CN105515027B

CN105515027B - 一种负荷曲线可配置的储能微网控制方法

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Publication number: CN105515027B
Application number: CN201510473703.0A
Authority: CN
Inventors: 樊朝晖; 李庄; 彭旭华; 谢东亮
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-08-06
Filing date: 2015-08-06
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2035-08-06
Also published as: CN105515027A

Abstract

本发明公开了一种负荷曲线可配置的储能微网控制方法。它以直接向用户供电的大容量储能阵列为核心控制对象，在并网状态下通过有序充、放电策略，按需配置储能阵列所在微网对外的负荷曲线，使微网并网功率可控，其具体步骤为：根据功率调节需求和储能关键特征，以储能调节量最小为目标，以分时段负荷曲线为约束，自动生成全时段控制策略。本发明在风电、光伏发电大规模、集中式并网，导致调峰、调频、备用等电网有功调节需求激增的情况下，使电力用户能在不影响自身供电可靠性的前提下参与电网有功调节，规避高峰电价给电力用户带来的经济风险，提高用电经济性；同时有利于降低储能的充、放电循环次数，延长电池寿命，提高了微网运行的经济性。

Description

一种负荷曲线可配置的储能微网控制方法

技术领域

本发明属于微型配电网技术领域，具体涉及一种负荷曲线可配置的储能微网控制方法。

背景技术

在孤立运行的微型配电网中接入分布式风力、光伏发电单元，能提高用能环保性，解决过度依赖柴油发电带来的污染和成本高企的问题。但与此同时，用户面临发电出力间歇、电能质量不高的问题。通过加入储能单元能缓解上述问题，但容易因风、光发电量或储能容量不足、储能单元出现故障导致无法向用户可靠供电，频繁启动油电单元则与降低用电成本的目的相违背，同时环境污染问题也得不到彻底解决。

在电网接入条件较好地区的配电网一般都具备连接输电网的能力，可经由配电网，利用远方电源的发电能力提高微型配电网用户的用电经济性、在配电网故障或电力供需失衡时实现功率支援、吸收配电网内过剩的电量。但国内输电网中传输电量的绝大部分仍来源于燃煤发电，碳排放量巨大。在大型输电网中高比例的接入可再生能源发电的技术尚不成熟，短期内难以实现，并不利于国家节能减排目标的早日实现。

因发电机突然故障，风电、光伏间歇性发电等原因，电网供电的功率平衡容易受到破坏，传统电力负荷并不能及时响应这类功率调整需求，调节用电计划；当问题严重到一定程度时，就只能通过拉闸限电等方式中断负荷供电，给电力用户带来生产上的损失、生活上的不便。

发明内容

为克服上述技术的缺点，本发明旨在提供一种能根据储能特性，可靠的按需调节负荷曲线，响应电网调峰、调频、备用等各类有功调节需求，同时协调内部多个相连储能微网、及微网内风、光、储、油等多种分布式发电、储能设备，使原有用电可靠性、经济性、环保性都得到提高的微型配电网系统。

为解决上述技术问题，本发明是采用以下技术方案实现：

一种负荷曲线可配置的储能微网控制方法，具体包括以下过程：

使用时，通过闭合连接中压和低压交流网的断路开关，处于低压（特指380-420V）部分的储能微网（以下简称微网）可以实现联网运行；反之所述微网进入孤网运行。当处于联网运行状态时，如果闭合公共连接点处的断路开关，使联网运行的所述微网再通过中压（特指10kV）交流网与外界输电网及电源（以下简称为外网电源）相连接，则所述微网进入并网运行状态。本发明所述控制方法主要利用微网控制模块内新加入的负荷预测模块的信息，根据并网运行状态时对所述微网用电功率的调节需求，优化储能充、放电过程，构成新的并网运行控制策略。

为控制上述并网、联网或孤网运行状态下的微网，按照“就近互济、并网功率可控、风光储油依次调度”为目标实施全网有功平衡控制策略，将所述相连微网群的功率平衡需求实时分配到每个分布式发电元件。

能量管理模块负责所述相连微网群的并网功率控制、有功功率互济及所述中压交流网的监控和保护，同时管理员通过其中的能量监控与显示模块观察全网运行情况，发出调度和控制指令，通过拓扑控制模块实现对全网断路开关的控制。

每过Δt的时间间隔，通过能量管理模块中网控信息模块收集所述时钟信号、所述外网发电功率信息、所述相连微网群中各微网发电、用电功率信息、微网负荷预测信息、储能阵列状态信息以及网络拓扑信息。上述信息通过能量监控与显示模块以数字和图形的方式向管理员展示。管理员也可通过所述能量监控与显示模块输入分阶段用电计划，包括调度周期内多个计划跟踪期的起止时间、计划期内用电功率曲线（以下简称为用电计划曲线，其值用P_REG表示，为保证交流变压器功率不超过最大通过容量P_C，P_REG应在-P_C到P_C范围变动）的信息。给出用电功率曲线的方法包括但不限于下述方法：限制最大用电功率；在负荷预测或实测曲线基础上变动一个固定（或固定比例）的数值，或该数值由额外的动态数据源给出；限制负荷预测或实测曲线变动时斜率的最大或最小值；要求维持设定功率一段时间，或要求一段时间内跟踪设定曲线，或要求中断供电一段时间。相邻2个计划跟踪期之间需由1个电量调节期分隔；所述分阶段用电计划一般以1个电量调节期始，需为每个所述微网分别指定各自的分阶段用电计划。所述分阶段用电计划需先通过用电计划管理模块内的储能充放电优化模块转换为全时段用电计划方能用于功率调度。

所述储能充放电优化模块按照如下规则计算得出所述微网的全时段用电计划：

1）读取所述分阶段用电计划；

2）求取所述微网内储能阵列在所述计划跟踪期到来前需具备的电量上、下限值，按如下步骤计算：

2.1）对其中每个计划跟踪期设定（下列以符号i表示枚举到的计划跟踪期），在所述计划跟踪期起止时段内，对管理员设定的阶段用电计划曲线P_REG和负荷预测曲线P_LFOR之差关于时间作积分计算，即，其中t_i1、t_i2分别表示第i个计划跟踪期的起、止时刻。

2.2）如果大于0，即如果负荷预测准确并忽略损耗，该计划跟踪期将使储能阵列充入的电量，则设定该计划跟踪期的阶段电量上限E_Ui为E_C-E_INTi，即在该计划跟踪期起始时刻不可使所述储能阵列的荷电量（SOC）超过E_Ui；

2.3）如果E_INTi不大于0，即如果负荷预测准确并忽略损耗，该计划跟踪期将使储能阵列放出的电量，则设定该计划跟踪期的阶段电量下限E_Di为-E_INTi，即在该计划跟踪期起始时刻不可使所述储能阵列的荷电量（SOC）低于E_Di；

3）以储能阵列阶段调整量最小为目标，计算各个电量调整期所述储能阵列的初始阶段电量调整量，第1轮按照时间从前往后的顺序计算各个电量调整期的调整量：

3.1）从所述储能阵列的当前工况开始，将计算电量E_CAL设置为储能阵列的当前电量值E_CUR；

3.2）对所述分阶段用电计划内每个电量调节期设定（下列以符号i表示枚举到的电量调节期），确定阶段电量的变动范围：

3.2.1）如果紧接该电量调节期的计划跟踪期已设置阶段电量上限E_Ui，则阶段电量变动范围R_Ei为[E_MIN, E_Ui-E_BAK]，其中E_MIN为避免深度放电影响电池组寿命及造成零电流启动问题而为所述储能阵列设置的最小电量阈值，E_BAK为管理员在考虑负荷预测误差、风光发电量、损耗等因素后为所述储能阵列留存的备用电量（或备用电量存储空间）；

3.2.2）如果该计划跟踪期已设置阶段电量下限E_Di，则阶段电量变动范围R_Ei为[E_Di+E_BAK, E_C]，其中E_C为所述储能阵列的最大可容纳电量；

3.2.3）通过比较计算电量E_CAL与阶段电量变动范围R_Ei的相对位置关系，找出R_Ei范围内距E_CAL最近的点作为阶段计划调整量E_SCHi，具体步骤如下：

