所述预设范围内减小输出功率；

当所述微电网的发电量小于所述微电网的用电量，且所述交换功率大于所述发电机的最大可突变功率时，控制所述发电机在所述预设范围内提高输出功率。

8.根据权利要求5至7中任意一项所述的微电网控制装置，其特征在于，

所述预设范围为P3≤P≤P1-P2，其中P3为所述发电机保证高效运行时的最低功率。

9.一种微电网，包括微电源和负载，所述微电源包括与所述负载连接的发电机和其他微电源，其特征在于，还包括：

如权利要求5至8中任意一项所述的微电网控制装置，所述微电网控制装置连接于所述发电机和所述其他微电源。

10.根据权利要求9所述的微电网，其特征在于，

所述发电机为蒸汽轮机、内燃机或燃气轮机。