CN105071415B - 微网能量调节方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微网能量调节方法和系统。所述方法包括：A、当微网由并网模式切换为孤岛模式时，获取功率失调量；B、判断储能备用量是否大于功率失调量；若是，调节微源输出功率，如果调节后功率失调量小于设定的正常偏差量，且储能备用量大于等于设定比例，微网进入孤岛运行阶段，否则，执行步骤C；C、执行预设的一级负荷控制策略；D、如果微网的功率失调量小于设定的正常偏差量、且储能备用量大于等于设定比例，微网进入孤岛运行阶段，否则，执行步骤E；E、执行预设的二级负荷控制策略，直至微网功率失调量小于设定的正常偏差量。通过本发明能够消除微网由并网模式切换过渡阶段的功率失调问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统领域，特别是涉及一种配电网停电时微网的能量调节方法及系统。
背景技术
在电力系统领域，随着对微网(Micro-Grid，简称MG，又称微电网)越来越广泛的关注和深入的研究，微网并网与离网(孤岛)两种模式下的运行稳定问题和二者间互相切换时的平稳过渡问题也备受关注。
微网是将微型电源(简称微源)、储能设备、负荷以及控制与保护系统整合在一起，形成的一个单一可控的配电网模块。可以理解为，微网作为一个可控模块接入配电网。微网可提高用户侧供电可靠性，实现了大规模高渗透率地接入分布式能源以及可再生能源的有效梯级利用。当配电网发生故障断电或者计划停电时，微网迅速与配电网断开，独立向内部负荷供电，当配电网恢复供电后，微网可以再次和配电网并网运行。
一般来说，微网包括两种运行模式：并网运行模式和离网运行模式，离网运行状态就是一个孤岛运行模式，此模式下微网单独向其负荷供电。孤岛模式主要问题是调整孤岛频率，使之维持在额定频率的附近。
作为智能电网重要组成部分，商业楼宇型微网是一种较为常见的微网，目前在商业楼宇型微网控制方面还存在一些问题，特别是当配电网突然停止供电时，商业楼宇型微网会瞬间从并网模式切换至孤岛模式，模式切换瞬间微网频率会发生改变，而频率的改变会影响微源的有功出力；因此微网在模式切换的过渡阶段经常出现功率失调现象(即频率超出额定频率的范围)，严重影响微网用户用电的舒适度。
发明内容
基于此，本发明提供一种微网能量调节方法及系统，能够消除配电网停电时，微网并网模式到孤岛模式切换的过渡阶段的功率失调问题，提高微网的可靠性。
本发明采用以下技术方案：
本发明一方面提供一种微网能量调节方法，包括步骤：
A、当微网由并网模式切换为孤岛模式时，获取微网的功率失调量；
B、判断所述微网中的储能备用量是否大于所述功率失调量；若是，调节所述微源的输出功率以使所述微网的功率失调量减小，如果调节后所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量，且所述微网的储能备用量大于等于设定比例，所述微网进入孤岛运行阶段，否则，执行步骤C；
C、执行预设的一级负荷控制策略；所述一级负荷控制策略为调节所述微网中可调型负荷的功耗量，以使所述微网的功率失调量减小；
D、检测所述微网的功率失调量和储能备用量；如果所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量、且所述微网的储能备用量大于等于设定比例，所述微网进入孤岛运行阶段，否则，执行步骤E；
E、执行预设的二级负荷控制策略；所述二级负荷控制策略为调节所述微网中非可调型负荷的连接/切断状态，直至所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量。
本发明另一方面提供一种微网能量调节系统，包括第一能量调节单元，
所述第一能量调节单元包括：
失调检测模块，用于当微网由并网模式切换为孤岛模式时，获取微网的功率失调量；
微源调节模块，用于判断所述微网中储能备用量是否大于所述功率失调量；若是，调节所述微源的输出功率以使所述微网的功率失调量减小，如果调节后所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量，且所述微网的储能备用量大于等于设定比例，所述微网进入孤岛运行阶段，否则，启动第一负荷调节模块；
所述第一负荷调节模块，用于执行预设的一级负荷控制策略；所述一级负荷控制策略为调节所述微网中可调型负荷的功耗量，以使所述微网的功率失调量减小；当一级负荷控制策略执行结束时，启动所述判定模块；
所述判定模块，用于检测所述微网的功率失调量和储能备用量；如果所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量、且所述储能备用量大于等于设定比例，所述微网进入孤岛运行阶段，否则，启动第二负荷调节模块；
所述第二负荷调节模块，用于执行预设的二级负荷控制策略；所述二级负荷控制策略为调节所述微网中非可调型负荷的连接/切断状态，直至所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量。
实施本发明的上述技术方案的有益效果包括：当配电网故障停电或者计划停电时，微网并网模式到孤岛模式的过渡阶段，首先调节采用下垂控制的微源，若无法弥补功率失调量，再启动分级负荷控制策略，即先后执行一级负荷控制策略和二级负荷控制策略。负荷分级的依据是负荷参与微网需求侧相应的方式，可调型负荷归于一级，切除类负荷归于二级，且先调节可调型负荷，以充分保证用户使用舒适度。通过此调节机制可在尽可能短的时间内使微网频率恢复到正常范围，降低停电事故对微网的影响，也使得储能留有备用以应对突发事件，提高微网的可靠性。并且不需要增加外部设备或新的资金投入，具有很好的经济性。
