CN104716660B - 分布式电源嵌套协同控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式电源嵌套协同控制方法，其通过储能系统外嵌套分布式电源系统实现功率补偿，同时通过V/F调节储能系统来实现对分布式电源系统的快速调节，以及通过V/F、P/Q内嵌套协同调节分布式电源系统的输出。该嵌套协同控制方法实现了功率的动态调节，平稳输出功率，提高了电能质量。
Description
技术领域
本发明涉及能源系统的控制技术，具体涉及分布式电源的控制技术。
背景技术
随着日益增长的物质文化需要以及传统能源的枯竭，开辟新型再生能源迫在眉睫。分布式能源能很好的解决能源需求矛盾。虽然分布式电源系统容量小，影响电网的稳定运行，但由于小电网控制灵活，能便捷的处理输出功率的平衡与优化，简易实现能量管理。
近年来，研发人员在分布式能源系统的控制领域取得了不少的成就，其中如，V/F或P/Q调节的单一控制，受特定分布式能源的特征限制；传统分布式电网系统的模型研究，在输出功率的平衡协调与优化存在诸多缺陷等。
发明内容
针对现有分布式能源系统控制技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于V/F、P/Q内嵌套、储能系统外嵌套的分布式电源嵌套协同控制方法，以此来提高电网运行的稳定性，控制的灵活性，能量管理的便捷性，以及最优化平衡电网的输出功率。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种分布式电源嵌套协同控制方法，所述控制方法通过储能系统外嵌套分布式电源系统实现功率补偿，同时通过V/F调节储能系统来实现对分布式电源系统的快速调节，以及通过V/F、P/Q内嵌套协同调节分布式电源系统的输出。
在本发明的一个优选实施例中，所述方法中通过V/F调节储能系统时，对应的储能系统只采用V/F调节，且利用电压、频率偏差变化量控制储能系统输出反馈功率。
进一步的，在进行控制时，电压频率变化量输入储能系统，调配储能系统释放功率，同时控制回零电路进入待命状态，且控制系统迭代搜寻备用补充电源，及时充电；储能系统在完成功率调节后，进行储能快速回零，并由备用电源实施充电。
在本发明的另一个优选实施例中，所述方法中通过V/F、P/Q内嵌套协同调节时，以反馈功率与分布式电源系统初始功率的合功率实现系统协调控制，同时以P/Q调节为主，仅辅助调取V/F内嵌套。
本发明提供的方案具有如下优点：
1)实现了分布式电源系统多控制方式的嵌套智能调节；
2)引进储能系统的V/F控制，解决了分布式电源输出参数对电网系统污染，实现了系统的调度平衡和优化。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明实例中分布式能源系统嵌套控制结构图；
图2为本发明实例中电源PQ/VF转换控制系统示意图；
图3为本发明实例中协同控制效果图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
本发明提供的分布式电源嵌套协同控制方法，其主要基于以下两个方面实现：
(1)通过V/F调节储能系统实现对分布式电源系统的快速调节；
(2).通过V/F、P/Q内嵌套协同调节分布式电源系统输出，储能系统外嵌套分布式电源系统实现功率补偿。
具体的，在通过V/F调节储能系统实现对分布式电源系统的快速调节时，储能系统控制只采用V/F调节，且利用电压、频率偏差控制储能系统输出反馈功率。
其中，采用电压频率控制储能系统能很好处理储能系统快速响应要求，由电压频率误差变化量控制储能系统输出调节变化功率。电压频率变化量输入储能系统，调配储能系统释放功率，同时控制相应的回零电路进入待命状态，且控制系统迭代搜寻备用补充电源，及时充电；
再者，储能系统完成功率调节，增加的回零电路实现储能快速回零，备用电源实施充电保证系统最大备用容量。
本方案在V/F、P/Q内嵌套协同调节分布式电源系统输出，且由储能系统外嵌套分布式电源系统实现功率补偿时，该双重嵌套以反馈功率与分布式电源系统初始功率的合功率实现系统协调控制，并以P/Q调节为主，仅辅助调取V/F内嵌套。
其中，系统协调控制的具体理如下：
P＝P0+ΔPref
Q＝Q0+ΔQref
