CN104821606B - 一种发电源的控制方法、设备及其分布式发电系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种发电源的控制方法、设备及其分布式发电系统，该方法包括：根据电网参数的变化，判断分布式发电系统的电网运行稳定性是否低于预设标准；当判断得到分布式发电系统的电网运行稳定性低于预设标准时，计算分布式发电系统需要调整的功率值；将分布式发电系统需要调整的功率值按预设分配规则分配到各个发电源，由所述各个发电源相互协调共同完成，以降低分布式发电系统内发电源在电网运行不稳定时的脱网/并网频率，同时降低发电源自身发电功率对电网电压的影响程度。
Description
技术领域
本发明涉及分布式发电技术领域，更具体地说，涉及一种发电源的控制方法、设备及其分布式发电系统。
背景技术
图1示出了一种现有的分布式发电系统，不同节点的发电源并联组网，就近为本地负载供电。其存在的问题在于：电网的电压、频率波动，容易造成分布式发电系统内的发电源出现频繁的脱网保护和反复并网动作；反过来，分布式发电系统内发电源自身发电功率也会对电网电压产生影响较大，如发电功率超出负载工作所需的额定功率时容易造成电网电压抬升，这进一步触发了发电源的频繁脱网保护，而且高电网电压也会对电网上的用电设备造成危害。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种发电源的控制方法、设备及其分布式发电系统，以降低分布式发电系统内发电源在电网运行不稳定时的脱网/并网频率，同时降低发电源自身发电功率对电网电压的影响程度。
一种分布式发电系统内发电源的控制方法，包括：
根据电网参数的变化，判断分布式发电系统的电网运行稳定性是否低于预设标准；
当判断得到分布式发电系统的电网运行稳定性低于预设标准时，计算分布式发电系统需要调整的功率值；
将分布式发电系统需要调整的功率值按预设分配规则分配到各个发电源，由所述各个发电源相互协调共同完成。
其中，所述根据电网参数的变化，判断分布式发电系统的电网运行稳定性是否低于预设标准，包括：
判断ΔV0是否超出第一设定范围，若ΔV0超出所述第一设定范围，判定分布式发电系统的电网运行稳定性低于预设标准；
或者，包括：
判断ΔV0/ΔP0是否超出第二设定范围，若ΔV0/ΔP0超出所述第二设定范围，判定分布式发电系统的电网运行稳定性低于预设标准；
或者，包括：
判断Δf是否超出第三设定范围，若Δf超出所述第三设定范围，判定分布式发电系统的电网运行稳定性低于预设标准；
或者，包括：
判断Δf/ΔP0是否超出第四设定范围，若Δf/ΔP0超出所述第四设定范围，判定分布式发电系统的电网运行稳定性低于预设标准；
其中，ΔV0为分布式发电系统内任意个发电源的并网点平均电压的变化量，ΔP0为所述任意个发电源的总输出有功功率的变化量；Δf为分布式发电系统的电网频率的变化量。
其中，所述计算分布式发电系统需要调整的功率值，包括：
依据公式Pd＝kd*sign(ΔV0)*|ΔV0/ΔP0|，计算Pd；
其中，Pd为分布式发电系统需要调整的有功功率值；ΔV0为分布式发电系统内任意个发电源的并网点平均电压的变化量；ΔP0为所述任意个发电源的总输出有功功率的变化量。
其中，所述将分布式发电系统需要调整的功率值按预设分配规则分配到各个发电源，由所述各个发电源相互协调共同完成，包括：
判断Pd是否小于0；
若Pd小于0，判断分布式发电系统内是否有处于限功率运行状态的发电源，若有，计算所有处于限功率运行状态的发电源的限功率值之和Pa；判断Pa与Pd的大小，若|Pd|≤|Pa|，放开总大小为|Pd|的限功率值，否则，放开总大小为|Pa|的限功率值；
若Pd不小于0，判断是否有发电源向电网输出有功功率，若有，对所有向电网输出有功功率的发电源分配总大小为|Pd|的功率降额。
可选地，在计算出ΔP0后，还包括：
判断|ΔP0|是否小于设定值，若|ΔP0|小于所述设定值，将|ΔP0|修改为所述设定值；否则，不做修改。
可选地，所述将分布式发电系统需要调整的功率值按预设分配规则分配到各个发电源，由所述各个发电源相互协调共同完成前，还包括：判断得到电网电压和/或电网频率已超出允许的波动范围。
一种分布式发电系统内发电源的控制设备，包括：