附图说明
图1为本发明一实施例微网能量调节方法的示意性流程图；
图2是微网中微源/储能设备的下垂控制曲线图；
图3是柔性电动汽车的充电可行域模型图；
图4为商业楼宇型微网并网到孤岛模式过渡阶段的能量调节方法的示意性流程图；
图5是商业楼宇型微网孤岛模式的能量调节方法的示意性流程图；
图6为本发明一实施例微网能量调节系统的示意性结构图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，而非全部实施例。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。
本发明提供一种微网能量调节方法，适用于电力系统领域，特别是微网并网模式到孤岛模式切换的过渡阶段的能量调节；以及孤岛运行阶段的能量调节。本发明实施例还提供相应的微网能量调节系统。以下分别进行详细说明。
图1为本发明一实施例微网能量调节方法的示意性流程图。如图1中所示，所述方法包含以下步骤S101至步骤S108，详细说明如下:
步骤S101、当微网由并网模式切换为孤岛模式时，获取微网的功率失调量；
本实施例中，该步骤之前还包括：检测配电网是否出现故障断电或者计划停电。
在电力系统领域，判断配电网是否发生停电的准则是依据IEEE STD.1547标准制定。IEEE STD.1547标准中规定分布式电源(即微网)的并网点电压在0.88p.u.-1.1p.u.之间时，分布式电源处于正常运行状态，因此本实施例中，检测配电网是否发生故障停电或者计划停电的准则为，如果微网与配电网的并网点电压V>＝0.88p.u.，判定为配电网正常运行；否则，判定为配电网发生停电，控制所述微网由并网模式切换为孤岛模式。
步骤S102、判断所述微网中的储能备用量是否大于所述功率失调量；若是，执行步骤S103，否则，执行步骤S105；
步骤S103，调节所述微源的输出功率以使所述微网的功率失调量减小；
在配网发生停电时，微网切换为孤岛模式，在发生停电瞬间微网功率无法平衡，其频率也会发生法改变。由于在微源的下垂控制中，频率与有功呈线性关系，频率的改变会影响微源的有功出力，因此，改变微源的输出功率可达到补偿微网功率失调的效果。
例如，若停电瞬间微网正从配电网侧吸收功率，则停电瞬间微网模式切换时出现系统功率供少于求，功率失调量pd<0；若停电瞬间微网正向配电网侧输出功率，则停电瞬间微网模式切换时系统功率供过于求，功率失调量pd>0。功率失调会引起微网频率的变化。由于微网中微源均采用下垂控制，所谓下垂控制就是选择与传统发电机相似的频率一次下垂特性曲线(Droop Character)作为微源的控制方式，包括分别通过P/f下垂控制和Q/V下垂控制来获取稳定的频率和电压，即有功功率与频率呈线性关系、无功功率与电压幅值呈线性关系，可以通过改变下垂控制曲线的斜率和功率参考值来改变微源的运行特性。这种控制方法对微网中微源输出的有功功率和无功功率分别进行控制，无需机组间的通信协调，实现了微源即插即用和对等控制的目标，保证了孤岛模式下微网内功率平衡，具有简单可靠的特点。基于此，可通过调节微源的运行特性补偿过渡阶段的系统功率失调情况。
优选地，如图2所示，设定停电瞬间微源的工作点为a点，若停电前微网从大电网(配电网)吸收功率，则停电瞬间系统功率供少于求，频率下降，相应的工作点沿下垂控制曲线下移至b点，此时可调大微源有功出力以弥补功率失调量；若停电前微网向大电网送出功率，则停电瞬间系统功率供过于求，频率上升，相应的工作点沿下垂控制曲线上移至b点，此时可调小微源有功出力以弥补功率失调量。可见，步骤S103实际上是通过调节微源的输出功率以补偿微网模式切换时的功率失调。
步骤S104，调节后所述微网的功率失调量是否小于设定的正常偏差量，以及储能备用量是否大于等于设定比例？若均是，执行步骤S108；否则，执行步骤S105；
如果通过微源的调整可以使微网功率恢复至额定功率附近(即功率失调量小于等于设定的正常偏差量)，则跳到步骤S108，否则，即执行步骤S105。
步骤S105、执行预设的一级负荷控制策略(Priority Load Control，PLC)，调节所述微网中可调型负荷的功耗量，以使所述微网的功率失调量减小；
本实施例中，以商业楼宇型微网为例，用户侧(需求侧)的负荷可包括：电动汽车(Electric Vehicle，EV)、空调、冰箱、照明设备等。本步骤通过调节用户侧负荷的响应状态，以在尽可能短的时间内使微网的功率恢复到额定功率附近。
优选地，可根据电动汽车的充电倍率(充电倍率＝充电容量/电池容量)是否可调，将微网中充电的电动汽车分为柔性电动汽车(柔性EV)和刚性电动汽车(刚性EV)两类。通过改变柔性电动汽车的充电倍率或改变刚性电动汽车的连接状态以调节电动汽车类负荷的功耗大小，以使所述微网的功率失调量减小。此外，对于微网中的冰箱、空调等温控类负荷、照明设备等电阻类负荷，也通过调节这些负荷的功耗大小以使微网的功率失调量减小。
优选地，本发明实施例中参与所述一级负荷控制策略的负荷为可调型负荷，例如温控类设施柔性EV等。通过调节温控类负荷的温度大小、调节柔性EV的充电倍率大小来改变用户侧的功耗量，以使微网的功率失调量减小。本实施例中对可调型负荷优先调整的好处包括：无需切断负荷，提高用户用电的舒适度。
