CN104201699A - 基于储能变流器的微网公共连接点功率自动跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于储能变流器的微网公共连接点功率自动跟踪方法，先规定微电网系统中各处的功率正方向，根据公共点的功率平衡建立功率模型，其中，公共点的功率有一取值范围，当超出该取值范围的时候启动储能变流器调节微网公共连接点功率的功能，根据平衡式计算储能变流器的输出功率，输出结果低通滤波后下发到储能系统的能量型系统的充放电控制系统中，输出结果减去低通滤波后的结果下发到储能系统的功率型系统的充放电控制系统中。本发明对微网公共连接点处的功率进行自动跟踪，保证了公共连接点处的功率维持在配网调度可容忍的范围内，提高配网的稳定性，降低高分布式能源渗透率地区的配网调度自动化难度。

Description

基于储能变流器的微网公共连接点功率自动跟踪方法

技术领域

本发明涉及电力电子变频器技术领域，具体涉及一种基于储能变流器的微网公共连接点功率自动跟踪方法。

背景技术

微电网作为超高压、远距离、大电网供电模式的补充，代表着电力系统新的发展方向。当含分布式能源的微电网与大电网并列运行时，微电网内部的负荷由微网内的分布式能源和大电网联合提供。当分布式能源出力大于微网内负载时，微网向大电网发出功率，当分布式能源出力小于微网内负载时，微网从大电网吸收功率。由于负载的波动性，以及分布式能源固有的间歇性和波动性等缺点，导致微电网和大电网的公共连接点处功率波动范围大，给电力系统调度、配电网稳定运行和分布式能源的利用效率带来较大影响。因此，对微网和大电网公共连接点处的功率进行有效管理是十分必要的。

发明内容

为了克服现有的技术的不足,本发明提供基于储能变流器的微网公共连接点功率自动跟踪方法。

本发明技术方案如下所述：

基于储能变流器的微网公共连接点功率自动跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤，

1)规定微电网系统各处的功率正方向，功率方向以分布式发电系统功率流向大电网为正；

2)根据微电网内各点的实际功率和公共连接点的功率期望计算微网系统公共连接点处的功率，计算公式为：

$P_{\mathrm{PCC}}=(\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{P}_i+\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{i\_S})-P_{\mathrm{Load}}---\left(1\right)$

式中P_i为分布式能源向电网的输出功率，P_{i_S}为储能系统向电网的输出功率，P_PCC为公共连接点向电网的输出功率，P_Load为流入微电网内负载的功率；

3)P_PCC的取值范围是：P_PCCmin≤P_PCC≤P_PCCmax，此时可使公共连接点的功率保持在配网可接受的潮流范围内，P_PCCmin和P_PCCmax为由配网潮流计算得到的最小门槛值和最大门槛值，当P_PCC的波动超过上述限定门槛时，需要调节微网内的储能元件的输出功率以平抑微网公共连接点处的功率；

4)储能变流器在调节微网公共连接点功率的启动和退出采用滞环控制，当P_PCC<P_PCCmin或P_PCC>P_PCCmax时，启动储能变流器调节微网公共连接点功率的功能，调节后的P_PCC由下式得到：

$P_{\mathrm{PCC}}^{*}=P_{\mathrm{PCC}\min }+k\&times;(P_{\mathrm{PCC}\max }-P_{\mathrm{PCC}\min })---\left(2\right)$

5)根据步骤2)中的式(1)和步骤4)中的式(2)，计算储能变流器的输出功率：

$\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{i\_S}=P_{\mathrm{PCC}\min }+k\&times;(P_{\mathrm{PCC}\max }-P_{\mathrm{PCC}\min })-\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_i+P_{\mathrm{Load}}$

$\left(3\right)$

6)对步骤5)中的式(3)的输出结果进行低通滤波，低通滤波的结果下发到储能系统的能量型系统的充放电控制系统中，将式(3)的输出结果减去低通滤波后的结果下发到储能系统的功率型系统的充放电控制系统中。

根据上述结构的本发明，其有益效果在于，对微网公共连接点处的功率进行自动跟踪，保证了公共连接点处的功率维持在配网调度可容忍的范围内，提高配网的稳定性，降低高分布式能源渗透率地区的配网调度自动化难度。

附图说明

图1为本发明实施例的流程图；

图2为微电网运行拓扑结构示意图。

在图中，1、微电网；2、公共连接点；3、电网；4、负载；5、分布式发电电源；6、分布式能源1；7、分布式能源N；8、储能系统1；9、储能系统M。

具体实施方式

下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：

图1为基于储能变流器的微电网公共接点功率自动跟踪方法流程图。根据此流程图为原理得到，本发明的基于储能变流器的微网公共连接点功率自动跟踪方法，包括以下步骤：

1)图2为微电网运行拓扑结构示意图，规定微电网1各处的功率正方向，统一规定功率方向以分布式发电系统功率流向电网3的方向为为正方向，如图1中的箭头所示；

2)根据微电网1内各点的实际功率和公共连接点的功率期望计算微网系统公共连接点处的功率，计算公式为：

$P_{\mathrm{PCC}}=(\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_i+\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{i\_S})-P_{\mathrm{Load}}---\left(1\right)$