信息获取电路，用于采集电网参数；
与所述信息获取电路相连的中央控制单元，用于根据电网参数的变化，判断分布式发电系统的电网运行稳定性是否低于预设标准；当判断得到分布式发电系统的电网运行稳定性低于预设标准时，计算分布式发电系统需要调整的功率值；将分布式发电系统需要调整的功率值按预设分配规则分配到各个发电源，由所述各个发电源相互协调共同完成。
一种分布式发电系统，包括多个发电源，以及上述分布式发电系统内发电源的控制设备。
其中，所述发电源为分布式发电机和/或储能装置。
其中，所述分布式发电系统的电网为交流电网或直流电网。
从上述的技术方案可以看出，本发明根据分布式发电系统的电网参数变化，实时调整系统内各发电源的发电功率，以提高发电源的电网适应性，从而降低了发电源在电网运行不稳定时的脱网/并网频率；同时，对系统内各发电源发电功率的合理调整，还可以抑制系统发电功率超出负载工作所需的额定功率时对电网电压的抬升、以及系统发电功率低于负载工作所需的额定功率时对电网电压的下拉，有利于维持分布式发电系统的电网稳定运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为现有技术公开的一种分布式发电系统结构示意图；
图2为本发明实施例公开的一种分布式发电系统内发电源的控制方法流程图；
图3为本发明实施例公开的一种将需要调整的有功功率值分配到各个发电源的方法流程图；
图4为本发明实施例公开了一种分布式发电系统内发电源的控制设备结构示意图。
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做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。
参见图2，本发明实施例公开了一种分布式发电系统内发电源的控制方法，以降低分布式发电系统内发电源在电网运行不稳定时的脱网/并网频率，同时降低发电源自身发电功率对电网电压的影响程度，包括：
步骤201：根据电网参数的变化，判断分布式发电系统的电网运行稳定性是否低于预设标准，当判断得到分布式发电系统的电网运行稳定性低于预设标准时，进入步骤202；否则，返回步骤201；
步骤202：计算分布式发电系统需要调整的功率值；其中，分布式发电系统需要调整的功率值，可以是根据电网参数变化确定的自身需要调整的有功功率值和/或无功功率值；
步骤203：将分布式发电系统需要调整的功率值按预设分配规则分配到各个发电源，由所述各个发电源相互协调共同完成。
本实施例根据分布式发电系统的电网参数变化，实时调整系统内各发电源的发电功率，以提高发电源的电网适应性，从而降低了发电源在电网运行不稳定时的脱网/并网频率；同时，对系统内各发电源发电功率的合理调整，还可以抑制系统发电功率超出负载工作所需的额定功率时对电网电压的抬升、以及系统发电功率低于负载工作所需的额定功率时对电网电压的下拉，有利于维持分布式发电系统的电网稳定运行。
为了更清楚的描述本方案，下面针对步骤201～203进行详述。
1)关于步骤201
当电网波形受发电源和负载的影响产生较大的波动时，可依据分布式发电系统内任意个发电源的并网点平均电压的变化量(ΔV0)、分布式发电系统内任意个发电源的并网点平均电压随所述任意个发电源的总输出有功功率的变化率(ΔV0/ΔP0)、电网频率的变化量(Δf)或电网频率随分布式发电系统内任意个发电源的总输出有功功率的变化率(Δf/ΔP0)等可以直观反映电网波动程度的参数，来判断系统的电网运行稳定性，具体描述如下：
①依据ΔV0来判断系统的电网运行稳定性时，若判断得到ΔV0超出第一设定范围，如±10V，则判定分布式发电系统的电网运行稳定性低于预设标准；
其中，ΔV0的计算过程为：随机选择分布式发电系统内的m个发电源F1～Fm；采集F1～Fm的电压，分别记作V1～Vm；根据V1～Vm，计算F1～Fm的并网点平均电压V0，1≤m≤n，n为发电源总个数；将本次计算出的F1～Fm的并网点平均电压V0与上一次计算出的F1～Fm的并网点平均电压作差，得到F1～Fm的并网点平均电压的变化量ΔV0。
②依据ΔV0/ΔP0来判断系统的电网运行稳定性时，若判断得到ΔV0/ΔP0超出第二设定范围，如±10V/KW，则判定分布式发电系统的电网运行稳定性低于预设标准；