其中，调节柔性EV的充电倍率时遵循的规则如下：图3是柔性EV充电倍率的可行域模型图，图中示出了柔性EV充电起始时间、充电倍率与荷电状态SOC之间的关系图。t0为电动汽车到达时间，td为电动汽车的离开时间。柔性电动汽车充电过程中，其荷电状态(Stateof Charge，SOC)与充电电流的关系可以表示为：式中SOC(t)为电动汽车t时刻的SOC值，I(t)为电动汽车t时刻的充电电流，Qn为电动汽车的额定容量。电动汽车充电倍率C(t)可以表示为从而电动汽车充电过程中的荷电状态SOC可以表述为SOC(t)＝SOC(t0)+C(t)·(t-t0)。其中，荷电状态代表的是电池等储能设备使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示，取值范围为0～1，当SOC＝0时表示电池放电完全，当SOC＝1时表示电池完全充满。
若柔性EV用户设定的离开时间充足，则该柔性EV须达到充电目标荷电状态。此时该柔性EV最小的充电持续时间Tmin为：
式中Cmax为电动汽车的最大充电电流倍率。如图3所示，线段1的斜率表示该电动汽车的最大充电倍率Cmax，线段3的斜率表示该电动汽车的最小充电倍率Cmin。因此，可得出该电动汽车的充电倍率可行域为[Cmin，Cmax]。
即在本步骤中，若微网功率状态为供不应求，即功率失调量pd<0，则调小柔性EV充电倍率充电，否则调大柔性EV的充电倍率充电，调整柔性电动汽车的充电倍率的幅度为[Cmin，Cmax]。
其中，温控类负荷的调节方式如下：
温控类负荷以冰箱为例，冰箱的热力学特性的数学模型为：
式中Te是蒸发器的温度(℃)，Tc是冷却器的温度(℃)，CS是压缩机的状态，Ta是环境温度(℃)，T+和T-都是冰箱的触发温度(℃)，Kec是蒸发器和冷却器之间的热传递系数(W/(m2*℃))，Sec是蒸发器和冷却器之间的接触面积(m2)，Ce是蒸发器的比热容(J/(kg*℃))，me是蒸发器的质量(kg)，Kca是冷却器和周围环境之间的热传递系数(W/(m2*℃))，Cc是冷却器的比热容(J/(kg*℃))，mc是蒸发器的质量(kg)，P是冰箱的额定功率(kW)。
在冰箱参与用户侧响应的调节过程中，其触发温度会随着微网频率的变化而改变，即：
T+'＝T+-ΔT；
T-'＝T--ΔT；
ΔT＝kf|fmeas-fr|*(fmeas-fr)。
式中T+'和T-'是调节后的触发温度上下限，ΔT是温度上下限改变的幅度，即冰箱的温度的调整幅度，kf是预先设定的冰箱负荷的参与系数，该系数越高，对应的负荷的可调节能力越强、用户的使用舒适度越低，fmeas是系统频率测量值，fr是频率参考值。当微网系统频率减小时，ΔT为负值，相应的触发温度上下限均增大，冰箱的功耗减小，有助于微网频率恢复，即有助于微网的功率失调量减小；反之，当微网系统频率增大时，则ΔT变为正值，相应的触发温度上下限均减小，冰箱的功耗增大，同样有助于微网频率恢复。当冰箱达到一个稳定运行状态，即触发温度和压缩机的状态不变时，其功耗为：
式中PF'是调节后的冰箱的功耗，N是微网中冰箱的总数量，on％和off％是处于开/关状态冰箱的比例。由此实现了微网频率失调后，通过对冰箱温度的调节改变微网用户侧负荷的功耗，有利于微网功率平衡。
步骤S106、检测所述微网的功率失调量和储能备用量；如果所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量、且所述微网的储能备用量大于等于设定比例，进入步骤S108，否则，执行步骤S107；
这里的储能备用量需大于等于50％，目的是为了在孤岛运行阶段为微网预留调节空间，所述设定的正常偏差量最小可为0；即如果所述微网的功率失调量等于0、且所述微网的储能备用量大于等于50％，所述微网进入孤岛运行阶段，即进入步骤S108，否则，执行步骤S107；
步骤S107、执行预设的二级负荷控制策略；所述二级负荷控制策略为调节所述微网中非可调型负荷的连接/切断状态；返回步骤S106；
二级负荷控制策略(Secondary Load Control，SLC)为切断负荷调节方式，主要针对的是系统功率供不应求，功率失调量为负的情况，针对的负荷例如刚性EV、照明设施等电阻类非可调型负荷。
优选地，可将微网中的非可调型负荷划分为不同的重要级，例如将其中的电阻类负荷划分为五个级别，第一级重要性最高，在SLC策略中负荷切断控制时，遵循由低到高的顺序，从第五级开始逐级切断对应的负荷，以降低用户侧的功耗。
步骤S108、上述微网进入孤岛运行阶段。
通过上述实施例，在配电网发生停电时，微网从并网模式切换到孤岛模式的过渡阶段，先后通过对微源、可调型负荷、非可调型负荷的调节补偿系统功率失衡问题，可使微网在尽可能短的时间内功率恢复到正常范围，保证用户使用舒适度，提高微网可靠性。
在上述实施例描述的微网能量调节方法基础上，当微网完成相应的调整动作过渡到孤岛模式后，在接下来的孤岛运行过程中，应保证供电时间尽可能长，尽量覆盖配电网的停电时间，并且对用户舒适度的影响尽可能少。
以商业楼宇型微网为例，孤岛模式下其容量较小，其中旋转惯量储存的动能和锅炉群所具备的热力势能均较小，在孤岛模式阶段，供电时间有限，无法保证配电网故障停电或者计划停电时微网用户的用电需求。
基于此，作为一优选实施方式，当所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量，且微网的储能备用量大于等于设定比例之后，在所述微网孤岛运行阶段也需要进行能量调节，在此阶段的能量调节具体包括：
计算所述微网的储能备用量的最大放电时间；当所述微网孤岛运行时间不确定(故障停电的情况)、或者当所述微网中的储能备用量的最大放电时间小于预计孤岛运行时间(计划停电的情况，可预估停电时长)时，执行预设的孤网调节策略；
优选地，本发明实施例中计算所述微网的储能备用量的最大放电时间的依据为：在储能电池放电过程中，在短时间间隔Δt内储能电池的端电压几乎不变。将端电压离散化为Uk，k为1～N的整数，一直迭代运算到储能端电压Uk降低至放电截止电压Umin，即Uk≤Umin，同时记录此时的循环次数n，则最大持续放电时间ta＝n*Δt。
本实施例的孤网调节策略包括：获取所述微网的实际光伏出力值，当所述实际光伏出力值大于预设的所述微网进入孤岛模式时的光伏出力初始值时，根据所述实际光伏出力值与光伏出力初始值的差额，对应的调节所述微网中储能设备的放电功率和负荷功耗量。
上述的根据所述实际光伏出力值与光伏出力初始值的差额，对应的调节所述微网中储能设备的放电功率和负荷的功耗量具体包括：
根据所述实际光伏出力值、所述光伏出力初始值计算所述微网的光伏出力增量ΔPV，ΔPV＝PV-PV0；根据所述光伏出力增量ΔPV调节所述微网中储能设备的放电功率、温控类负荷的温度值、柔性EV的充电倍率。下面分别进行说明：
其一，根据所述光伏出力增量ΔPV调节所述微网中储能设备的放电功率具体包括：计算所述微网中储能设备的下垂控制曲线的左移幅度Δs，Δs＝ks*ΔPV，调节所述储能设备使其放电功率减小，且减小量ΔP＝Δs；
其二，根据光伏出力增量ΔPV调节所述微网中温控类负荷的功耗量具体包括：计算所述微网中温控类负荷的温度下调量ΔT，调节所述微网中温控类负荷使其温度设定值降低ΔT；温度下调量ΔT计算公式为：
PF'＝PF0'+kt*ΔPV；
式中PF'是调节后温控类负荷的功耗，PF0'为设定温控类负荷的总功率，T+'和T-'是调节后温控类负荷的触发温度上下限，P是温控类负荷的额定功率，单位KW，N是微网中所述温控类负荷的总数量，on％和off％是处于开/关状态温控类负荷的比例；
在微网切换运行模式时，温控类负荷(例如冰箱)的ΔT与kf、频率的测量值和T+与T-间的差值有关，而在孤岛运行阶段，ΔT由光伏出力增量ΔPV的值确定，ΔT的算法变了但是ΔT与PF'的关系不变。因此结合上述实施例步骤S103的描述，可得出温控类负荷的温度下调量ΔT。
其三，根据光伏出力增量ΔPV调节所述微网中柔性电动汽车的充电倍率具体包括：计算柔性电动汽车的充电电流的增大倍数tv，调节所述柔性电动汽车使其充电电流变为原来的tv倍；
tv'＝PV'/PV0；PV'＝PV0+kv*ΔPV；
PV0为设定的柔性电动汽车的总功率；
上述公式中ks、kt、kv分别为预设的储能设备、温控类负荷、柔性电动汽车的负荷分配系数，ks、kt、kv的值均在0～1之间，三者之和等于1，且三者可根据商业楼宇型微网的实际需要进行动态调整。
需要说明的是，由于孤岛运行阶段，改善运行情况的外界因素只有光伏出力PV，设定孤岛运行阶段的光伏出力初始值为PV0，若实际光伏出力PV≤PV0，则系统运行状态依然无法改变，此时若要延长可供电时间势必以牺牲用户用电舒适度为代价，若要提升舒适度势必以减少可供电时间为代价，无法二者兼顾；若PV>PV0，则如上述实施例方式描述，则可通过对多出的光伏出力值进行分配，既保证孤岛运行的可供电时间，又保证用户用电的舒适度。
通过上述实施例的微网能量调节方法，在过渡阶段为弥补功率不平衡量采用下垂控制的微源首先动作，若无法弥补功率失调量，则启动分级负荷控制策略，即一级负荷控制策略和二级负荷控制策略。负荷分级的依据是其参与需求侧相应的方式，可调型负荷归于一级，非可调型负荷归于二级，可调型负荷优先动作是出于对用户使用舒适度的考虑。通过一系列的调节既要使得频率恢复至正常范围也要使得微网有一定的储能备用量以应对突发事件。在此后的孤岛运行阶段，不考虑柴油发电机的作用，并且设定孤岛运行阶段不接待新来的电动汽车，实施发电侧和用户侧双侧协调控制策略(Double Sides CoordinationControl，DSCC)。在实际光伏出力增加的情况下通过增加储能设备的备用以延长可供电时间，以及通过调节温控类负荷的设定温度、调节柔性EV的充电倍率来提升用户的舒适度。
下面以商业楼宇型微网为例，对本发明的微网能量调节方法进行具体说明。如图4、图5所示，将微网能量调节分为两个阶段进行说明。其中，图4为商业楼宇型微网并网到孤岛模式过渡阶段的能量调节方法的示意性流程图；图5是商业楼宇型微网孤岛模式的能量调节方法的示意性流程图。
如图4所示，在模式切换的过渡阶段的微网能量调节包括：
步骤1-1：判定配电网的运行状态；如果配网发生停电，则执行步骤1-2；否则，返回步骤1-1；
步骤1-2：控制商业楼宇型微网切换至孤岛模式，获取此时微网的功率失调量，记为pd；
步骤1-3：判断当前微网的储能备用量是否大于等于所述功率失调量pd，如果ps≥pd，则执行步骤1-4，否则，启动一级负荷控制策略，执行步骤1-6；
步骤1-4，调节所述微源的输出功率以使所述微网的功率失调量减小；
步骤1-5，检测所述微网的功率失调量和储能备用量；若微网的储能备用量用不少于50％并且微网频率已恢复至正常范围(本实施例中即功率失调量等于0)，则跳到步骤2-1；否则，启动一级负荷控制策略，执行步骤1-6；
步骤1-6，根据当前功率差额Δp＝ps-pd调节柔性EV的充电倍率；
如上述实施例所述，调整柔性电动汽车的充电倍率需遵循特定的规则。优选地，在本步骤中若微网功率状态为供不应求，即功率失调量pd<0，则调整柔性EV以最小充电倍率充电，否则调整柔性EV以最大充电倍率充电。
步骤1-7：判定调节后的系统功率差额Δp'是否等于0，若Δp'＝0，则执行步骤1-9；若Δp'≠0，则执行步骤1-8；
步骤1-8：根据系统功率差额Δp'调节温控类负荷的温度设定值，执行步骤1-9；
如上述实施例所述，以冰箱为例，当微网系统频率减小时，相应将冰箱触发温度上下限均调大，冰箱的功耗减小，有助于微网的功率失调量减小；反之，当微网系统频率增大时，相应的将冰箱的触发温度上下限均调小，冰箱的功耗增大，同样有助于微网频率恢复。
步骤1-9：检测所述微网的功率失调量和储能备用量；若微网的储能备用量用不少于50％并且微网频率已恢复至正常范围(本实施例中即功率失调量等于0)，则跳到步骤2-1；否则，启动二级负荷控制策略，执行步骤1-10；
步骤1-10：控制荷电状态SOC达到80％的刚性EV切断；
荷电状态代表的是电池剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，SOC常用百分数表示，其取值范围为0～1，当SOC＝0时表示电池放电完全，当SOC＝100％时表示电池完全充满。
当电动汽车的蓄电池作为调节电源时，每次调度之前应先检查电动汽车蓄电池SOC，若负荷低谷时电动汽车蓄电池SOC已经达到90％以上，则不给蓄电池充电；若SOC低于20％则暂时不用蓄电池，将它作为负荷进行充电(负荷高峰时不充电)一直到SOC达到80％以上为止，否则作为电源参加经济调度。
步骤1-11：检测所述微网的功率失调量和储能备用量；若微网的储能备用量用不少于50％并且微网频率已恢复至正常范围，则跳到步骤2-1；否则，执行步骤1-12；
步骤1-12：获取预设的所述电阻类负荷的重要等级，根据所述重要等级由低到高逐级控制对应的电阻类负荷切断，直至所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量且储能备用量不小于50％，执行步骤2-1。
本步骤中根据所述重要等级由低到高逐级控制对应的电阻类负荷切断也是出于用户用电舒适度考虑。
需要说明的是，上述步骤1-10、1-12均是针对微网功率状态供不应求，功率失调量pd<0的情况，对于功率失调量为正的情况，不考虑负荷的切断控制。
进入孤岛运行阶段，所述微网能量调节包括：
步骤2-1：计算微网储能的放电时间ts，能否确定预计停电时长tb，若能，执行下一步，若否，执行步骤2-4。
若为计划停电，可获知预计停电时长，执行步骤2-2；若为故障停电，则直接执行预设的孤网调控策略，则跳到步骤2-4；
步骤2-2：判断最大放电时间ts是否不小于预计停电时间tb，若是，则不需要做进一步的调整；若否，则执行步骤2-3；
本实施例中微源中只考虑储能的作用。
步骤2-3：获取当前微网的实际光伏出力值PV，启动孤网调节策略，执行步骤2-4；
优选地，可每隔设定时间(例如每5分钟)获取一次微网的实际光伏出力值PV。
步骤2-4：判断所述实际光伏出力值PV是否大于设定的孤岛运行阶段的光伏出力初始值为PV0，若PV≤PV0，则可供电时间和用户舒适度互为代价，无法二者兼顾；若PV>PV0，则执行步骤2-5；
步骤2-5：计算光伏出力增量ΔPV，ΔPV＝PV-PV0；
步骤2-6：根据所述光伏出力增量ΔPV调节所述微网中储能设备的放电功率、温控类负荷的温度值、柔性EV的充电倍率；返回步骤2-3。
如上述实施例所述，储能设备的放电功率减少使得其储能备用量增加，有利于延长微网的可供电时间；
对于柔性电动汽车，充电倍率间接反应用户用电的舒适度，当PV出力增加时，可以在一定范围内增大EV的充电电流。考虑到充电电流的变化会对端电压产生一定的影响，为了保证功率平衡，故让电流的充电电流变为原来的tv倍，
本发明上述实施例可以适用于各种含有下垂控制微源、EV和其它负荷的商业楼宇型微网，其中能量调节包括有功/无功控制、电压/频率调节、孤岛模式下负荷分配/电压、频率调节等。由于将用户侧和发电侧并入到能量管理中，形成双侧能量管理策略(DoubleSides Coordination Control，DSCC)。特别的，在上述孤岛运行阶段能量调整中，对储能设备的补偿是为了延长微网的可持续供电时间，对温控类负荷和柔性EV的调整是为了减小停电对用户使用舒适度的影响。基于上述描述的能量调节方法，不需额外的投资，在保证可持续供电时间基础上，充分兼顾用户的舒适度，在微网模式过渡阶段和微网孤岛运行阶段均有效减小停电对商业型微网的影响。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本发明所必须的。
以下对可用于执行上述微网能量调节方法的本发明实施例的微网能量调节系统进行说明。图6为本发明一实施例的微网能量调节系统的示意性结构图，为了便于说明，图中仅仅示出了与本发明实施例相关的部分，本领域技术人员可以理解，图中示出的系统结构并不构成对系统的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
图6示例的微网能量调节系统包含第一能量调节单元10，
所述第一能量调节单元10包括：失调检测模块101、微源调节模块102、第一负荷调节模块103、判定模块104以及第二负荷调节模块105，其中，
失调检测模块101，用于当微网由并网模式切换为孤岛模式时，获取微网的功率失调量；
微源调节模块102，用于判断所述微网中储能备用量是否大于所述功率失调量；若是，调节所述微源的输出功率，如果调节后所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量，启动判定模块104，否则，启动第一负荷调节模块103；
所述第一负荷调节模块103，用于执行预设的一级负荷控制策略；所述一级负荷控制策略为调节所述微网中可调型负荷的功耗量，以使所述微网的功率失调量减小；当一级负荷控制策略执行结束时，启动所述判定模块104；
所述判定模块104，用于检测所述微网的功率失调量和储能备用量；如果所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量、且所述储能备用量大于等于设定比例，所述微网进入孤岛运行阶段，否则，启动第二负荷调节模块105；
所述第二负荷调节模块105，用于执行预设的二级负荷控制策略；所述二级负荷控制策略为调节所述微网中非可调型负荷的连接/切断状态，直至所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量。
优选地，所述第一能量调节单元10还包括模式控制模块106，用于检测所述微网与配电网的并网点电压；当所述并网点电压小于等于设定电压值时，控制所述微网由并网模式切换为孤岛模式。
作为一优选实施方式，所述微网中可调型负荷包括：柔性电动汽车和温控类负荷；所述微网中非可调型负荷包括：刚性电动汽车和电阻类负荷；其中，所述柔性电动汽车为充电倍率可调的电动汽车，所述刚性电动汽车为充电倍率不可调的电动汽车；
所述第一负荷调节模块103，具体用于调节所述柔性电动汽车的充电倍率以使所述微网的功率失调量减小，并检测调节后所述微网的功率失调量是否小于设定的正常偏差量；若是，启动判定模块104，若否，调整所述温控类负荷的温度以使所述微网的功率失调量减小，调整结束时启动判定模块104；
所述第二负荷调节模块105，具体用于控制当前荷电状态大于等于设定值的刚性电动汽车切断，检测所述微网的功率失调量是否小于设定的正常偏差量；若是，所述微网进入孤岛运行阶段，若否，获取预设的所述电阻类负荷的重要等级，根据所述重要等级由低到高逐级控制对应的电阻类负荷切断，直至所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量。
作为另一优选实施方式，所述微网能量调节系统还包括第二能量调节单元20，所述第二能量调节单元20与所述第一能量调节单元10信号连接；
所述第一能量调节单元10，还用于当所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量之后，启动所述第二能量调节单元20；
所述第二能量调节单元20包括：
调节判定模块201，用于获取所述微网的预计孤岛运行时间，以及计算所述微网中的储能备用量的最大放电时间；以及当所述微网孤岛运行时间不确定、或者当所述最大放电时间小于预计孤岛运行时间时，启动孤网调节模块；
孤网调节模块202，用于执行预设的孤网调节策略；
其中，所述孤网调节策略包括：获取所述微网的实际光伏出力值，当所述实际光伏出力值大于预设的所述微网的光伏出力初始值时，根据所述实际光伏出力值与光伏出力初始值的差额调节所述微网中储能设备的放电功率和负荷的功耗量。
作为一优选实施方式，所述孤网调节模块202根据所述实际光伏出力值与光伏出力初始值的差额调节所述微网中储能设备的放电功率和负荷的功耗量的具体方式如下：
计算所述微网的光伏出力增量ΔPV，ΔPV＝PV-PV0；
根据所述光伏出力增量ΔPV调节所述微网中储能设备的放电功率、温控类负荷的功耗量、柔性电动汽车的充电倍率大小；
其中，根据所述光伏出力增量ΔPV调节所述微网中储能设备的放电功率具体包括：计算所述微网中储能设备的下垂控制曲线的左移幅度Δs，Δs＝ks*ΔPV，调节所述储能设备使其放电功率减小，且减小量ΔP＝Δs；
其中，根据光伏出力增量ΔPV调节所述微网中温控类负荷的功耗量具体包括：计算所述微网中温控类负荷的温度下调量ΔT，调节所述微网中温控类负荷使其温度设定值降低ΔT，所述温度下调量ΔT计算公式为：
PF'＝PF0'+kt*ΔPV；
式中PF'是调节后温控类负荷的功耗，PF0'为设定温控类负荷的总功率，T+'和T-'是调节后温控类负荷的触发温度上下限，P是温控类负荷的额定功率，单位kw，N是微网中所述温控类负荷的总数量，on％和off％是处于开/关状态温控类负荷的比例；
其中，根据光伏出力增量ΔPV调节所述微网中柔性电动汽车的充电倍率具体包括：计算柔性电动汽车的充电电流的增大倍数tv，调节所述柔性电动汽车使其充电电流变为原来的tv倍；所述增大倍数tv计算公式为：
tv'＝PV'/PV0；PV'＝PV0+kv*ΔPV；
PV0为设定的柔性电动汽车的总功率；
其中，ks、kt、kv分别为预设的储能设备、温控类负荷、柔性电动汽车的负荷分配系数，ks、kt、kv的值均在0～1之间，且三者之和等于1。
根据在上述图6示例的微网能量调节系统实施例，在微网模式切换的过渡阶段为弥补功率不平衡量采用下垂控制的微源首先动作，若无法弥补功率失调量，则启动分级负荷控制策略，即一级负荷控制策略和二级负荷控制策略。负荷分级的依据是其参与需求侧相应的方式，可调节类负荷归于一级，切除类负荷归于二级，可调节类负荷优先动作是出于对用户使用舒适度的考虑。通过一系列的调节既要使得频率恢复至正常范围也要使得储能留有备用以应对突发事件。在此后的孤岛运行阶段，不考虑柴油发电机的作用，并且设定停电过程中不接待新来的电动汽车，实施双侧协调控制策略。在光伏出力增加的情况下可以增加储能的备用以延长可供电时间；以及通过调节温控类负荷的设定温度、增加EV的充电倍率来提升用户的舒适度。
需要说明的是，上述实施例中各模块/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明前述方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果与本发明前述方法实施例相同，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
此外，上述图6示例的微网能量调节系统的实施方式中，各功能模块的逻辑划分仅是举例说明，实际应用中可以根据需要，例如出于相应硬件的配置要求或者软件的实现的便利考虑，将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将所述微网能量调节系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
另外，在本发明前述各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
以上为对本发明所提供的微网能量调节方法及系统的描述，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种微网能量调节方法，其特征在于，包括步骤：
A、当微网由并网模式切换为孤岛模式时，获取微网的功率失调量；
B、判断所述微网中的储能备用量是否大于所述功率失调量，若不大于，执行步骤C；若是，调节微源的输出功率以使所述微网的功率失调量减小，如果调节后所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量，且所述微网的储能备用量大于等于设定比例，所述微网进入孤岛运行阶段，否则，执行步骤C；
C、执行预设的一级负荷控制策略；所述一级负荷控制策略为调节所述微网中可调型负荷的功耗量，以使所述微网的功率失调量减小；
D、检测所述微网的功率失调量和储能备用量；如果所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量、且所述微网的储能备用量大于等于设定比例，所述微网进入孤岛运行阶段，否则，执行步骤E；
E、执行预设的二级负荷控制策略；所述二级负荷控制策略为调节所述微网中非可调型负荷的连接/切断状态，直至所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量。
2.如权利要求1所述微网能量调节方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括：
检测所述微网与配电网的并网点电压；当所述并网点电压小于等于设定电压值时，控制所述微网由并网模式切换为孤岛模式。
3.如权利要求1所述微网能量调节方法，其特征在于，所述微网中可调型负荷包括：柔性电动汽车和温控类负荷；所述微网中非可调型负荷包括：刚性电动汽车和电阻类负荷；其中，所述柔性电动汽车为充电倍率可调的电动汽车，所述刚性电动汽车为充电倍率不可调的电动汽车；
所述步骤C包括步骤：
C1、调节所述柔性电动汽车的充电倍率以使所述微网的功率失调量减小；
C2、检测调节后所述微网的功率失调量是否小于设定的正常偏差量；若是，执行所述步骤D，若否，执行步骤C3；
C3、调整所述温控类负荷的温度以使所述微网的功率失调量减小；
所述步骤E包括步骤：
E1、控制当前荷电状态大于等于设定值的刚性电动汽车切断；
E2、检测所述微网的功率失调量是否小于设定的正常偏差量；若是，所述微网进入孤岛运行阶段，若否，执行步骤E3；
E3、获取预设的所述电阻类负荷的重要等级，根据所述重要等级由低到高逐级控制对应的电阻类负荷切断，直至所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量。
4.如权利要求1所述微网能量调节方法，其特征在于，当所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量之后，在所述微网孤岛运行阶段还包括步骤：
当所述微网孤岛运行时间不确定、或者当所述微网中的储能备用量的最大放电时间小于预计孤岛运行时间时，执行预设的孤网调节策略；
所述孤网调节策略包括：获取所述微网的实际光伏出力值，当所述实际光伏出力值大于预设的所述微网光伏出力初始值时，根据所述实际光伏出力值与光伏出力初始值的差额调节所述微网中储能设备的放电功率和负荷的功耗量。
5.如权利要求4所述微网能量调节方法，其特征在于，所述根据所述实际光伏出力值与光伏出力初始值的差额调节所述微网中储能设备的放电功率和负荷的功耗量，包括：
计算所述微网的光伏出力增量ΔPV，ΔPV＝PV-PV0；
根据所述光伏出力增量ΔPV调节所述微网中储能设备的放电功率、温控类负荷的功耗量、柔性电动汽车的充电倍率大小；
其中，根据所述光伏出力增量ΔPV调节所述微网中储能设备的放电功率具体包括：计算所述微网中储能设备的下垂控制曲线的左移幅度Δs，Δs＝ks*ΔPV，调节所述储能设备使其放电功率减小，且减小量ΔP＝Δs；
其中，根据光伏出力增量ΔPV调节所述微网中温控类负荷的功耗量具体包括：计算所述微网中温控类负荷的温度下调量ΔT，调节所述微网中温控类负荷使其温度设定值降低ΔT，所述温度下调量ΔT计算公式为：
PF'＝PF0'+kt*ΔPV；
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式中PF'是调节后温控类负荷的功耗，PF0'为设定温控类负荷的总功率，T+'和T-'是调节后温控类负荷的触发温度上下限，P是温控类负荷的额定功率，单位kw，N是微网中所述温控类负荷的总数量，on％和off％是处于开/关状态温控类负荷的比例；
其中，根据光伏出力增量ΔPV调节所述微网中柔性电动汽车的充电倍率具体包括：计算柔性电动汽车的充电电流的增大倍数tv，调节所述柔性电动汽车使其充电电流变为原来的tv倍；所述增大倍数tv计算公式为：
tv'＝PV'/PV0；PV'＝PV0+kv*ΔPV；
PV0为设定的柔性电动汽车的总功率；
其中，ks、kt、kv分别为预设的储能设备、温控类负荷、柔性电动汽车的负荷分配系数，ks、kt、kv的值均在0～1之间，且三者之和等于1。
6.一种微网能量调节系统，其特征在于，包括第一能量调节单元，
所述第一能量调节单元包括：
失调检测模块，用于当微网由并网模式切换为孤岛模式时，获取微网的功率失调量；
微源调节模块，用于判断所述微网中储能备用量是否大于所述功率失调量,若不大于，启动第一负荷调节模块；若是，调节微源的输出功率以使所述微网的功率失调量减小，如果调节后所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量，且所述微网的储能备用量大于等于设定比例，所述微网进入孤岛运行阶段，否则，启动第一负荷调节模块；
所述第一负荷调节模块，用于执行预设的一级负荷控制策略；所述一级负荷控制策略为调节所述微网中可调型负荷的功耗量，以使所述微网的功率失调量减小；当一级负荷控制策略执行结束时，启动判定模块；
所述判定模块，用于检测所述微网的功率失调量和储能备用量；如果所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量、且所述储能备用量大于等于设定比例，所述微网进入孤岛运行阶段，否则，启动第二负荷调节模块；
所述第二负荷调节模块，用于执行预设的二级负荷控制策略；所述二级负荷控制策略为调节所述微网中非可调型负荷的连接/切断状态，直至所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量。
7.如权利要求6所述微网能量调节系统，其特征在于，所述第一能量调节单元还包括：
模式控制模块，用于检测所述微网与配电网的并网点电压；当所述并网点电压小于等于设定电压值时，控制所述微网由并网模式切换为孤岛模式。
8.如权利要求6所述微网能量调节系统，其特征在于，所述微网中可调型负荷包括：柔性电动汽车和温控类负荷；所述微网中非可调型负荷包括：刚性电动汽车和电阻类负荷；其中，所述柔性电动汽车为充电倍率可调的电动汽车，所述刚性电动汽车为充电倍率不可调的电动汽车；
所述第一负荷调节模块，具体用于调节所述柔性电动汽车的充电倍率以使所述微网的功率失调量减小，并检测调节后所述微网的功率失调量是否小于设定的正常偏差量；若是，启动判定模块，若否，调整所述温控类负荷的温度以使所述微网的功率失调量减小，调整结束时启动判定模块；
所述第二负荷调节模块，具体用于控制当前荷电状态大于等于设定值的刚性电动汽车切断，检测所述微网的功率失调量是否小于设定的正常偏差量；若是，所述微网进入孤岛运行阶段，若否，获取预设的所述电阻类负荷的重要等级，根据所述重要等级由低到高逐级控制对应的电阻类负荷切断，直至所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量。
9.如权利要求6所述微网能量调节系统，其特征在于，还包括第二能量调节单元，所述第二能量调节单元与所述第一能量调节单元信号连接；
所述第一能量调节单元，还用于当所述微网的功率失调量小于设定的正常偏差量、且所述微网的储能备用量大于等于设定比例时，启动所述第二能量调节单元；
所述第二能量调节单元包括：
调节判定模块，用于获取所述微网的预计孤岛运行时间，计算所述微网中的储能备用量的最大放电时间；以及当所述微网孤岛运行时间不确定、或者当所述最大放电时间小于预计孤岛运行时间时，启动孤网调节模块；
以及，所述孤网调节模块，用于执行预设的孤网调节策略；
所述孤网调节策略包括：获取所述微网的实际光伏出力值，当所述实际光伏出力值大于预设的所述微网的光伏出力初始值时，根据所述实际光伏出力值与光伏出力初始值的差额调节所述微网中储能设备的放电功率和负荷的功耗量。
10.如权利要求9所述微网能量调节系统，其特征在于，所述根据所述实际光伏出力值与光伏出力初始值的差额调节所述微网中储能设备的放电功率和负荷的功耗量，包括：
计算所述微网的光伏出力增量ΔPV，ΔPV＝PV-PV0；
根据所述光伏出力增量ΔPV调节所述微网中储能设备的放电功率、温控类负荷的功耗量、柔性电动汽车的充电倍率大小；
其中，根据所述光伏出力增量ΔPV调节所述微网中储能设备的放电功率具体包括：计算所述微网中储能设备的下垂控制曲线的左移幅度Δs，Δs＝ks*ΔPV，调节所述储能设备使其放电功率减小，且减小量ΔP＝Δs；
其中，根据光伏出力增量ΔPV调节所述微网中温控类负荷的功耗量具体包括：计算所述微网中温控类负荷的温度下调量ΔT，调节所述微网中温控类负荷使其温度设定值降低ΔT，所述温度下调量ΔT计算公式为：
PF'＝PF0'+kt*ΔPV；
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式中PF'是调节后温控类负荷的功耗，PF0'为设定温控类负荷的总功率，T+'和T-'是调节后温控类负荷的触发温度上下限，P是温控类负荷的额定功率，单位kw，N是微网中所述温控类负荷的总数量，on％和off％是处于开/关状态温控类负荷的比例；
其中，根据光伏出力增量ΔPV调节所述微网中柔性电动汽车的充电倍率具体包括：计算柔性电动汽车的充电电流的增大倍数tv，调节所述柔性电动汽车使其充电电流变为原来的tv倍；所述增大倍数tv计算公式为：
tv'＝PV'/PV0；PV'＝PV0+kv*ΔPV；
PV0为设定的柔性电动汽车的总功率；
其中，ks、kt、kv分别为预设的储能设备、温控类负荷、柔性电动汽车的负荷分配系数，ks、kt、kv的值均在0～1之间，且三者之和等于1。
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