CN104617596A - 考虑时序配合的微电网从并网平滑切换至离网的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑时序配合的微电网从并网平滑切换至离网的控制方法，首先，确定了研究对象的拓扑结构，即包含风电、光伏发电、储能以及负荷等的微电网结构。其次，确定微电网中各个分布式电源的控制方式，尤其是微电网中储能系统的控制方式。再次，微电网中储能系统不断调整微电网与配电网之间联络线上的有功功率和无功功率，以满足微电网离网条件，为微电网离网做好前期准备。最后，采用时序先后配合的方式完成微电网从并网平滑切换至离网。本发明的考虑时序配合的微电网从并网平滑切换至离网的控制方法，给出了微电网从并网切换至离网的时序配合关系和操作步骤，可实现微电网从离网到并网的平滑切换，具有很好的工程实用价值和指导意义。

Description

考虑时序配合的微电网从并网平滑切换至离网的控制方法

技术领域

本发明涉及新能源发电中微电网控制技术领域，具体是一种考虑时序配合的微电网从并网平滑切换至离网的控制方法。

背景技术

当今社会，能源、环境越来越受到关注，与此同时，新能源分布式发电技术也得到了迅猛发展。微电网作为新能源发电的重要形式，对整合各种分布式电源的具有重要作用。一般地，微电网主要包括分布式电源、储能系统和负荷等，可构成自治供电区域，具有并网和离网两种典型的运行模式。其中，前者是指系统与大电网联网运行，后者是指与大电网断开独立运行。微电网具有较高的可控性和灵活性。并网平滑切换至离网是微电网从联网状态过渡到孤岛状态的关键方法。国内外学者对此也展开了较多研究，并将其列为支撑微电网发展的重要技术之一。

传统的微电网从并网平滑切换至离网的控制方法主要包括对等控制方法和主从控制方法两大类。其中，对等控制方法虽然具有保持离网和并网两种模式下微电源控制策略不变的优点，但由于其属于有差调节，在切换过程中存在同步并网问题，可能会因电压和频率偏离额定值而产生较大冲击，不利于微电网从并网平滑切换至离网。主从控制方法为微电网控制模式的平滑切换提供了较新的思路，但也存在切换冲击甚至切换失败的问题。

综上，传统的微电网从并网切换至离网的控制方法中，主要关注微电网中微电源控制模式间的切换，其共同假设是控制模式切换与并网点开关物理状态切换同时完成，并未考虑二者切换不同步可能引起的暂态冲击甚至切换失败，而对于两种切换之间的时序配合更鲜有提及，即目前没有一种考虑时序配合的微电网从并网切换至离网的控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种考虑时序配合的微电网从并网平滑切换至离网的控制方法，在考虑控制模式切换和物理状态切换存在的时序先后的基础上，给出了微电网从并网切换至离网的实现步骤，实现了微电网从并网到离网的平滑切换，切换过程几乎没有冲击。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

考虑时序配合的微电网从并网平滑切换至离网的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、确定微电网拓扑，且微电网处于并网运行状态，即并网点开关是闭合的；微电网中，光伏发电和风力发电均采用最大功率跟踪控制方式；储能系统作为微电网的主电源，微电网并网运行时，储能系统采用恒功率控制方式即PQ控制；微电网离网运行时，储能系统采用恒压恒频控制方式即VF控制；

(2)、储能系统调整微电网与配电网之间的联络线上的功率大小，使得微电网与配电网之间的功率交互较小，如下式所示：

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{pcc}}\≤P_{\mathrm{lim\; it}}\\ Q_{\mathrm{pcc}}\≤Q_{\mathrm{lim\; it}}\end{array}\right.---\left(1\right)$

公式(1)中，P_pcc、Q_pcc分别为微电网与配电网之间的联络线上的有功功率和无功功率；P_limit、Q_limit分别为控制联络线上有功功率和无功功率满足的阈值，一般而言，为减少暂态冲击，可设，P_limit＝1kW，Q_limit＝1kvar；

(3)、确定微电网中控制模式切换所需要的时间T_c与物理状态切换所需要的时间T_p之间的大小关系，其中，控制模式切换是指微电网中储能系统的控制方式从VF控制切换到PQ控制，T_c是软件控制所消耗的时间；物理状态切换是指微电网中并网点开关从断开切换到闭合状态，T_p是开关机械动作所消耗的时间；

(4)、给出时序配合准则，采用时序先后配合的方式实现微电网从并网平滑切换至离网的控制，过程如下：

(4-1)、当T_c≥T_p时，先使得控制模式从PQ控制切换至VF控制，待控制模式切换完成后，再让并网点开关从闭合切换至断开；

(4-2)、当T_c<T_p时，先让并网点开关从闭合切换至断开，待并网点开关完全断开后，再使得控制模式从PQ控制切换至VF控制。

本发明提出的考虑时序配合的微电网从离网平滑切换至并网的控制方法，其优点是：首先，确定了研究对象的拓扑结构，即包含风电、光伏发电、储能以及负荷等的微电网结构，具有典型的代表性。其次，确定微电网中各个分布式电源的控制方式，尤其是微电网中储能系统的控制方式，其中光伏发电和风力发电均采用最大功率跟踪控制方式；储能系统作为微电网的主电源。微电网并网运行时，储能系统采用恒功率控制方式(PQ控制)，可保障微电网可靠运行；微电网离网运行时，储能系统采用恒压恒频控制方式(VF控制)。再次，微电网中储能系统不断调整微电网与配电网之间联络线上的功率大小，以达到微电网离网条件，为微电网离网做好前期准备。最后，采用时序先后配合的方式完成微电网从并网平滑切换至离网，比单独考虑控制模式切换更加具有实际意义。本发明考虑时序配合的微电网从并网平滑切换至离网的控制方法，给出了微电网从并网切换至离网的时序配合关系和操作步骤，可实现微电网从并网到离网的平滑切换，具有很好的工程实用价值。