其中，ΔV0/ΔP0的计算过程为：随机选择分布式发电系统内的m个发电源F1～Fm；采集F1～Fm的电压及各自输出的有功功率，分别记作V1～Vm、P1～Pm；根据V1～Vm和P1～Pm，计算F1～Fm的并网点平均电压V0以及总输出有功功率P0，1≤m≤n，n为发电源总个数；将本次计算出的F1～Fm的并网点平均电压V0与上一次计算出的F1～Fm的并网点平均电压作差，得到F1～Fm的并网点平均电压的变化量ΔV0，同时将本次计算出的F1～Fm的总输出有功功率P0与上一次计算出的F1～Fm的总输出有功功率作差，得到F1～Fm的总输出有功功率的变化量ΔP0；最后再计算F1～Fm的并网点平均电压随F1～Fm的总输出有功功率的变化率ΔV0/ΔP0。
③依据Δf来判断系统的电网运行稳定性时，若判断得到Δf超出第三设定范围，则判定分布式发电系统的电网运行稳定性低于预设标准；
将本次计算出的分布式发电系统的电网频率与上一次计算出的分布式发电系统的电网频率作差，即可得到分布式发电系统的电网频率的变化量Δf。
④依据Δf/ΔP0来判断系统的电网运行稳定性时，若判断得到Δf/ΔP0超出第四设定范围，则判定分布式发电系统的电网运行稳定性低于预设标准；
ΔP0、Δf的计算过程分别参见上述②和③。
2)关于步骤202
分布式发电系统需要调整的功率值可以是有功功率值和/或无功功率值，其中，计算分布式发电系统需要调整的有功功率值Pd的其中1个方法为：依据公式Pd＝kd*sign(ΔV0)*|ΔV0/ΔP0|调整Pd，其中，kd为设定的常数；ΔV0为分布式发电系统内任意个发电源的并网点平均电压的变化量；ΔP0为所述任意个发电源的总输出有功功率的变化量。
作为优选，针对②和④来说，在计算出ΔP0后，还需要判断|ΔP0|是否小于设定值，若|ΔP0|小于所述设定值，将其修改为所述设定值，之后才代入ΔV0/ΔP0的计算。因为：当|ΔP0|很小时，即便|ΔP0|出现一点点误差也会造成ΔV0/ΔP0的计算结果出现很大的误差，因此需要限制分母的大小，以减小采样和舍入误差所导致的ΔV0/ΔP0计算误差。同样的，针对①和③来说，在计算出ΔP0后，也需要判断|ΔP0|是否小于所述设定值，若|ΔP0|小于所述设定值，将其修改为所述设定值，之后才代入Pd＝kd*sign(ΔV0)*|ΔV0/ΔP0|的计算。
3)关于步骤203
将需要调整的有功功率值Pd分配到各个发电源的其中一个方法如图3所示，包括：
步骤301：判断Pd是否小于0，若Pd＜0，说明需要增加有功输出，进入步骤302；否则，说明需要减小有功输出，进入步骤307；
步骤302：判断分布式发电系统内是否有处于限功率运行状态的发电源，若有，进入步骤303；否则，进入步骤309；
步骤303：计算所有处于限功率运行状态的发电源的限功率值之和Pa；例如，3台5KW的逆变器分别限功率运行在2KW、3KW、4KW，则Pa＝(2-5)+(3-5)+(4-5)＝-6KW；
步骤304：判断Pa与Pd的大小，若|Pd|≤|Pa|，说明需要增加的有功功率不超过当前的限功率值之和，进入步骤305；否则，进入步骤306；
步骤305：放开总大小为|Pd|的限功率值，结束本次运行；其中，放开限功率的原则为(假设共有3台处于限功率运行状态的发电源)：1)平均分配原则，例如3台处于降额运行的发电源分别放开|Pd|/3的降额值；2)限功率越多，放开越多的原则，例如3台分别限制在30％、60％、90％额定功率状态运行的发电源，放开降额值的大小分别为|Pd|/2、|Pd|/3、|Pd|/6；3)优先满足本地负载原则，例如图1中的发电源(1)处于降额运行，但本地负载(1)较大导致节点(1)从电网吸收功率，则优先放开发电源(1)的降额；4)逐台放开原则，完全放开一台发电源的降额，若增加的功率未达到|Pd|，则继续放开另一台。上述几个原则可以多个同时采用。
步骤306：放开总大小为|Pa|的限功率值，结束本次运行；
步骤307：判断是否有发电源向电网输出有功功率；若有，进入步骤308；否则，进入步骤309；