3.2.3.1）如果计算电量E_CAL比阶段电量变动范围R_Ei的最大值还大，则阶段计划调整量设置为R_Ei的最大值；

3.2.3.2）如果计算电量E_CAL比阶段电量变动范围R_Ei的最小值还小，则阶段计划调整量设置为R_Ei的最小值；

3.2.3.3）如果计算电量E_CAL在阶段电量变动范围R_Ei内，则阶段计划调整量设置为E_CAL；

3.2.4）所述储能阵列的最大充、放电功率限制可能导致实际可供调整量不足，不足部分记为待调节电量E_DIFi，具体步骤如下：

3.2.4.1）如果该电量调节期内电量调节所需的平均功率满足所述储能阵列的最大充、放电功率限制要求，即，其中P_R为所述储能阵列的最大可用充电总功率（已充满的储能阵列功率应计为0），P_D为所述储能阵列的最大可用放电总功率（放电仅剩E_MIN的储能阵列功率应计为0）,为该电量调节期的时长，则待调节电量为0；

3.2.4.2）如果该电量调节期内电量调节所需的平均功率不满足所述储能阵列的最大充、放电功率限制要求，且比最大放电功率还大，即，则E_DIFi=；

3.2.4.3）如果该电量调节期内电量调节所需的平均功率不满足所述储能阵列的最大充、放电功率限制要求，且比最大充电功率的相反数还小，即，则E_DIFi=；

3.2.5）将计算电量E_CAL设置为E_SCHi；

3.2.6）如果枚举尚未结束，返回步骤3.2；否则结束本轮计算；

4）将第1轮计算所得待调节电量按照时间从后往前的顺序重新分配，以消除待调节电量，第2轮计算的具体步骤如下：

4.1）从最后1个电量调节期开始，按逐一递减（i-1）方向枚举，枚举操作的第1次迭代时i= N_QR，辅助变量E_RM=0。其中N_QR为电量调节期总数，符号i表示枚举到的电量调节期：

4.1.1）如果该电量调节期的待调节电量为0，进入步骤4.1.5；

4.1.2）如果该电量调节期的待调节电量不为0，则第i-1个电量调整期的临时调整量E_TMP设置为E_SCH(i-1)+E_DIFi；如果E_TMP超出阶段电量变动范围R_E(i-1)，则以最小调整量E_RM将E_TMP限制在R_E(i-1)内；

4.1.3）给出第i-1个调整期的电量起点：

4.1.3.1）如果i大于2，则计算电量E_CAL=E_SCH(i-2)+E_INT(i-2)；

4.1.3.2）如果i不大于2，则计算电量E_CAL=E_CUR；

4.1.4）尝试将第i个电量调节期的待调节电量转移给第i-1个电量调节期，利用前面多段电量调节期的调节空间渐次消化待调节电量：

4.1.4.1）如果第i-1个电量调节期内电量调节所需的平均功率满足所述储能阵列的最大充、放电功率限制要求，即，则进入步骤4.1.5；

4.1.4.2）如果第i-1个电量调节期内电量调节所需的平均功率不满足所述储能阵列的最大充、放电功率限制要求，且比最大放电功率还大，即，则E_DIF(i-1)=E_DIF(i-1) ，并进入步骤4.1.5；

4.1.4.3）如果该电量调节期内电量调节所需的平均功率不满足所述储能阵列的最大充、放电功率限制要求，且比最大充电功率的相反数还小，即，则E_DIF(i-1)=，并进入步骤4.1.5；

4.1.5）将第i-1个电量调节期的阶段计划调整量E_SCH(i-1)设置为E_TMP, 将第i个电量调节期的待调节电量E_DIFi和辅助变量均设为0，如果i>1，进入枚举的下一迭代步，返回步骤4.1；否则结束本轮计算；

5）根据以上结果形成所述全时段用电计划：

5.1）如果不存在待调节电量不为0的电量调节期，则对于各个电量调节期，采用包括但不限于下述线性调节方法，自动生成所述储能阵列的阶段起始电量至阶段计划调整量所需的功率曲线：

5.1.1）从所述储能阵列的当前工况开始，将计算电量E_CAL设置为储能阵列的当前电量值E_CUR；

5.1.2）对每个电量调节期（下列以符号i表示枚举到的电量调节期）：

5.1.2.1）计算阶段起始电量至阶段计划调整量所需的最短时间t_SCHi：如果E_CAL大于E_SCHi，则t_SCHi=(E_CAL-E_SCHi)/P_D，P=-P_D；如果E_CAL不大于E_SCHi，则t_SCHi=(E_SCHi-E_CAL)/P_R，P=P_R；

5.1.2.2）该电量调节期的所述储能阵列的充、放电功率曲线P_S为时间-功率平面上由(t_STi, P)、(t_STi+t_SCHi, P)、(t_STi+t_SCHi, 0)、(t_EDi, 0)构成的4点连线；因此，该电量调节期的阶段用电计划线P_REG为P_S与同一时段的负荷预测线P_LFOR之和。

5.1.3）将各个电量调节期、计划跟踪期的阶段用电计划线按时间先后顺序拼接，即构成全时段用电计划。

5.2）如果仍存在待调节电量不为0的电量调节期，则向能量监控与显示模块报告。

管理员可通过所述储能充放电优化模块检测所设定的分阶段用电计划是否能成功转换为所述全时段用电计划。管理员也可通过所述能量监控与显示模块启动用电计划跟踪功能，该功能根据启动前工况，同样运行所述储能充放电优化模块，获取所述全时段用电计划。当获取成功后，通过启动跟踪模块断开功率互济模块的输出端，接通用电计划跟踪模块的输出端，以实现对管理员设定用电计划的跟踪功能。

所述用电计划跟踪模块按照满足用电计划跟踪功能的要求设定交换功率定值，即从所述全时段用电计划中找到计划时刻与当前时刻相等时的用电计划功率值P_REG，取-P_REG作为所述微网的交换功率定值。

当不处于用电计划周期，或管理员所述能量监控与显示模块关闭用电计划跟踪功能后，所述启动跟踪模块断开所述用电计划跟踪模块的输出端，接通所述功率互济模块的输出端，所述功率互济模块根据所述网控信息模块传入的信息，按照如下规则计算得出所述相连微网群各网的交换功率定值：

1）将并网状态先分为协议外源非调整期和多个协议外源调整期，通过所述能量监控与显示模块增减协议外源调整期及设置其起止时间、调整功率等信息：

1.1）在协议外源非调整期，对所述相连微网群中任一微网，由所述外网电源满足各微网负荷用电及所述储能阵列充电需求，风光发电功率仍优先利用，具体为：其交换功率定值P_T(负值表示流入微网的功率)取-P_C和最大可吸收功率P_A中的较大值；P_C为该微网交流变压器的最大通过容量，P_A等于-(P_L+P_R-P_W)，其中P_L为网内全部交流负荷实测总功率，P_W为网内全部风、光出力参考值之和；

1.2）在协议外源调整期，当所述外网电源不足以满足全部用电、充电需求时，等比例降低各微网的交换功率；同时在调整期逐步释放功率调整量以减缓对电能质量的冲击，如果为功率向上调整（即外网电源增加供给），应在调整期内逐步减小储能阵列发出的功率；反之如果为功率向下调整（即外网电源减少供给），应在调整期内逐步增加储能阵列发出的功率，具体调整方法包括但不限于下述线性调整方法：按照时间-功率平面上（当前时刻，当前外网功率）、（调整期结束时刻，调整后功率）2点连线，在直线上取对应时刻的功率作为外网功率定值P_X；如果P_X大于所有微网的G_i值之和，则将P_X设置为所有微网的G_i值之和，G_i为-P_C和最大可吸收功率P_A中的较大值；对所述相连微网群中任一微网（下列以符号i表示受关注的枚举个体），其交换功率定值P_T等于权重系数W_i与P_X的乘积，其中W_i取G_i除以所有微网的G_i值之和；

2）在联网状态下，对所述相连微网群中任一微网，P_T按照以下规则计算：

2.1）在第1次计算时，获得各微网的功率不平衡量：

2.1.1）如果连接风、光、油电单元与逆变单元的断路开关闭合，并且风、光、油电最大出力超过负荷，即P_W+P_O >P_L+ε（ε为足够小正数）时， P_T设置为0，同时设置不平衡功率辅助变量ΔP为P_W+P_O-P_L和P_C之中的较小值；

2.1.2）如果连接风、光、油电单元与所述逆变单元的断路开关闭合，并且风、光、油最大出力不大于负荷，即P_W+P_O ≤P_L+ε时，P_T和ΔP均设置为P_W+P_O-P_L与-P_C之中的较大值；

2.1.3）如果连接风、光、油电单元与所述逆变单元的断路开关未闭合，并且所述储能阵列最大放电功率大于负荷，即P_D>P_L+ε时，P_T设置为0，ΔP设置为P_D-P_L和P_C之中的较小值；