其中：ΔPref为储能系统调配输出变化有功功率，P0为初始调度有功功率，P为迭代后最终输出有功功率；ΔQref为储能系统调配输出变化无功功率，Q0为初始调度无功功率，Q为迭代后最终输出无功功率；ΔPref、ΔQref由PID调节单元实现。
针对上述原理方案，以下通过一具体应用实例来进一步的说明。
参见图1，其所示为本实例中分布式能源系统嵌套控制结构图。由图可知，该控制方案主要由若干就地管理系统、若干储能系统、集中控制系统、分布式电源控制系统以及电网系统相配合构成。
其中，集中控制系统通过V/F调节方案控制一组就地管理系统和储能系统，该组就地管理系统和储能系统连接至电网系统。
同时，集中控制系统通过V/F、P/Q内嵌套协同调节控制连接其它组的就地管理系统和储能系统，并连接至分布式电源控制系统。而分布式电源控制系统分别连接储能系统以及电网系统。
该控制结构中，分布式电源主要包括风力发电系统、光伏发电系统、垃圾能源系统、潮汐发电系统等；
储能系统包括飞轮储能系统、抽水蓄能系统、蓄电池储能系统；
分布式电源网系统与电网系统联网运行配置坚强的系统保护措施，如电力安稳装置、谐波抑制装置、低电压穿越保护装置等；
各组成部分之间的通信通道以光纤通信、同轴电缆为主，单能源体与就地控制系统反馈通信。
参照图2，其所示为本实例中电源PQ/VF转换控制系统示意图。
由图可知，在该电源PQ/VF转换控制系统中，V/F、P/Q调节双向切换运行，切换控制系统通过同期快切单元，匹配实现V、F，P、Q，协调控制，实现是V/F、P/Q独立运行；
同时，本切换控制系统通过PID调节器主要实现参数之间的调配及转换，
电流控制回路由功率控制回路决定，实现：
P＝P0+ΔPref；
Q＝Q0+ΔQref；
功率调节。
参见图2，本实例进行分布式电源协同控制的过程如下：
以储能系统为蓄电池系统，分布式电源系统为光伏电源系统、风力发电系统的情况进行具体说明。
条件1：闭锁蓄电池系统，分布电源系统实现P/Q调节；
条件2：蓄电池系统工作，分布电源实现P/Q调节；
条件3：蓄电池系统工作，分布电源实现V/F、P/Q协同控制；
通过上述的电源PQ/VF转换控制系统实现同期捕捉及快速切换功能。
三种运行条件下，系统联网运行10秒后转入孤网运行，孤网运行90秒后甩负荷运行，在150秒后负荷恢复。
从图3可以看出，本实施例中，分布系统转入孤网运行后，条件3状况下，频率下降波动不大，且能迅速恢复到频率误差范围，在甩负荷后，频率上升也在控制范围之内，且恢复正常状态的速度快，且频率波动范围小。相比没有储能系统的外嵌调节及单一控制方式调节有明显优势。
由上述实例可知，本发明提供的方案能够实现电网系统频率波动范围更小，对电网污染程度大为减小。储能系统V/F调节系统的投入，能明显改善系统的控制效果，分布电源实现V/F、P/Q协同控制，避免了系统单一调节缺陷，系统结构得到了优化，且能快速达到系统的平衡，电网运行更稳定。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种分布式电源嵌套协同控制方法，其特征在于，所述控制方法通过储能系统外嵌套分布式电源系统实现功率补偿，同时通过V/F调节储能系统来实现对分布式电源系统的快速调节，以及通过V/F、P/Q内嵌套协同调节分布式电源系统的输出，在储能系统闭锁，分布式电源工作或储能系统充电，分布式电源工作情况下，P/Q、V/F嵌套协同控制策略以P/Q调节为主，在储能系统放电，分布式电源工作情况下，P/Q、V/F嵌套协同控制策略以P/Q与V/F配合调节，V/F调节储能系统时，对应的储能系统只采用V/F调节，且利用电压、频率偏差变化量控制储能系统输出反馈功率。
2.根据权利要求1所述的一种分布式电源嵌套协同控制方法，其特征在于，在进行控制时，电压频率变化量输入储能系统，调配储能系统释放功率，同时控制回零电路进入待命状态，且控制系统迭代搜寻备用补充电源，及时充电；储能系统在完成功率调节后，进行储能快速回零，并由备用电源实施充电。
3.根据权利要求1所述的一种分布式电源嵌套协同控制方法，其特征在于，所述方法中通过V/F、P/Q内嵌套协同调节时，以反馈功率与分布式电源系统初始功率的合功率实现系统协调控制，同时以P/Q调节为主，仅辅助调取V/F内嵌套。
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