步骤308：对所有向电网输出有功功率的发电源分配总大小为|Pd|的功率降额，结束本次运行；分配限功率值的原则为(假设共有3台向电网输出有功功率的发电源)：1、平均分配原则，例如3台发电源分别减小|Pd|/3的功率输出；2、优先限制输出功率大的发电源，例如输出有功功率的大小：发电源(1)>发电源(2)>发电源(3)，则要求发电源(1)功率降额最大、发电源(3)功率降额最小；3、降额总大小不超过该发电源向电网输出的有功功率大小；4、逐台降额原则，降低某一台发电源功率，使其对应节点向电网输出功率为0，若降低的功率未达到|Pd|，则继续降低另一台。上述几个原则可以多个同时采用。
步骤309：电网异常情况处理，例如向上级控制系统报告电网异常、断开与上级电网的连接等，结束本次运行。
该方法通过将分布式发电系统需要调整的功率值按预设分配规则分配到各发电源，使各发电源按照分配到的调整值独立进行调整、共同完成任务：当需要增加有功输出时，根据需要放开系统中全部或其中部分发电源的限功率值；当需要减小有功输出时，根据需要限制系统中全部或其中部分发电源的有功输出，从而降低各发电源在电网运行不稳定时的脱网/并网频率，同时降低发电源自身发电功率对电网电压的影响程度。
此外，作为优选，针对图2所示方案，本实施例在执行步骤203前，还需要检测电网电压(或频率)是否已超出允许的波动范围，当电网电压(或频率)超出允许的电压(或频率)波动范围时，才执行步骤203，而在电网电压(或频率)处于允许的电压(频率)波动范围时，即便存在电网运行不稳定的情况但由于电网电压(或频率)仍处于可接受范围内，因此可不对各个发电源的运行状态进行调控，从而降低了本方案控制算法的执行次数。
最后需要说明的是，以上技术方案均是针对分布式发电系统的电网是交流电网来说的；而当分布式发电系统的电网是直流电网时，由于直流电网没有无功功率和频率的概念，因此只能通过ΔV0或ΔV0/ΔP0来判断电网运行稳定性，并且只能通过调节分布式发电系统的有功功率来维持电网稳定，其原理与应用于交流电网时相同，此处不再赘述。
参见图4，本发明实施例公开了一种分布式发电系统内发电源的控制设备，以降低分布式发电系统内发电源在电网运行不稳定时的脱网/并网频率，同时降低发电源自身发电功率对电网电压的影响程度，包括：
信息获取电路401，用于采集电网参数；根据获取方式的不同，信息获取电路401可以是从发电源、电表等处通讯接收电网参数的通讯电路，也可以是直接采样电网参数的采样电路；
与信息获取电路401相连的中央控制单元402，用于根据电网参数的变化，判断分布式发电系统的电网运行稳定性是否低于预设标准；当判断得到分布式发电系统的电网运行稳定性低于预设标准时，计算分布式发电系统需要调整的功率值；将分布式发电系统需要调整的功率值按预设分配规则分配到各个发电源，由所述各个发电源相互协调共同完成。
其中，中央控制单元402可以集成在分布式发电系统的能量管理系统内，或者集成在分布式发电系统的主控制电源内，或者集成在分布式发电系统的任意一个发电源内，并不局限。
此外，本发明实施例还公开了一种分布式发电系统，以降低分布式发电系统内发电源在电网运行不稳定时的脱网/并网频率，同时降低发电源自身发电功率对电网电压的影响程度，包括：多个发电源以及上述公开的分布式发电系统内发电源的控制设备。其中，所述发电源可以是分布式发电机(如小型柴油发电机、燃气发电机、小型风能变流器、光伏变换器等)和/或储能装置(如储能变流器等)。所述分布式发电系统的电网可以是交流电网，也可以是直流电网。
综上所述，本发明根据分布式发电系统的电网参数变化，实时调整系统内各发电源的发电功率，以提高发电源的电网适应性，从而降低了发电源在电网运行不稳定时的脱网/并网频率；同时，对系统内各发电源发电功率的合理调整，还可以抑制系统发电功率超出负载工作所需的额定功率时对电网电压的抬升、以及系统发电功率低于负载工作所需的额定功率时对电网电压的下拉，有利于维持分布式发电系统的电网稳定运行。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的分布式发电系统内发电源的控制设备、分布式发电系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种分布式发电系统内发电源的控制方法，其特征在于，包括：
根据电网参数的变化，判断分布式发电系统的电网运行稳定性是否低于预设标准；