2.1.4）如果连接风、光、油电单元与所述逆变单元的断路开关未闭合，并且所述储能阵列最大放电功率不大于负荷，即P_D≤P_L+ε时，P_T和ΔP均设置为P_D-P_L与-P_C之中的较大值；

2.2）在第2次计算时，实现各微网功率不平衡量在具备互济条件的邻近微网的分配：

2.2.1）如果需向外寻求功率互济，即ΔP<-ε时，记Δ=-ΔP，读取互济队列（每个微网的互济队列并不相同，由管理员根据就近互济原则事先设置，通常按照电气距离或其它决定网损的指标按更有利于降低互济时网损的顺序排列），按照队列次序，对遍历到的任一队列中的微网，根据以下规则修改P_T：

2.2.1.1）如果遍历所及微网具备向外提供功率互济的能力，但供应不大于需求时，即ΔP>ε并且ΔP≤Δ时，将ΔP累加到P_T，Δ设置为Δ-ΔP，ΔP设置为0；

2.2.1.2）如果遍历所及微网具备向外提供功率互济的能力，但供应大于需求时，即ΔP>ε并且ΔP>Δ时，将Δ累加到P_T，Δ设置为0，ΔP设置为ΔP-Δ；

2.2.1.3）如果遍历结束并且Δ>ε，通过所述能量监控与显示模块显示功率不平衡告警信息，提醒管理员采取手动控制措施；

3）在孤网状态下，对所述微网，P_T设置为0，并进行如下计算：

3.1）如果连接风、光、油电单元与所述逆变单元的断路开关闭合，并且风、光、油最大出力小于负荷，即P_W+P_O <P_L-ε时，通过所述能量管理模块显示功率不平衡告警信息，提醒管理员采取手动控制措施；

3.2）如果连接风、光、油电单元与所述逆变单元的断路开关未闭合，并且所述储能阵列最大放电功率小于负荷，即P_D<P_L-ε时，通过所述能量管理模块显示功率不平衡告警信息，提醒管理员采取手动控制措施；

所述功率互济模块将计算得到的所述相连微网群中各个微网的交换功率定值P_T送入所述信息总线。

此外，如果处于联网或并网状态、所述外网电源未停止供电时，所述能量管理模块内的相位同步模块从所述中压交流量测单元获取交流电压的相位信号。如果所述外网电源停止供电，周边输电网停电时，所述相位同步模块利用自身产生的工频交流信号作为所述逆变单元的相位信号。该信号用于同步所述相连微网群各微网逆变单元的相位。当由所述相位同步模块产生相位信号时，以最后1次接收到来自所述外网电源的相位信号为起点，产生工频交流信号及其相位信号。

所述能量管理模块内的保护控制模块负责监测所述中压交流网及所述外网电源的各类电压、频率的异常波动，若通过所述中压交流量测单元获得的电压、电流、频率超过安全限值，则通过所述能量管理模块内断路开关控制模块断开连接各微网与所述中压交流网的开关，实施保护；当通过所述中压交流量测单元获得的电压、频率满足安全要求，则通过所述能量管理模块内断路开关控制模块闭合连接各微网与所述中压交流网的开关。

所述微网控制模块负责所述微网内部的有功和无功功率平衡，执行所述能量管理模块通过所述信息总线下发的交换功率定值和其它调度、保护指令，同时对所述低压交流网及网内储能阵列、各分布式发电单元和负荷等实现监控和保护。其中，所述功率调节模块也按Δt的周期刷新控制策略，通过交流变压容量限制模块确定交换功率增量ΔP_T，步骤如下：

1）从所述信息总线获取所述微网的交换功率定值P_T。如果从所述信息总线上在设定时长内检测不到P_T的刷新，采用最后1次刷新值；如果在设定时长外仍检测不到P_T的刷新，则立即判断所述微网进入孤网运行状态，设置P_T为0；

2）输入通过所述交流变压量测单元得到的所述微网与中压交流网的实际交换功率P_t；

3）如果不超过ε：

3.1）如果实际交换功率未超过变压器容量，即，则ΔP_T=0；

3.2）如果实际交换功率超过变压器容量，即，则ΔP_T=，其中表示取符号函数，若括号内为负数，返回-1；若括号内为正数，返回1；若括号内为0，返回0；

4）如果超过ε：

4.1）如果实际交换功率未超过变压器容量，即，则ΔP_T=P_T-P_t；

4.2）如果实际交换功率超过变压器容量，即，则ΔP_T=；

同时，所述功率调节模块从用电负荷量测单元取得用电功率P_L，计算出实测发电需求P_N=P_L-P_t。则净发电需求。

将净发电需求、所述储能单元最大容量、剩余荷电量、风电、光电单元出力参考值之和送入有功控制模块，该模块按照风光、储、油调度顺序，根据如下具体规则设置所述储能阵列、风电单元、光电单元、油电单元的定值：

1）计算储、油待发功率定值；

2）如果储、油待发功率定值为正，并且所述储能单元剩余荷电量足够，即并且，则风光功率定值为，储能功率定值等于，油电功率定值等于0；

3）如果储、油待发功率定值为正，并且所述储能单元剩余荷电量不足，即并且，则：

3.1）油电功率定值等于油电单元额定功率；

3.2）如果剩余功率额大于风电、光电单元出力参考值，即，风光功率定值为，储能功率定值等于，将所述微网功率不平衡量向能量监控与显示模块告警；

3.3）如果剩余功率额小于等于风电、光电单元出力参考值，即，风光功率定值为，储能功率定值等于；

4）如果储、油待发功率定值为负，并且所述储能单元有足够容量，即并且，则风光功率定值为，储能功率定值等于，油电功率定值等于0；

5）如果储、油待发功率定值为负，并且所述储能单元没有足够容量，即并且，则：

5.1）油电功率定值等于0；

5.2）如果储、油待发功率定值与风电、光电单元出力参考值之和为负，即，则风光功率定值为0，储能功率定值等于0，将所述微网功率不平衡量向能量监控与显示模块告警；

5.3）如果储、油待发功率定值与风电、光电单元出力参考值之和不为负，即，则风光功率定值为，储能功率定值等于。

为达到交流电网中电压满足安全用电要求的目标，所述调压控制模块负责所述微网范围内及其邻近网络无功功率的精细反馈调节控制，包括但不限于下述线性控制方法。所述调压模块将电压参考值与通过低压交流量测单元采集的电压量测值的差值传入第一有界比例积分器，该比例积分器将所述无功补偿单元及储能单元所连逆变单元的最大无功容量之和作为无功出力上限，将该值的相反数作为无功出力下限，比例积分器的参数由管理员事先给定，输出无功参考值给所述功率调节模块。所述功率调节模块将转发给无功控制模块，并优先分配给所述无功补偿单元；若所述无功补偿单元容量不足，再将剩余无功需求分配给所述逆变单元。当所述逆变单元收发无功功率接近其无功功率上、下限时，通过所述能量监控与显示模块向管理员提示告警。

所述储能控制模块通过所述储能量测单元对所述储能阵列进行实时监控，接收所述有功控制模块送来的储能功率定值，根据该值设定所述逆变单元的有功功率。同时设置作为充电器使用、与储能阵列相连的D/D转换单元的功率定值等于风、光、油实测发电功率之和。如果所述信息总线上的所述相位信号在设定时长内正常刷新，则所述储能控制模块将该信号作为所述逆变单元的相位信号；反之，如果所述信息总线上的所述相位信号不能在设定时长内正常刷新，则采用最后1次接收到来自所述相位同步模块的相位信号为起点，生成工频相位信号，作为所述逆变单元的相位信号。通过储能测温单元监视所述储能阵列中各储能模块过热、过压、过充等状态，在检测到上述状态后，断开相关模块与其它模块的连接；当过热、过压、过充等状态消失后，自动恢复相关模块与其他模块的连接。

所述油电控制模块通过所述油电量测单元对油电单元的工作状态、出力情况进行监测，接收所述有功控制模块送来的油电功率定值。若大于，并且所述油电单元状态正常且并未启动，则立即启动油电单元并达到额定出力；若不大于且所述油电单元已启动，则立即关闭油电单元。若所述油电单元工作状态异常(包括机械故障、缺油等)，应关闭运行中的油电单元，并通过所述能量监控与显示模块向管理员告警提示。

所述风光控制模块通过所述风电量测单元、所述光电量测单元对风电单元、光电单元的工作状态、出力情况进行监测，接收所述有功控制模块送来的风光功率定值，计算风光功率调节系数，将所述微网内各风电、光电单元（下列以符号i表示受关注的参与枚举的风电、光电单元）根据所述风电、光电量测单元获得的功率参考值，按照设置各风电、光电单元的出力参考值，并送入与各风电、光电单元有关的A/D或D/D转换单元的控制回路。当出现风电或光电单元故障时，通过所述能量监控与显示模块向管理员告警提示。

所述风电、光电、油电、储能量测单元除提供实测功率数据外，还记录并向所述信息总线提供相关风电、光电、油电单元和储能阵列的最大输出（输入）功率，当配置于某个分布式发电单元、储能阵列附近的断路开关因保护等原因断开后，该发电单元或储能阵列的最大输出（输入）功率应即刻置0；若上述断开的断路开关重新闭合，相关发电单元或储能阵列的最大输出（输入）功率也应即刻恢复到其实际容量的设置。

所述微网控制模块内的保护控制模块负责监测所述低压交流网的各类电压、频率的异常波动并作出保护动作，并协调不停电检修时的系统运行：

1）若通过所述低压交流量测单元获得的电压、电流、频率超过安全限值，则通过所述能量监控与显示模块向管理员告警提示；

2）当监测到危险的过电压、过电流事件，则通过所述微网控制模块内的断路开关控制模块断开风电、光电、油电单元、所述逆变单元以及所述微网连接中压交流网的开关，并标记所述微网为故障状态，通过所述微网内停电保护设备和人身安全，并通过所述能量监控与显示模块向管理员告警提示。当故障排除后，由管理员通过所述能量监控与显示模块手动控制，先检测所述储能单元是否尚有足够电量，如果电量太少先闭合连接所述油电单元的开关，通过所述油电单元给所述储能阵列充电；待电量达到要求，闭合除故障微网连接中压交流网的开关以外被保护控制模块断开的开关，重启微网并以孤网方式运行。当中压和低压交流网的电压、电流、频率均在安全限值内达足够长时间，再闭合连接所述微网与所述中压交流网的开关，实现联网或并网运行。

3）当所述储能单元需整体不停电检修时，通过所述能量监控与显示模块，通知所述断路开关控制模块断开所述储能阵列与所述逆变单元间的断路开关，同时闭合连接风、光、油电单元与所述逆变单元的断路开关，在孤网状态下为实现平稳的状态迁移，可提前手动启动油电单元并达到额定出力；当检修结束，再通知所述断路开关控制模块闭合所述储能阵列与所述逆变单元间的断路开关，同时断开风、光、油电单元与所述逆变单元之间的开关，关闭因检修开启的油电单元。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、在风电、光伏发电大规模、集中式并网，导致调峰、调频、备用等电网有功调节需求激增的情况下，使储能微网能在不影响供电可靠性的前提下参与削峰填谷、调频和备用服务，支持了出力不稳定的风电、光伏发电的入网渗透率提高，提升了电网运行的可靠性、经济性、环保性；

2、基于输入的功率调节需求，根据储能的容量特征，自动生成全时段用电计划，提高了微网功率调节控制的自动化水平，简便了操作。

3、按储能调节量最小为目标的调度方式有利于降低控制期间储能阵列的充、放电循环次数，既满足功率调节要求，又延长了电池寿命，提高了微网运行的经济性。给用户提供了峰谷电价、尖峰电价等机制下自由分配全天用电负荷的灵活性，极大的提高了用电经济性。

附图说明

图1为典型储能微网并网结构和能量流向图。

图2为能量管理模块的控制信号流向图。

图3为用电计划管理模块内部的控制信号流向图。

图4为储能充、放电优化的原理图。

图5为确定阶段电量变动范围的流程图。

图6为电量调整期阶段计划调整量第1轮计算的流程图。

图7为电量调整期阶段计划调整量第2轮计算的流程图。

图8为功率互济模块在联网状态下第2次计算交换功率定值的流程图。

图9为微网控制模块的控制信号流向图。

图10为功率调节模块的控制信号流向图。

图11为功率调节模块计算交换功率增量的流程图。

图12为有功控制模块功率定值分配流程图。

图13为储能微网无功控制信号流向图。

具体实施方式

下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。

图1为典型储能微网并网结构和能量流向图。通过闭合图1中断路开关（S2），所述微网进入联网运行；反之所述微网进入孤网运行。当处于联网运行状态时，如果闭合公共连接点处的断路开关（S3），使联网运行的所述微网再通过所述中压交流网（12）与所述外网电源（13）相连接，则所述微网进入并网运行状态。如图1中虚线所示，多个处于联网或并网运行状态的微网可通过所述中压交流网（12）首尾相连，构成所述相连微网群。正常运行时，断路开关S4-S7、S9-S12均闭合，仅S8断开；所述储能阵列（3）整体不断电检修时，断开S7、S9，闭合S8，使风、光、油电单元得以继续向负荷供电，也可以在并网状态下断开S4进行分布式供电系统的整体检修。

图2为能量管理模块的控制信号流向图。该模块负责各微网之间的有功平衡控制策略的实施，以在必要时为所述相连微网群提供功率互济的功能。每过Δt（例如0.2秒）的时间间隔，通过所述网控信息模块（15）收集外网发电功率（A4）信息、所述相连微网群中各网的“微网发电、用电功率”（A5）信息、微网负荷预测信息（A20）、储能阵列状态信息（A21）、时钟信号（A24）、以及拓扑控制模块（25）提供的网络拓扑信息（A3）。所述外网发电功率（A4）信息由图2中所述中压交流量测单元（M10）传入所述信息总线（A1）；所述微网发电、用电功率（A5）由图9中风、光、油、储量测单元（M1-M4、M6）送入所述信息总线（A1）；所述网络拓扑信息（A3）由所述拓扑控制模块（25）合并从所述断路开关控制模块（34、38）分别传入的开关状态（A16、A21）得到；所述储能阵列状态信息（A21）由图9中所述储能量测单元（M3）送入所述信息总线（A1）；所述微网负荷预测信息（A20）由图9中所述负荷预测模块（45）送入所述信息总线（A1）；所述时钟信号（A24）由图2中时钟模块（39）传入。所述网控信息模块（15）将上述信息合并后传入所述能量监控与显示模块（36），以数字和图形的方式向管理员展示所述相连微网群的拓扑情况，并标注各微网的状态，同时其结果也送入图2中所述用电计划管理模块（41）。

图3为所述用电计划管理模块（41）的内部控制信号流向图。从所述网控信息模块（15）收集的所述时钟信号（A24）、所述网络拓扑信息（A3）、所述外网发电功率（A4）信息、所述相连微网群中各网的“微网发电、用电功率”（A5）信息、微网负荷预测信息（A20）、储能阵列状态信息（A21）均作为所述储能充、放电优化模块（42）、所述功率互济模块（16）、所述用电计划跟踪模块（43）的输入信号。所述储能充、放电优化模块（42）还从所述能量监控与显示模块（36）获得管理员设定的所述分阶段用电计划（A22），负责以所述储能阵列调整电量最小为目标自动产生管理员未设定部分的用电计划曲线，完成从分阶段用电计划到全时段用电计划的转换，向所述信息总线（A1）输出所述全时段用电计划（A23），并由所述能量监控与显示模块（36）接收并提供用电计划曲线的显示。所述用电计划跟踪模块（43）还从所述能量监控与显示模块（36）获得所述全时段用电计划（A23）。当管理员通过所述能量监控与显示模块（36）向所述启停计划跟踪模块（44）发出计划跟踪功能启动信号（A25）时，所述用电计划跟踪模块（43）根据时钟信号（A24）确定当前时刻，并将所述全时段用电计划（A23）中与当前时刻匹配时刻的各个微网的计划用电功率转换为所述交换功率定值（A2）；当管理员通过所述能量监控与显示模块（36）向所述启停计划跟踪模块（44）发出计划跟踪功能停止信号（A26）时，由所述功率互济模块（16）完成各微网所述交换功率定值（A2）的设定。

所述储能充、放电优化模块（42）负责根据各个微网的分阶段用电计划，通过储能充、放电优化来满足该用电计划的要求，并形成全时段用电计划，其原理图如图4所示。所述分阶段用电计划（A22）将给出图4中计划跟踪期的用电计划曲线P_REG，待求的是电量调节期的用电计划曲线。

由于用电计划曲线P_REG与负荷预测曲线P_LFOR之间存在的差异，首先需确定每个计划跟踪期前各微网储能阵列的阶段电量变动范围R_E，即图4中时间-电量图的加粗竖线，其算法如图5所示，其原理是：阶段电量变动范围的上（或下）限值应等于P_REG与 P_LFOR曲线差值关于时间的积分，即图4中阴影区域的面积。计算获得的阶段电量变动范围的上（或下）限值并未考虑负荷预测误差、风光发电量、损耗、电池最低电量限制等多方面影响，因此管理员可留出E_BAK的备用电量或备用电量空间。

在确定阶段电量变动范围后，可进一步确定各微网在图4中各个电量调节期所述储能阵列（3）的阶段计划调整量，共分为2轮计算。第1轮计算主要确定阶段计划调整量的初始分配，同时如果某个电量调节期所述储能阵列（3）无法满足调整需求，则产生待调节电量，其流程图如图6所示。该轮计算的特点是按从前往后的时间顺序，以各阶段所述储能阵列（3）在满足阶段电量变动范围约束前提下，调节电量最小为目标进行储能充、放电策略的优化。图4中时间-电量图中包括了不同优化策略的示例，按照调节电量最小为目标，应选择可能调节方式1，因为所述电量调节期开始时所述储能单元（3）的荷电量状态（SOC）已经处于紧随其后的所述计划跟踪期确定的阶段电量变动范围以内，故不需调整。第2轮计算旨在消除第1轮计算产生的待调节电量，其流程图如图7所示。该轮计算的特点是按从后往前的时间顺序，通过放松前1电量调节期的优化目标，消化后1电量调节期的待调节电量，直到到达第1电量调节期。如果经第2轮计算后，第1电量调节期仍有待调节电量，则通过所述能量监控与显示模块（36）向管理员报告；当第1电量调节期的待调节电量为0时，按照包括但不限于线性调节方法产生所有电量调节期的用电功率计划曲线P_REG（如图4中自动生成的P_REG所示），与各个计划跟踪期P_REG曲线（如图4中的设定的P_REG所示）按时间关系拼接在一起，构成所述全时段用电计划（A23），并输出给所述能量监控与显示模块（36）。需为各个微网计算出各自的全时段用电计划（A23）。全时段用电计划（A23）在计划跟踪功能启动后，由所述用电计划跟踪模块（43）转换为给定时刻各微网所需的交换功率定值（A2）。

所述功率互济模块（16）根据所述相连微网群中各微网所处并网、联网或孤网状态，根据不同规则计算交换功率定值（A2）：

1）在并网状态下：

1.1）如果为协议外源非调整期（指根据用户与所述外网电源供电商签订的供电协议，不在功率调整时刻附近的充足供电时段），此时图1中所述外网电源（13）的发电功率足够满足所述相连微网群的用电和充电需求。因此，所述交换功率定值（A2）为各微网内实测用电负荷功率与所述储能阵列（3）的最大充电功率之和，再扣除风、光出力参考值（该值可根据包括但不限于最大能量捕获MPPT方法求得），保证风、光出力优先利用；

1.2）如果为协议外源调整期（指根据用户与所述外网电源供电商签订的供电协议，在功率调整时刻附近的不能充足供电的时段），此时图1中所述外网电源（13）的发电功率可能不足以满足所述相连微网群的用电和充电需求。同时，所述外网电源（13）的功率调整量可能较大，容易造成电能质量下降。因此，由管理员通过所述能量监控与显示模块输入外源功率调整策略，如划定10min为调整过渡期，确定调整终止时所述外网电源（13）的期望出力（当期望出力大于所述相连微网群最大功率需求时，限制期望出力等于最大功率需求），则从当前时刻、当前外源出力出发，可依包括但不限于线性调整策略在10min内逐步完成调整，在调整期结束时刻达到期望出力，此时由所述外网电源（13）向各微网供给的发电功率也按照总出力变化等比例调整；

2）在联网状态下：

2.1）第1次计算时确定各微网的功率不平衡量。如果微网内有功功率供大于求，则标记为具有互济能力（A类）；反之，则标记为有互济需求（B类）；

2.2）在第2次计算时，实现各微网功率不平衡量在具备互济条件的邻近微网的分配，其流程图如图8所示。当发现B类微网时，读取其互济队列，该队列由管理员事先指定，由邻近微网的编号构成。设计队列的原则是：如果通过队列中靠前的微网提供功率互济，则一般网损较靠后者小。因此，按互济队列的次序，检查每个队列中的微网是否属于A类。发现1个A类微网，则该A类微网的交换功率尽可能提高，发出功率互济请求的B类微网的功率不平衡量相应减少同一水平，直到找到的A类微网使该B类微网的功率不平衡量减少到0为止。如果遍历结束仍存在功率不平衡量则告警提示管理员；

3）在孤网状态下，交互功率定值设置为0，如果仍存在网内功率供小于求的情况，告警提示管理员。

此外，所述能量管理模块内的所述相位同步模块（40）在并网或联网状态下，在所述外网电源（13）未停电时，通过所述中压交流量测单元（M10）获得外网交流电压（A22）信息，利用包括但不限于锁相环电路等技术提取电压相位信息；也可以在外网出现停电故障等情况下，生成模拟的工频交流信号及其相位信息，保证周边区域大范围停电下相连微网群的稳定运行。将获得的上述相位信号（A6）传入所述信息总线（A1），由图9的所述相位控制模块（36）捕获后，提供给所述储能控制模块（21），用于控制所述逆变单元（7）。如果所述微网接收不到发自所述相位同步模块的相位信号，则以最后1次接收到相位信号为起点，利用所述微网控制模块内的所述相位控制模块（36）产生工频交流信号作为所述逆变单元的相位信号。

所述能量管理模块内的所述保护控制模块（39）负责监测图1中所述中压交流网（12）及所述外网电源（13）的各类电压、频率的异常波动，若通过所述中压交流量测单元（M10）获得的电压、电流、频率超过安全限值，则通过所述能量管理模块内所述断路开关控制模块（38）断开连接各微网与所述中压交流网的开关（S2），实施保护；当通过所述中压交流量测单元（M10）获得的电压、频率满足安全要求，则通过所述能量管理模块内断路开关控制模块（38）闭合连接各微网与所述中压交流网的开关（S2）。

图9为微网控制模块的控制信号流向图。该模块也是本发明所述控制方法的核心模块，既能接受所述能量管理模块提供的交换功率定值（A2）并分配到具体控制模块及相关储能阵列、分布式发电单元，将相位信号（A6）信息传入所述储能控制模块（21）并控制所述逆变单元（7），也可以在接收不到上述控制信号时，实现孤网状态下的微网可靠运行。所述微网控制模块中的所述功率调节模块（19）的控制信号流向图如图10所示。该模块从所述交流变压量测单元（M9）获得实际交换功率（A7）信息，从所述用电负荷量测单元（M4）获得微网内用电功率（A8）之和，则实测发电需求（A9）等于用电功率（A8）减去实际交换功率（A7）。从所述功率互济模块（16）获得本次交换功率定值（A2），如果处于孤网运行状态或在设定时长外失去与所述能量管理模块的信息通讯，则交换功率定值（A2）置0。通过所述交流变压容量限制模块（27）比较交换功率定值（A2）和实际交换功率（A7），在考虑交流变压器（11）容量限制前提下，计算出本次交换功率增量（A10），其流程图如图11所示。将该值与实测发电需求（A9）相加，得到净发电需求（A11），并输入所述有功控制模块（22）。

所述有功控制模块（22）负责将所述净发电需求（A11）分配给所述储能阵列（3）和所述风电单元（1）、所述光电单元（2）及所述油电单元（8），其功率定值分配流程图如图12所示。当分配过程中存在功率不平衡量时，通过所述能量监控与显示模块（36）向管理员告警。

此外，所述调压控制模块（18）负责所述微网范围内及其邻近网络无功功率的精细反馈调节控制，它用电压参考值（A18）减去从所述低压交流量测单元（M8）采集并送入所述信息总线（A1）的所述低压交流网（10）的电压量测值（A19）获得电压偏差信号，通过比例积分器将电压偏差信号转换为反映无功功率需求的无功参考值（A17），并在所述无功补偿单元（9）和所述逆变单元（7）之间分配，如图13所示。首先在所述无功补偿单元（9）中分配直到满发为止；再将剩余的无功功率需求分配给所述逆变单元（7）。当所述逆变单元（7）收发无功功率接近其无功功率上、下限时，通过所述能量监控与显示模块（36）向管理员提示告警。如果所述微网内未安装无功补偿单元，则上述无功控制策略简化为仅由所述逆变单元（7）实施。

所述储能控制模块（21）通过所述储能量测单元（M3）对所述储能阵列（3）进行实时监控，接收所述有功控制模块（22）送来的储能功率定值，根据该值设定所述逆变单元（7）的有功功率参考值。同时设置作为充电器使用、与所述储能阵列（3）相连的所述D/D转换单元（31）的功率定值等于风、光、油实测发电功率之和。如果所述信息总线（A1）上的所述相位信号（A6）在设定时长内正常刷新，则所述储能控制模块（21）将该信号作为所述逆变单元（7）的相位信号；反之，如果所述信息总线（A1）上的所述相位信号（A6）不能在设定时长内正常刷新，则采用由所述相位控制模块（36）以最后1次接收到所述相位信号（A6）为起点，生成工频相位信号（A15），作为所述逆变单元（7）的相位信号。通过所述储能测温单元（M12）监视所述储能阵列（3）中各储能模块过热、过压、过充等状态，在检测到上述状态后，断开异常状态模块与其它模块的连接；当过热、过压、过充等状态消失后，自动恢复该模块与其他模块的连接。

所述油电控制模块（23）通过所述油电量测单元（M6）对油电单元的工作状态、出力情况进行监测，接收所述有功控制模块（22）送来的油电功率定值。若大于，并且所述油电单元（8）状态正常且并未启动，则立即启动所述油电单元（8）并达到额定出力；若不大于且所述油电单元（8）已启动，则立即关闭所述油电单元（8）。若所述油电单元（8）工作状态异常(包括机械故障、缺油等)，应关闭运行中的所述油电单元（8），并通过所述能量监控与显示模块（36）向管理员告警提示。

所述风光控制模块（24）通过所述风电量测单元（M1）、所述光电量测单元（M2）对所述风电单元（1）、所述光电单元（2）的工作状态、出力情况进行监测，接收所述有功控制模块（22）送来的风光功率定值，计算风光功率调节系数，将所述微网内各风电、光电单元（下列以符号i表示受关注的参与枚举的风电、光电单元）根据所述风电、光电量测单元（M1、M2）获得的功率参考值，按照设置各风电、光电单元（1，2）的出力参考值。当出现所述风电单元（1）或所述光电单元（2）故障时，通过所述能量监控与显示模块（36）向管理员告警提示。

所述风电、光电、油电、储能量测单元（M1、M2、M3、M6）除提供实测功率数据外，还记录并向所述信息总线（A1）分别提供相关风电（1）、光电（2）、油电单元（8）和储能阵列（3）的最大输出（输入）功率，当配置于某个分布式发电单元、储能阵列附近的断路开关因保护等原因断开后，该发电单元或储能阵列的最大输出（输入）功率应即刻置0；若上述断开的断路开关重新闭合，相关发电单元或储能阵列的最大输出（输入）功率也应即刻恢复到其实际容量的设置。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims

1.一种负荷曲线可配置的储能微网控制方法，其特征在于，该方法利用微网控制模块内新加入的负荷预测模块的信息，根据并网运行状态时对储能微网用电功率的调节需求，优化储能充、放电过程，构成新的并网运行控制策略，其具体包括以下过程：

使用时，通过闭合连接中压交流网和低压交流网的断路开关，处于低压部分的所述储能微网可以实现联网运行；反之所述储能微网进入孤网运行；当处于联网运行状态时，如果闭合公共连接点处的断路开关，使联网运行的所述储能微网再通过中压交流网与外网电源相连接，则所述储能微网进入并网运行状态；

能量管理模块负责相连微网群的并网功率控制、有功功率互济及中压交流网的监控和保护，同时管理员通过其中的能量监控与显示模块观察全网运行情况，发出调度和控制指令，通过拓扑控制模块实现对全网断路开关的控制；

每过Δt的时间间隔，通过所述能量管理模块中网控信息模块收集时钟信号、外网发电功率信息、相连微网群中各微网发电、用电功率信息、微网负荷预测信息、储能阵列状态信息以及网络拓扑信息；所述网控信息模块收集的信息通过所述能量监控与显示模块以数字和图形的方式向管理员展示；管理员或通过所述能量监控与显示模块输入分阶段用电计划，分阶段用电计划包括调度周期内多个计划跟踪期的起止时间、计划期内用电功率曲线的信息；计划期内用电功率曲线即为用电计划曲线，其值用P_REG表示，且P_REG应在-P_C到P_C范围变动，以保证交流变压器功率不超过最大通过容量P_C；给出用电功率曲线的方法为：限制最大用电功率；在负荷预测或实测曲线基础上变动一个固定或固定比例的数值，或该数值由额外的动态数据源给出；限制负荷预测或实测曲线变动时斜率的最大或最小值；要求维持设定功率一段时间，或要求一段时间内跟踪设定曲线，或要求中断供电一段时间；相邻2个计划跟踪期之间需由1个电量调节期分隔；分阶段用电计划以1个电量调节期始，需为每个所述储能微网分别指定各自的分阶段用电计划；分阶段用电计划需先通过用电计划管理模块内的储能充放电优化模块转换为全时段用电计划方能用于功率调度；

所述储能充放电优化模块按照如下规则计算得出所述储能微网的全时段用电计划：

1）读取分阶段用电计划；

2）求取所述储能微网内储能阵列在计划跟踪期到来前需具备的电量上、下限值，按如下步骤计算：

2.1）对其中每个计划跟踪期设定，在计划跟踪期起止时段内，对管理员设定的阶段用电计划曲线P_REG和负荷预测曲线P_LFOR之差关于时间作积分计算，下列以符号i表示枚举到的计划跟踪期，即，其中t_i1、t_i2分别表示第i个计划跟踪期的起、止时刻；

2.2）如果E_INTi大于0，即如果负荷预测准确并忽略损耗，该计划跟踪期将使所述储能阵列充入的电量，则设定该计划跟踪期的阶段电量上限E_Ui为E_C-E_INTi，即在该计划跟踪期起始时刻不可使所述储能阵列的荷电量（SOC）超过E_Ui；

2.3）如果E_INTi不大于0，即如果负荷预测准确并忽略损耗，该计划跟踪期将使所述储能阵列放出的电量，则设定该计划跟踪期的阶段电量下限E_Di为-E_INTi，即在该计划跟踪期起始时刻不可使所述储能阵列的荷电量（SOC）低于E_Di；

3）以所述储能阵列阶段调整量最小为目标，计算各个电量调整期所述储能阵列的初始阶段电量调整量，第1轮按照时间从前往后的顺序计算各个电量调整期的调整量：

3.1）从所述储能阵列的当前工况开始，将计算电量E_CAL设置为所述储能阵列的当前电量值E_CUR；

3.2）对分阶段用电计划内每个电量调节期设定，确定阶段电量的变动范围，下列以符号i表示枚举到的电量调节期：

3.2.1）如果紧接该电量调节期的计划跟踪期已设置阶段电量上限E_Ui，则阶段电量变动范围R_Ei为[E_MIN, E_Ui-E_BAK]，其中E_MIN为避免过度放电影响电池组寿命而为所述储能阵列设置的最小电量阈值，E_BAK为管理员在考虑负荷预测误差、风光发电量、损耗的因素后为所述储能阵列留存的备用电量或备用电量存储空间；

3.2.4）所述储能阵列的最大充、放电功率限制或导致实际可供调整量不足，不足部分记为待调节电量E_DIFi，具体步骤如下：

3.2.4.1）如果该电量调节期内电量调节所需的平均功率满足所述储能阵列的最大充、放电功率限制要求，即，其中P_R为所述储能阵列的最大可用充电总功率，已充满的所述储能阵列功率应计为0，P_D为所述储能阵列的最大可用放电总功率，放电仅剩E_MIN的所述储能阵列功率应计为0，t_QRi为该电量调节期的时长，则待调节电量为0；

3.2.5）将计算电量E_CAL设置为E_SCHi；

3.2.6）如果枚举尚未结束，返回步骤3.2）；否则结束本轮计算；

4.1）从最后1个电量调节期开始，按逐一递减（i-1）方向枚举，枚举操作的第1次迭代时i= N_QR，辅助变量E_RM=0；其中N_QR为电量调节期总数，符号i表示枚举到的电量调节期：

4.1.1）如果该电量调节期的待调节电量为0，进入步骤4.1.5）；

4.1.3）给出第i-1个调整期的电量起点：

4.1.3.1）如果i大于2，则计算电量E_CAL=E_SCH(i-2)+E_INT(i-2)；

4.1.3.2）如果i不大于2，则计算电量E_CAL=E_CUR；

4.1.4.1）如果第i-1个电量调节期内电量调节所需的平均功率满足所述储能阵列的最大充、放电功率限制要求，即，则进入步骤4.1.5）；

4.1.4.2）如果第i-1个电量调节期内电量调节所需的平均功率不满足所述储能阵列的最大充、放电功率限制要求，且比最大放电功率还大，即，则E_DIF(i-1)=E_DIF(i-1)+，并进入步骤4.1.5）；

4.1.4.3）如果该电量调节期内电量调节所需的平均功率不满足所述储能阵列的最大充、放电功率限制要求，且比最大充电功率的相反数还小，即，则E_DIF(i-1)=，并进入步骤4.1.5）；

4.1.5）将第i-1个电量调节期的阶段计划调整量E_SCH(i-1)设置为E_TMP, 将第i个电量调节期的待调节电量E_DIFi和辅助变量均设为0，如果i>1，进入枚举的下一迭代步，返回步骤4.1）；否则结束本轮计算；

5）根据以上结果形成全时段用电计划：

5.1）如果不存在待调节电量不为0的电量调节期，则对于各个电量调节期，采用下述线性调节方法，自动生成所述储能阵列的阶段起始电量至阶段计划调整量所需的功率曲线：

5.1.1）从所述储能阵列的当前工况开始，将计算电量E_CAL设置为所述储能阵列的当前电量值E_CUR；

5.1.2）对每个电量调节期，下列以符号i表示枚举到的电量调节期：

5.1.2.2）该电量调节期的所述储能阵列的充、放电功率曲线P_S为时间-功率平面上由(t_STi, P)、(t_STi+t_SCHi, P)、(t_STi+t_SCHi, 0)、(t_EDi, 0)构成的4点连线；因此，该电量调节期的阶段用电计划线P_REG为P_S与同一时段的负荷预测线P_LFOR之和；

5.1.3）将各个电量调节期、计划跟踪期的阶段用电计划线按时间先后顺序拼接，即构成全时段用电计划；

5.2）如果仍存在待调节电量不为0的电量调节期，则向所述能量监控与显示模块报告；

管理员通过所述储能充放电优化模块检测所设定的分阶段用电计划是否能成功转换为全时段用电计划；管理员或通过所述能量监控与显示模块启动用电计划跟踪功能，该功能根据启动前工况，同样运行所述储能充放电优化模块，获取全时段用电计划；当获取成功后，通过启动用电计划跟踪模块断开功率互济模块的输出端，接通用电计划所述跟踪模块的输出端，以实现对管理员设定用电计划的跟踪功能；

所述用电计划跟踪模块按照满足用电计划跟踪功能的要求设定交换功率定值，即从全时段用电计划中找到计划时刻与当前时刻相等时的用电计划功率值P_REG，取-P_REG作为所述储能微网的交换功率定值；

当不处于用电计划周期，或管理员所述能量监控与显示模块关闭用电计划跟踪功能后，启动所述用电计划跟踪模块断开所述用电计划跟踪模块的输出端，接通所述功率互济模块的输出端，所述功率互济模块根据所述网控信息模块传入的信息，按照如下规则计算得出相连微网群各网的交换功率定值：

6）将并网状态先分为协议外源非调整期和多个协议外源调整期，通过所述能量监控与显示模块增减协议外源调整期及设置其起止时间、调整功率等信息：

6.1）在协议外源非调整期，对相连微网群中任一所述储能微网，由外网电源满足各所述储能微网负荷用电及所述储能阵列充电需求，风光发电功率仍优先利用，具体为：其交换功率定值P_T取-P_C和最大可吸收功率P_A中的较大值，负值表示流入所述储能微网的功率；其中，P_C为该微网所述交流变压器的最大通过容量，P_A等于-(P_L+P_R-P_W)，P_L为网内全部交流负荷实测总功率，P_W为网内全部风、光出力参考值之和；

6.2）在协议外源调整期，当外网电源不足以满足全部用电、充电需求时，等比例降低各微网的交换功率；同时在调整期逐步释放功率调整量以减缓对电能质量的冲击，如果为功率向上调整，即外网电源增加供给，应在调整期内逐步减小所述储能阵列发出的功率；反之如果为功率向下调整，即外网电源减少供给，应在调整期内逐步增加所述储能阵列发出的功率，具体调整方法为：按照时间-功率平面上2点连线，在直线上取对应时刻的功率作为外网功率定值P_X；如果P_X大于所有微网的G_i值之和，则将P_X设置为所有微网的G_i值之和，G_i为-P_C和最大可吸收功率P_A中的较大值；对相连微网群中任一所述储能微网，以符号i表示受关注的枚举个体，其交换功率定值P_T等于权重系数W_i与P_X的乘积，其中W_i取G_i除以所有微网的G_i值之和；

7）在联网状态下，对相连微网群中任一所述储能微网，P_T按照以下规则计算：

7.1）在第1次计算时，获得各所述储能微网的功率不平衡量：

7.1.1）如果连接风、光、油电单元与逆变单元的断路开关闭合，并且风、光、油电最大出力超过负荷，即P_W+P_O >P_L+ε，且ε为足够小正数时， P_T设置为0，同时设置不平衡功率辅助变量ΔP为P_W+P_O-P_L和P_C之中的较小值；

7.1.2）如果连接风、光、油电单元与逆变单元的断路开关闭合，并且风、光、油最大出力不大于负荷，即P_W+P_O ≤P_L+ε时，P_T和ΔP均设置为P_W+P_O-P_L与-P_C之中的较大值；

7.1.3）如果连接风、光、油电单元与逆变单元的断路开关未闭合，并且所述储能阵列最大放电功率大于负荷，即P_D>P_L+ε时，P_T设置为0，ΔP设置为P_D-P_L和P_C之中的较小值；

7.1.4）如果连接风、光、油电单元与逆变单元的断路开关未闭合，并且所述储能阵列最大放电功率不大于负荷，即P_D≤P_L+ε时，P_T和ΔP均设置为P_D-P_L与-P_C之中的较大值；

7.2）在第2次计算时，实现各所述储能微网功率不平衡量在具备互济条件的邻近所述储能微网的分配：

7.2.1）如果需向外寻求功率互济，即ΔP<-ε时，记Δ=-ΔP，读取互济队列，按照队列次序，对遍历到的任一队列中的所述储能微网，根据以下规则修改P_T：

7.2.1.1）如果遍历所及所述储能微网具备向外提供功率互济的能力，但供应不大于需求时，即ΔP>ε并且ΔP≤Δ时，将ΔP累加到P_T，Δ设置为Δ-ΔP，ΔP设置为0；

7.2.1.2）如果遍历所及所述储能微网具备向外提供功率互济的能力，但供应大于需求时，即ΔP>ε并且ΔP>Δ时，将Δ累加到P_T，Δ设置为0，ΔP设置为ΔP-Δ；

7.2.1.3）如果遍历结束并且Δ>ε，通过所述能量监控与显示模块显示功率不平衡告警信息，提醒管理员采取手动控制措施；

8）在孤网状态下，对所述储能微网，P_T设置为0，并进行如下计算：

8.1）如果连接风、光、油电单元与逆变单元的断路开关闭合，并且风、光、油最大出力小于负荷，即P_W+P_O <P_L-ε时，通过所述能量管理模块显示功率不平衡告警信息，提醒管理员采取手动控制措施；

8.2）如果连接风、光、油电单元与逆变单元的断路开关未闭合，并且所述储能阵列最大放电功率小于负荷，即P_D<P_L-ε时，通过所述能量管理模块显示功率不平衡告警信息，提醒管理员采取手动控制措施；

所述功率互济模块将计算得到的相连微网群中各个所述储能微网的交换功率定值P_T送入信息总线；

此外，如果处于联网或并网状态、外网电源未停止供电时，所述能量管理模块内的相位同步模块从中压交流量测单元获取交流电压的相位信号；如果外网电源停止供电，周边输电网停电时，所述相位同步模块利用自身产生的工频交流信号作为逆变单元的相位信号；该信号用于同步相连微网群各所述储能微网逆变单元的相位；当由所述相位同步模块产生相位信号时，以最后1次接收到来自外网电源的相位信号为起点，产生工频交流信号及其相位信号；

所述能量管理模块内的保护控制模块负责监测中压交流网及外网电源的各类电压、频率的异常波动，若通过所述中压交流量测单元获得的电压、电流、频率超过安全限值，则通过所述能量管理模块内断路开关控制模块断开连接各所述储能微网与中压交流网的开关，实施保护；当通过所述中压交流量测单元获得的电压、频率满足安全要求，则通过所述能量管理模块内所述断路开关控制模块闭合连接各所述储能微网与中压交流网的开关；

储能所述微网控制模块负责所述储能微网内部的有功和无功功率平衡，执行所述能量管理模块通过信息总线下发的交换功率定值和其它调度、保护指令，同时对低压交流网及网内所述储能阵列、各分布式发电单元和负荷实现监控和保护；其中，功率调节模块按Δt的周期刷新控制策略，通过交流变压容量限制模块确定交换功率增量ΔP_T，步骤如下：

9）从信息总线获取所述储能微网的交换功率定值P_T；如果从信息总线上在设定时长内检测不到P_T的刷新，采用最后1次刷新值；如果在设定时长外仍检测不到P_T的刷新，则立即判断所述储能微网进入孤网运行状态，设置P_T为0；

10）输入通过交流变压量测单元得到的所述储能微网与中压交流网的实际交换功率P_t；

11）如果不超过ε：

11.1）如果实际交换功率未超过变压器容量，即，则ΔP_T=0；

11.2）如果实际交换功率超过变压器容量，即，则ΔP_T=，其中表示取符号函数，若括号内为负数，返回-1；若括号内为正数，返回1；若括号内为0，返回0；

12）如果超过ε：

12.1）如果实际交换功率未超过变压器容量，即，则ΔP_T=P_T-P_t；

12.2）如果实际交换功率超过变压器容量，即，则ΔP_T=；

同时，所述功率调节模块从用电负荷量测单元取得用电功率P_L，计算出实测发电需求P_N=P_L-P_t；则净发电需求；

将净发电需求、储能单元最大容量E_C、剩余荷电量E_R、风电、光电单元出力参考值之和P_W送入有功控制模块，所述有功控制模块按照风光、储、油调度顺序，根据如下具体规则设置所述储能阵列、风电单元、光电单元、油电单元的定值：

13）计算储、油待发功率定值；

14）如果储、油待发功率定值为正，并且储能单元剩余荷电量足够，即并且，则风光功率定值P_WS为P_W，储能功率定值P_SS等于P_Σ，油电功率定值P_OS等于0；

15）如果储、油待发功率定值为正，并且储能单元剩余荷电量不足，即并且，则：

15.1）油电功率定值P_OS等于油电单元额定功率P_O；

15.2）如果剩余功率额大于风电、光电单元出力参考值，即，风光功率定值P_WS为P_W，储能功率定值P_SS等于P_O+P_W，将所述储能微网功率不平衡量向所述能量监控与显示模块告警；

15.3）如果剩余功率额小于等于风电、光电单元出力参考值，即，风光功率定值P_WS为，储能功率定值P_SS等于P_Σ；

16）如果储、油待发功率定值为负，并且储能单元有足够容量，即并且，则风光功率定值P_WS为P_W，储能功率定值P_SS等于P_Σ，油电功率定值P_OS等于0；

17）如果储、油待发功率定值为负，并且储能单元没有足够容量，即并且，则：

17.1）油电功率定值P_OS等于0；

17.2）如果储、油待发功率定值与风电、光电单元出力参考值之和为负，即，则风光功率定值P_WS为0，储能功率定值P_SS等于0，将所述储能微网功率不平衡量P_Σ向所述能量监控与显示模块告警；

17.3）如果储、油待发功率定值与风电、光电单元出力参考值之和不为负，即，则风光功率定值P_WS为P_Σ，储能功率定值P_SS等于P_Σ；

调压控制模块负责所述储能微网范围内及其邻近网络无功功率的精细反馈调节控制，以达到交流电网中电压满足安全用电要求的目标，包括下述线性控制方法；所述调压控制模块将电压参考值与通过低压交流量测单元采集的电压量测值的差值传入第一有界比例积分器，该比例积分器将无功补偿单元及储能单元所连逆变单元的最大无功容量之和作为无功出力上限，将该值的相反数作为无功出力下限，比例积分器的参数由管理员事先给定，输出无功参考值Q_Σ给所述功率调节模块；所述功率调节模块将Q_Σ转发给无功控制模块，并优先分配给所述无功补偿单元；若所述无功补偿单元容量Q_C不足，再将剩余无功需求Q_Σ-Q_C分配给逆变单元；当逆变单元收发无功功率接近其无功功率上、下限时，通过所述能量监控与显示模块向管理员提示告警；

储能控制模块通过储能量测单元对所述储能阵列进行实时监控，接收所述有功控制模块送来的储能功率定值P_SS，根据该值设定逆变单元的有功功率；同时设置作为充电器使用、与所述储能阵列相连的D/D转换单元的功率定值等于风、光、油实测发电功率之和；如果信息总线上的相位信号在设定时长内正常刷新，则所述储能控制模块将该信号作为逆变单元的相位信号；反之，如果信息总线上的相位信号不能在设定时长内正常刷新，则采用最后1次接收到来自所述相位同步模块的相位信号为起点，生成工频相位信号，作为逆变单元的相位信号；通过储能测温单元监视所述储能阵列中各储能单元过热、过压或过充的状态，在检测到过热、过压或过充的状态后，断开相关储能单元与其它储能单元的连接；当过热、过压或过充的状态消失后，自动恢复相关储能单元与其他储能单元的连接；

油电控制模块通过油电量测单元对油电单元的工作状态、出力情况进行监测，接收所述有功控制模块送来的油电功率定值P_OS；若P_OS大于ε，并且油电单元状态正常且并未启动，则立即启动油电单元并达到额定出力；若P_OS不大于ε且油电单元已启动，则立即关闭油电单元；若油电单元工作状态异常，应关闭运行中的油电单元，并通过所述能量监控与显示模块向管理员告警提示；

风光控制模块通过风电量测单元、光电量测单元对风电单元、光电单元的工作状态、出力情况进行监测，接收所述有功控制模块送来的风光功率定值P_WS，计算风光功率调节系数，将所述储能微网内各风电、光电单元根据风电、光电量测单元获得的功率参考值P_Wi，符号i表示受关注的参与枚举的风电、光电单元，按照设置各风电、光电单元的出力参考值，并送入与各风电、光电单元有关的A/D或D/D转换单元的控制回路；当出现风电或光电单元故障时，通过所述能量监控与显示模块向管理员告警提示；

风电、光电、油电、所述储能量测单元除提供实测功率数据外，还记录并向信息总线提供相关风电、光电、油电单元和所述储能阵列的最大输出或输入功率，当配置于某个分布式发电单元、所述储能阵列附近的断路开关因保护的原因断开后，该发电单元或所述储能阵列的最大输出或输入功率应即刻置0；若断开的断路开关重新闭合，相关发电单元或所述储能阵列的最大输出或输入功率也应即刻恢复到其实际容量的设置；

储能所述微网控制模块内的所述保护控制模块负责监测低压交流网的各类电压、频率的异常波动并作出保护动作，并协调不停电检修时的系统运行：

18）若通过低压交流量测单元获得的电压、电流、频率超过安全限值，则通过所述能量监控与显示模块向管理员告警提示；

19）当监测到危险的过电压、过电流事件，则通过储能所述微网控制模块内的所述断路开关控制模块断开风电、光电、油电单元、逆变单元以及所述储能微网连接中压交流网的开关，并标记所述储能微网为故障状态，通过所述储能微网内停电保护设备和人身安全，并通过所述能量监控与显示模块向管理员告警提示；当故障排除后，由管理员通过所述能量监控与显示模块手动控制，先检测储能单元是否尚有足够电量，如果电量太少先闭合连接油电单元的开关，通过油电单元给所述储能阵列充电；待电量达到要求，闭合除故障微网连接中压交流网的开关以外被所述保护控制模块断开的开关，重启微网并以孤网方式运行；当中压和低压交流网的电压、电流、频率均在安全限值内达足够长时间，再闭合连接所述储能微网与中压交流网的开关，实现联网或并网运行；

20）当储能单元需整体不停电检修时，通过所述能量监控与显示模块，通知所述断路开关控制模块断开所述储能阵列与逆变单元间的断路开关，同时闭合连接风、光、油电单元与逆变单元的断路开关，在孤网状态下为实现平稳的状态迁移，可提前手动启动油电单元并达到额定出力；当检修结束，再通知所述断路开关控制模块闭合所述储能阵列与逆变单元间的断路开关，同时断开风、光、油电单元与逆变单元之间的开关，关闭因检修开启的油电单元。