附图说明

图1为本发明提出的控制方法的研究对象即一个典型微电网拓扑结构。

图2为本发明提出的控制方法中涉及的控制框图，即微电网中储能系统调整微电网与配电网之间联络线上的有功功率和无功功率的控制框图。

具体实施方式

本发明提出的考虑时序配合的微电网从并网平滑切换至离网的控制方法，包括以下步骤：

(1)、确定微电网拓扑，微电网的典型拓扑结构如附图1所示；微电网处于并网运行状态，即并网点开关是闭合的；微电网中，光伏发电和风力发电均采用最大功率跟踪控制方式；储能系统作为微电网的主电源。微电网并网运行时，储能系统采用恒功率控制方式即PQ控制；微电网离网运行时，储能系统采用恒压恒频控制方式即VF控制；

(2)、储能系统调整微电网与配电网之间的联络线上的功率大小，使得微电网与配电网之间的功率交互较小，如下式所示：

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{pcc}}\&le;P_{\mathrm{lim\; it}}\\ Q_{\mathrm{pcc}}\&le;Q_{\mathrm{lim\; it}}\end{array}\right.---\left(2\right)$

公式(2)中，P_pcc、Q_pcc分别为微电网与配电网之间的联络线上的有功功率和无功功率；P_limit、Q_limit分别为控制联络线上有功功率和无功功率满足的阈值，一般而言，为减少暂态冲击，可设，P_limit＝1kW，Q_limit＝1kvar；其中，储能系统调整联络线上的功率大小的控制框图如附图2所示。

(3)、确定微电网中控制模式切换所需要的时间T_c与物理状态切换所需要的时间T_p之间的大小关系，其中，控制模式切换是指微电网中储能系统的控制方式从VF控制切换到PQ控制，T_c主要是软件控制所消耗的时间；物理状态切换是指微电网中并网点开关从断开切换到闭合状态，T_p主要是开关机械动作所消耗的时间；

(4)、给出时序配合准则，采用时序先后配合的方式实现微电网从并网平滑切换至离网的控制，过程如下：

(4-1)、当T_c≥T_p时，先使得控制模式从PQ控制切换至VF控制，待控制模式切换完成后，再让并网点开关从闭合切换至断开；

(4-2)、当T_c<T_p时，先让并网点开关从闭合切换至断开，待并网点开关完全断开后，再使得控制模式从PQ控制切换至VF控制。

综上所述，本发明的考虑时序配合的微电网从并网平滑切换至离网的控制方法给出了微电网从并网切换至离网的时序配合关系和操作步骤，可实现微电网从离网到并网的平滑切换，具有很好的工程实用价值。

Claims (1)

1.考虑时序配合的微电网从并网平滑切换至离网的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、确定微电网拓扑，且微电网处于并网运行状态，即并网点开关是闭合的；微电网中，光伏发电和风力发电均采用最大功率跟踪控制方式；储能系统作为微电网的主电源，微电网并网运行时，储能系统采用恒功率控制方式即PQ控制；微电网离网运行时，储能系统采用恒压恒频控制方式即VF控制；

(2)、储能系统调整微电网与配电网之间的联络线上的功率大小，使得微电网与配电网之间的功率交互较小，如下式所示：

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{pcc}}\&le;P_{\mathrm{limit}}\\ Q_{\mathrm{pcc}}\&le;Q_{\mathrm{limit}}\end{array}\right.---\left(1\right)$

公式(1)中，P_pcc、Q_pcc分别为微电网与配电网之间的联络线上的有功功率和无功功率；P_limit、Q_limit分别为控制联络线上有功功率和无功功率满足的阈值，一般而言，为减少暂态冲击，可设，P_limit＝1kW，Q_limit＝1kvar；

(3)、确定微电网中控制模式切换所需要的时间T_c与物理状态切换所需要的时间T_p之间的大小关系，其中，控制模式切换是指微电网中储能系统的控制方式从VF控制切换到PQ控制，T_c是软件控制所消耗的时间；物理状态切换是指微电网中并网点开关从断开切换到闭合状态，T_p是开关机械动作所消耗的时间；

(4)、给出时序配合准则，采用时序先后配合的方式实现微电网从并网平滑切换至离网的控制，过程如下：

(4-1)、当T_c≥T_p时，先使得控制模式从PQ控制切换至VF控制，待控制模式切换完成后，再让并网点开关从闭合切换至断开；

(4-2)、当T_c<T_p时，先让并网点开关从闭合切换至断开，待并网点开关完全断开后，再使得控制模式从PQ控制切换至VF控制。