式中P_i为分布式能源i向电网的输出功率，P_{i_S}为储能系统i向电网的输出功率，P_PCC为公共连接点2向电网的输出功率，P_Load为流入微电网内负载4的功率，分布式能源1标记为6，分布式能源N标记为7，储能系统1标记为8，储能系统M标记为9；

3)为了保持公共连接点的功率保持在配网可接受的潮流范围内，P_PCC需保持在一个可接受的范围内：P_PCCmin≤P_PCC≤P_PCCmax。P_PCCmin和P_PCCmax的设定不可超过由配网潮流计算得到最小和最大功率范围。当P_PCC的波动超过通过上述限定门槛时，需要调节微网内的储能元件的输出功率以平抑微网公共连接点处的功率；

4)为了保持微网的控制稳定，防止储能变流器的频繁投切，储能变流器在调节微网公共连接点功率的启动和退出采用滞环控制，

当P_PCC<P_PCCmin或P_PCC>P_PCCmax时，启动储能变流器调节微网公共连接点功率的功能，调节后的P_PCC由式(2)计算得到：

$P_{\mathrm{PCC}}^{*}=P_{\mathrm{PCC}\min }+k\&times;(P_{\mathrm{PCC}\max }-P_{\mathrm{PCC}\min })---\left(2\right)$

5)根据步骤2)中的式(1)和步骤4)中的式(2)，计算储能变流器的输出功率，

$\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{i\_S}=P_{\mathrm{PCC}\min }+k\&times;(P_{\mathrm{PCC}\max }-P_{\mathrm{PCC}\min })-\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_i+P_{\mathrm{Load}}---\left(3\right)$

6)按照储能元件的充放电特性，可将储能元件分功率型和能量型。在常用的储能元件中，超级电容为典型的功率型储能元件，磷酸铁锂为典型的能量型储能元件。功率型充放电功率大，容量小；能量型充放电功率相对小，容量大。对步骤5)中的式(3)的输出结果进行低通滤波，低通滤波的结果下发到储能系统的能量型系统的充放电控制系统中，将式(3)的输出结果减去低通滤波后的结果下发到储能系统的功率型系统的充放电控制系统中。

以超级电容和磷酸铁锂电池对步骤6)进行详细说明。步骤5)计算得到的储能变流器输出结果进行截止频率为50Hz的低通滤波。滤波得到的结果作为磷酸铁锂电池的输出期望。步骤5)计算得到的储能变流器输出结果减去低通滤波后的结果作为超级电容的输出期望，以满足充放电功率的快速性和持续性的要求。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.基于储能变流器的微网公共连接点功率自动跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤，

1)规定微电网系统各处的功率正方向，功率方向以分布式发电系统功率流向大电网为正；

2)根据微电网内各点的实际功率和公共连接点的功率期望计算微网系统公共连接点处的功率，计算公式为：

$P_{\mathrm{PCC}}=(\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_i+\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{i\_S})-P_{\mathrm{Load}}---\left(1\right)$

式中P_i为分布式能源向电网的输出功率，P_{i_S}为储能系统向电网的输出功率，P_PCC为公共连接点向电网的输出功率，P_Load为流入微电网内负载的功率；

3)P_PCC的取值范围是：P_PCCmin≤P_PCC≤P_PCCmax，此时可使公共连接点的功率保持在配网可接受的潮流范围内，P_PCCmin和P_PCCmax为由配网潮流计算得到的最小门槛值和最大门槛值，当P_PCC的波动超过上述限定门槛时，需要调节微网内的储能元件的输出功率以平抑微网公共连接点处的功率；

4)储能变流器在调节微网公共连接点功率的启动和退出采用滞环控制，当P_PCC<P_PCCmin或P_PCC>P_PCCmax时，启动储能变流器调节微网公共连接点功率的功能，调节后的P_PCC由下式得到：

$P_{\mathrm{PCC}}^{*}=P_{\mathrm{PCC}\min }+k\&times;(P_{\mathrm{PCC}\max }-P_{\mathrm{PCC}\min })---\left(2\right)$

5)根据步骤2)中的式(1)和步骤4)中的式(2)，计算储能变流器的输出功率：

$\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{i\_S}=P_{\mathrm{PCC}\min }+k\&times;(P_{\mathrm{PCC}\max }-P_{\mathrm{PCC}\min })-\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_i+P_{\mathrm{Load}}---\left(3\right)$

6)对步骤5)中的式(3)的输出结果进行低通滤波，低通滤波的结果下发到储能系统的能量型系统的充放电控制系统中，将式(3)的输出结果减去低通滤波后的结果下发到储能系统的功率型系统的充放电控制系统中。