当判断得到分布式发电系统的电网运行稳定性低于预设标准时，计算分布式发电系统为使得电网运行稳定性不低于预设标准所需要调整的功率值；
将分布式发电系统需要调整的功率值按预设分配规则分配到各个发电源，由所述各个发电源相互协调共同完成；
其中，所述根据电网参数的变化，判断分布式发电系统的电网运行稳定性是否低于预设标准，包括：
判断ΔV0/ΔP0是否超出第二设定范围，若ΔV0/ΔP0超出所述第二设定范围，判定分布式发电系统的电网运行稳定性低于预设标准；
或者，包括：
判断Δf/ΔP0是否超出第四设定范围，若Δf/ΔP0超出所述第四设定范围，判定分布式发电系统的电网运行稳定性低于预设标准；
其中，ΔV0为分布式发电系统内任意个发电源的并网点平均电压的变化量，ΔP0为所述任意个发电源的总输出有功功率的变化量；Δf为分布式发电系统的电网频率的变化量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算分布式发电系统需要调整的功率值，包括：
依据公式Pd＝kd*sign(ΔV0)*|ΔV0/ΔP0|，计算Pd；
其中，Pd为分布式发电系统需要调整的有功功率值；ΔV0为分布式发电系统内任意个发电源的并网点平均电压的变化量；ΔP0为所述任意个发电源的总输出有功功率的变化量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将分布式发电系统需要调整的功率值按预设分配规则分配到各个发电源，由所述各个发电源相互协调共同完成，包括：
判断Pd是否小于0；
若Pd小于0，判断分布式发电系统内是否有处于限功率运行状态的发电源，若有，计算所有处于限功率运行状态的发电源的限功率值之和Pa；判断Pa与Pd的大小，若|Pd|≤|Pa|，放开总大小为|Pd|的限功率值，否则，放开总大小为|Pa|的限功率值；
若Pd不小于0，判断是否有发电源向电网输出有功功率，若有，对所有向电网输出有功功率的发电源分配总大小为|Pd|的功率降额。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在计算出ΔP0后，还包括：
判断|ΔP0|是否小于设定值，若|ΔP0|小于所述设定值，将|ΔP0|修改为所述设定值；否则，不做修改。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将分布式发电系统需要调整的功率值按预设分配规则分配到各个发电源，由所述各个发电源相互协调共同完成前，还包括：判断得到电网电压和/或电网频率已超出允许的波动范围。
6.一种分布式发电系统内发电源的控制设备，其特征在于，包括：
信息获取电路，用于采集电网参数；
与所述信息获取电路相连的中央控制单元，用于根据电网参数的变化，判断分布式发电系统的电网运行稳定性是否低于预设标准；当判断得到分布式发电系统的电网运行稳定性低于预设标准时，计算分布式发电系统为使得电网运行稳定性不低于预设标准所需要调整的功率值；将分布式发电系统需要调整的功率值按预设分配规则分配到各个发电源，由所述各个发电源相互协调共同完成；
其中，所述根据电网参数的变化，判断分布式发电系统的电网运行稳定性是否低于预设标准，包括：
判断ΔV0/ΔP0是否超出第二设定范围，若ΔV0/ΔP0超出所述第二设定范围，判定分布式发电系统的电网运行稳定性低于预设标准；
或者，包括：
判断Δf/ΔP0是否超出第四设定范围，若Δf/ΔP0超出所述第四设定范围，判定分布式发电系统的电网运行稳定性低于预设标准；
其中，ΔV0为分布式发电系统内任意个发电源的并网点平均电压的变化量，ΔP0为所述任意个发电源的总输出有功功率的变化量；Δf为分布式发电系统的电网频率的变化量。
7.一种分布式发电系统，其特征在于，包括多个发电源，以及权利要求6所述的分布式发电系统内发电源的控制设备。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述发电源为分布式发电机和/或储能装置。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述分布式发电系统的电网为交流电网或直流电网。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |