CN105262144B - 一种多组网形态的分布式电源优化调度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多组网形态的分布式电源优化调度控制方法，在调度范围内，根据额定负载和发电功率判定分布式电源的规模，再根据是否为微电网方式判定该分布式电源的接入方式，再通过分布式电源规模和接入方式确定分布式电源归属的组网形态，组网形态包括：高密度分布式电源、规模级分布式电源及微电网级；通过分布式电源规模和接入方式确定分布式电源归属的组网形态，组网形态包括：高密度分布式电源、规模级分布式电源及微电网级，再根据归属的组态类型进行相应地优化调控；本发明能够判定分布式电源的形态，并根据相应地形态提出针对各自组网特点的优化调度方式，做出最优的策略，满足不同的分布式电源的合理调度，提高了优化调度效率。

Description

一种多组网形态的分布式电源优化调度控制方法

技术领域

本发明涉及微电网分布式电源控制技术领域，尤其涉及一种多组网形态的分布式电源优化调度控制方法。

背景技术

分布式电源装置（Distributed Generation）是指功率为数千瓦至50 MW小型模块式的、与环境兼容的独立电源。这些电源由电力部门、电力用户或第3方所有，用以满足电力系统和用户特定的要求。如调峰、为边远用户或商业区和居民区供电，节省输变电投资、提高供电可靠性等。

微电网是指由分布式单元、储能单元、能量转换单元、相关负荷和监控、保护单元汇集而成的小型发配电系统。微电网是一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统，其自身就是一个完整的电力系统，依靠自身的控制及管理供能实现功率平衡控制、系统运行优化、故障检测与保护、电能质量治理等方面的功能。

微电网的一个主要特征是其既可与电网并网运行，也可在电网故障或有需要时与主网断开进入独立运行模式。无论微电网运行在何种状态，其能量来源无非是太阳能发电、风力发电等分布式电源装置，这些装置往往受自然条件影响较大。因此，对各种组网形态的分布式电源的优化调度和控制尤为重要。

申请号为201010291262.X，公开日为2011年4月26日的中国专利“基于微电网的不间断电源装置及其调度控制方法”公开了一种基于微电网的不间断电源装置及其调度控制方法，该装置包括：储能组件，与直流母线和调度控制母线相连接；分布电源组件，与所述直流母线和调度控制母线相连接，用于将能源转化为电能，将电能转化为电压、电流和功率可控的直流电并输出至直流母线；至少一个逆变模块，与直流母线、交流母线以及调度控制母线相连接；交直流负荷模块，包括交流母线，直流母线，调度控制母线、交流负荷控制母线、直流负荷控制母线，与直流母线和交流母线相连接的负荷单元；调度控制模块，与所述调度控制母线相连接。此发明能够提高分布式电源的可用性，增加用户供电可靠性。该装置没有涉及到在不同的组网方式下对分布式电源的控制调度方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种多组网形态的分布式电源优化调度控制方法，能够判定分布式电源的形态，并根据相应地形态提出针对各自组网特点的优化调度方式，做出最优的策略，满足不同的分布式电源的合理调度，提高了优化调度效率。

本发明采用的技术方案为：

一种多组网形态的分布式电源优化调度控制方法，包括以下步骤：

1）在调度范围内，根据额定负载和发电功率判定分布式电源的规模，再根据是否为微电网方式判定该分布式电源的接入方式，再通过分布式电源规模和接入方式确定分布式电源归属的组网形态，组网形态包括：高密度分布式电源、规模级分布式电源及微电网级；

2）当分布式电源判定为高密度分布式电源时，高密度分布式电源的优化调度控制方法包括以下步骤：

2-1）对高密度分布式电源输出功率进行DFT运算，将输出功率转化为无限的时域量；

2-2）完成DFT运算后，对输出功率的高频段做IDFT分解，将高频段转化为有限的时域量；

2-3）利用储能系统供能，对高频段进行补偿，得到平滑的输出功率，达到平抑分布式电源的不平衡功率，消纳高密度分布接入的分布式电源输出功率波动性的目的；

2-4）通过步骤2-1）、2-2）和2-3），根据对高频段补偿的输出功率计算出平滑的高密度电机组运行功率，根据实际气候条件对可调分布式电源进行调度；并结合实际情况统计出各种分布式电源的响应时间长度，制定出计及全约束的分布式电源与配电网之间的协调调度方案；

3）当分布式电源判定为规模级分布式电源时，规模级分布式电源的优化调度控制方法包括以下步骤：

3-1）采集高密度分布式电源输出功率的当前功率预测、气象数值预测和基本电气量，根据实际气象条件调节规模级分布式电源的开合，再结合规模级分布式电源的实际输出功率计算出实时可供调度裕度；

3-2）将计算出的裕度指令经分布式电源侧综合通信管理终端上传至调度中心监控主站系统，主站系统通过分析所述步骤3-1）计算出的实际可供调度裕度和规模级分布式电源的实际采集功率，结合天气因素和所述步骤3-1）的当前功率预测进行全局优化调度，控制规模级分布式电源的开合，得到调度指令；

3-3）调度指令经分布式电源侧综合通信管理终端后，通过风电场功率自动控制系统将指令分解至规模级分布式电源的各个本地单元；

3-4）各个本地单元分别进行相应指令操作，以满足系统功率全局优化调度的需要；

4）当分布式电源判定为微电网时，微电网的优化调度控制方法包括以下步骤：

4-1）采集微电网监控系统的储能设备当前出力最大出力和该微电网内部分布式电源功率预测最大出力，两者相加计算出可供调度裕度；

4-2）将计算出的可供调度裕度经微电网能量管理系统上传至调度中心监控主站系统，主站系统通过分析可供调度裕度，结合微电网电压、频率的约束，针对微电网功率的不同控制策略，控制微电网内部分布式电源和各类负荷的开合，进行全局优化调度，得到调度指令；

4-3）调度指令经微电网能量管理系统下发至本地自动控制系统；

4-4）本地自动控制系统将调度指令下发至储能设备，出力灵活发电设备以及其他分布式发电设备，其中，所述储能设备的调度优先级最高，其次是出力灵活发电设备，当这两种设备的调度均无法满足要求时，再对其他分布式发电设备进行弃风和弃光或低频减载的操作，从而满足系统全局优化调度的需要。

本发明首先通过分布式电源规模和接入方式确定分布式电源归属的组网形态，组网形态包括：高密度分布式电源、规模级分布式电源及微电网级，再根据归属的组态类型进行相应地优化调控。本发明能够判定分布式电源的形态，并根据相应地形态提出针对各自组网特点的优化调度方式，做出最优的策略，满足不同的分布式电源的合理调度，提高了优化调度效率。

附图说明

图1为本发明的高密度分布式电源电路原理示意图；

图2为本发明的规模级分布式电源电路原理示意图；

图3为本发明的微电网级电路原理示意图。

具体实施方式

如图1、2和3所示，本发明包括以下步骤：

1）在调度范围内，根据额定负载和发电功率判定分布式电源的规模，再根据是否为微电网方式判定该分布式电源的接入方式，再通过分布式电源规模和接入方式确定分布式电源归属的组网形态，组网形态包括：高密度分布式电源、规模级分布式电源及微电网级；

2）当分布式电源判定为高密度分布式电源时，高密度分布式电源的优化调度控制方法包括以下步骤：

2-1）对高密度分布式电源输出功率进行DFT运算，将输出功率转化为无限的时域量；

2-2）完成DFT运算后，对输出功率的高频段做IDFT分解，将高频段转化为有限的时域量；

2-3）利用储能系统供能，对高频段进行补偿，得到平滑的输出功率，达到平抑分布式电源的不平衡功率，消纳高密度分布接入的分布式电源输出功率波动性的目的；

2-4）通过步骤2-1）、2-2）和2-3），根据对高频段补偿的输出功率计算出平滑的高密度电机组运行功率，根据实际气候条件对可调分布式电源进行调度；并结合实际情况统计出各种分布式电源的响应时间长度，制定出计及全约束的分布式电源与配电网之间的协调调度方案；

3）当分布式电源判定为规模级分布式电源时，规模级分布式电源的优化调度控制方法包括以下步骤：

3-1）采集高密度分布式电源输出功率的当前功率预测、气象数值预测和基本电气量，根据实际气象条件调节规模级分布式电源的开合，再结合规模级分布式电源的实际输出功率计算出实时可供调度裕度；

3-2）将计算出的裕度指令经分布式电源侧综合通信管理终端上传至调度中心监控主站系统，主站系统通过分析所述步骤3-1）计算出的实际可供调度裕度和规模级分布式电源的实际采集功率，结合天气因素和所述步骤3-1）的当前功率预测进行全局优化调度，控制规模级分布式电源的开合，得到调度指令；

3-3）调度指令经分布式电源侧综合通信管理终端后，通过风电场功率自动控制系统将指令分解至规模级分布式电源的各个本地单元；

3-4）各个本地单元分别进行相应指令操作，以满足系统功率全局优化调度的需要；

4）当分布式电源判定为微电网时，微电网的优化调度控制方法包括以下步骤：

4-1）采集微电网监控系统的储能设备当前出力最大出力和该微电网内部分布式电源功率预测最大出力，两者相加计算出可供调度裕度；

4-2）将计算出的可供调度裕度经微电网能量管理系统上传至调度中心监控主站系统，主站系统通过分析可供调度裕度，结合微电网电压、频率的约束，针对微电网功率的不同控制策略，控制微电网内部分布式电源和各类负荷的开合，进行全局优化调度，得到调度指令；

4-3）调度指令经微电网能量管理系统下发至本地自动控制系统；

4-4）本地自动控制系统将调度指令下发至储能设备，出力灵活发电设备以及其他分布式发电设备，其中，所述储能设备的调度优先级最高，其次是出力灵活发电设备，当这两种设备的调度均无法满足要求时，再对其他分布式发电设备进行弃风和弃光或低频减载的操作，从而满足系统全局优化调度的需要。

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加明显，下面结合附图，对本发明进行详细说明。

本发明的多组网形态主要包括基于高密度分布式电源、规模级分布式电源及微电网这三种组网形态，分别根据这三种组网形态的特点，提出针对各自组网特点的优化调度方式。

首先，在调度范围内，根据额定负载和发电功率判定分布式电源的规模，再根据是否为微电网方式判定该分布式电源的接入方式，再通过分布式电源规模和接入方式确定分布式电源归属的组网形态，组网形态包括：高密度分布式电源、规模级分布式电源及微电网级。

如图1所示，基于高密度分布式电源的优化调度方法主要是通过分布式电源和分布式储能系统的优化组合运行，尽可能平抑分布式电源的不平衡功率，消纳高密度分布接入的分布式电源出力波动性，实现分布式电源出力的自平滑，减少分布式电源接入对电网的影响，等效满足上级电网实现对高密度分布式电源的控制的需要。其实现具体包括以下步骤：

1-1）对高密度分布式电源输出功率进行DFT运算，即对分布式电源的输出功率进行离散傅里叶运算。DFT是信号分析与处理中的一种重要变换，但直接计算DFT的计算量与变换区间长度N的平方成正比，当N较大时，计算量太大，直接用DFT算法进行谱分析和信号的实时处理是不切实际的。因此现在普遍采用一种快速傅里叶算法，即FFT算法来进行计算。高密度分布式电源的输出功率原本在时域上有限，进行离散傅里叶变换后，将输出功率转化为无限的时域量，便于下一步对其输出功率在高频段进行分析处理。

1-2）完成DFT运算后，对输出功率的高频段做IDFT分解，即对输出功率的高频段进行反傅里叶变换，将其转化为有限的时域量，便于下一步对输出功率的高频段进行处理。

1-3）利用储能系统供能，对高频段进行补偿，得到平滑的输出功率，达到平抑分布式电源的不平衡功率，消纳高密度分布接入的分布式电源输出功率波动性的目。

1-4）通过步骤1-1），1-2），1-3）根据对高频段补偿的输出功率的补偿计算出平滑的高密度电机组运行功率，根据实际气候条件对可调分布式电源进行调度，例如根据风速调度风机的开合、根据光照时间调度光伏的开合等；并结合实际情况统计出各种分布式电源的响应时间长度（即开合响应的时间），制定出计及全约束的分布式电源与配电网之间的协调调度方案。

规模级分布式电源是基于高密度分布式电源的大规模组网模式，由于其规模大，运行特性具有一致性，因此可以采用与高密度分布式电源组网方式不同的调度优化方式。

对于形成规模的集中大容量分布式电源，其输出能量仍受自然气候因素影响而具有不确定性；但由于其规模大、且运行特性具有一致性，因此可以考虑采用基于功率预测校正的直接、协调调度相结合的优化调度技术。

如图2所示，规模级分布式电源的优化调度方法包括以下步骤：

2-1）采集高密度分布式电源输出功率的当前功率预测，气象数值预测和基本电气量，根据实际气象条件调节规模级分布式电源的开合，再结合规模级分布式电源的实际输出功率计算出实时可供调度裕度。

2-2）将计算出的裕度指令经分布式电源侧综合通信管理终端上传至调度中心监控主站系统，主站系统通过分析计算的实时可供调度裕度和规模级分布式电源的实际采集功率，结合天气因素和步骤2-1）中的当前功率预测进行全局优化调度，控制分布式电源的开合，得到调度指令；例如某站的分布式电源是大规模风机，先按照步骤2-1）计算出所有风机的功率预测最大出力，并结合储能系统的最大出力，两者相加得到可供调度裕度；将计算出的裕度上传至调度中心主站系统，主站根据实际可调用的裕度，结合天气因素和当前功率预测，控制每台风机和负荷的开合，达到全局优化调度的目的。

2-3）调度指令经分布式电源侧综合通信管理终端后，通过风电场功率自动控制系统将指令分解至规模级分布式电源的各个本地单元。

2-4）各个本地单元分别进行相应指令操作，以满足系统功率全局优化调度的需要。

微电网集多种分布式发电设备、负荷、储能装置于一体，可以承担局部电网优化调度功能。因此针对微电网，应该采用基于微电网调度控制器的协调优化调度。

如图3所示微电网的优化调度方法包括以下步骤：

3-1）采集微电网监控系统的储能设备当前出力最大出力和该微电网内部分布式电源功率预测最大出力，两者相加计算出可供调度裕度。

3-2）将计算出的可供调度裕度经微电网能量管理系统上传至调度中心监控主站系统，主站系统通过分析可供调度裕度，结合微电网电压、频率的约束，针对微电网功率的不同控制策略，如下垂控制、V-f控制等，控制微电网内部分布式电源和各类负荷的开合，进行全局优化调度，得到调度指令；例如某微电网内部的分布式电源是若干台光伏，先按照步骤3-1）计算出所有光伏的功率预测最大出力，并结合储能系统的最大出力，两者相加得到可供调度裕度；将计算出的裕度上传至调度中心主站系统，主站根据实际可调用的裕度，结合微电网电压、频率约束，针对不同的控制策略，控制每台光伏和负荷的开合，达到全局优化调度的目的。

3-3）调度指令经微电网能量管理系统下发至本地自动控制系统。

3-4）本地自动控制系统将调度指令进行下发，由于储能设备处理最为灵活，因而其调度优先级最高；其次为某些出力调节灵活的分布式发电设备，如柴油燃气轮机以及燃料电池等等；当以上设备的调度均无法满足要求时，再对其他分布式发电设备进行弃风和弃光或低频减载等操作，从而满足系统全局优化调度的需要。

Claims (1)

1.一种多组网形态的分布式电源优化调度控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）在调度范围内，根据额定负载和发电功率判定分布式电源的规模，再根据是否为微电网方式判定该分布式电源的接入方式，再通过分布式电源规模和接入方式确定分布式电源归属的组网形态，组网形态包括：高密度分布式电源、规模级分布式电源及微电网；

2）当分布式电源判定为高密度分布式电源时，高密度分布式电源的优化调度控制方法包括以下步骤：

2-1）对高密度分布式电源输出功率进行DFT运算，将输出功率转化为无限的时域量；

2-2）完成DFT运算后，对输出功率的高频段做IDFT分解，将高频段转化为有限的时域量；

2-3）利用储能系统供能，对高频段进行补偿，得到平滑的输出功率，达到平抑分布式电源的不平衡功率，消纳高密度分布接入的分布式电源输出功率波动性的目的；

2-4）通过步骤2-1）、2-2）和2-3），根据对高频段补偿的输出功率计算出平滑的高密度电机组运行功率，根据实际气候条件对可调分布式电源进行调度；并结合实际情况统计出各种分布式电源的响应时间长度，制定出计及全约束的分布式电源与配电网之间的协调调度方案；

3）当分布式电源判定为规模级分布式电源时，规模级分布式电源的优化调度控制方法包括以下步骤：

3-1）采集高密度分布式电源输出功率的当前功率预测、气象数值预测和基本电气量，根据实际气象条件调节规模级分布式电源的开合，再结合规模级分布式电源的实际输出功率计算出实时可供调度裕度；

3-2）将计算出的裕度指令经分布式电源侧综合通信管理终端上传至调度中心监控主站系统，主站系统通过分析步骤3-1）计算出的实时可供调度裕度和规模级分布式电源的实际采集功率，结合天气因素和步骤3-1）的当前功率预测进行全局优化调度，控制规模级分布式电源的开合，得到调度指令；

3-3）调度指令经分布式电源侧综合通信管理终端后，通过风电场功率自动控制系统将指令分解至规模级分布式电源的各个本地单元；

3-4）各个本地单元分别进行相应指令操作，以满足系统功率全局优化调度的需要；

4）当分布式电源判定为微电网时，微电网的优化调度控制方法包括以下步骤：

4-1）采集微电网监控系统的储能设备当前出力最大出力和该微电网内部分布式电源功率预测最大出力，两者相加计算出可供调度裕度；

4-2）将计算出的可供调度裕度经微电网能量管理系统上传至调度中心监控主站系统，主站系统通过分析可供调度裕度，结合微电网电压、频率的约束，针对微电网功率的不同控制策略，控制微电网内部分布式电源和各类负荷的开合，进行全局优化调度，得到调度指令；

4-3）调度指令经微电网能量管理系统下发至本地自动控制系统；

4-4）本地自动控制系统将调度指令下发至储能设备，出力灵活发电设备以及其他分布式发电设备，其中，所述储能设备的调度优先级最高，其次是出力灵活发电设备，当这两种设备的调度均无法满足要求时，再对其他分布式发电设备进行弃风和弃光或低频减载的操作，从而满足系统全局优化调度的需要。