CN106374540B - 一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网控制方法，涉及分布式能源发电和微电网控制技术领域，提高了微电网系统运行的安全性和能源的利用率。该方法包括：步骤S1：预设一孤岛范围，当微电网系统与外部电网断开时，控制微电网系统以所预设的孤岛范围进入孤岛运行模式；步骤S2:对微电网系统中各微电源可供应的功率与各负荷所需的功率进行实时预测；步骤S3:根据实时预测的预测数据，不断调整微电网系统进行孤岛运行时的孤岛范围，使微电网系统可供应的总功率与孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率保持平衡。上述方法用于快速调整微电网系统可供应的总功率与孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率之间的平衡关系。

Description

一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网控制方法

技术领域

本发明涉及分布式能源发电和微电网控制技术领域，尤其涉及一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网控制方法。

背景技术

微电网系统是可以实现自我控制、保护和管理的自治系统，主要包括用于提供电能的微电源和用于消耗电能的负荷。基于外部电网，微电网系统有并网和离网两种运行状态。当外部电网正常供电时，微电网系统中的微电源作为辅助电源并入，与外部电网共同为负荷输送电能；当外部电网发生故障时，微电网系统与外部电网断开连接，形成孤岛，独立向负荷输送电能。

当微电网系统处于离网状态，进入孤岛运行模式后，现有的微电网控制方法仅能根据负荷重要性对孤岛范围进行一次划分，在后续供电过程中，并不能对微电网系统中微电源可供应的功率与负荷所需的功率的关系进行调整，使二者达到平衡。由于上述问题的存在，一方面，当出现微电源可供应的功率小于负荷所需的功率，即微电网系统已经不足以向现有的负荷供电的情况时，会对微电网的安全运行造成影响；另一方面，当出现微电源可供应的功率大于负荷所需的功率，即微电网系统可向更多的负荷供电的情况时，又会造成能源的浪费。因此，如何保证微电网系统的安全运行以及如何提高能源的利用率，成为我们丞待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网控制方法，可快速调整微电网系统可供应的总功率与孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率之间的平衡关系，提高微电网系统运行的安全可靠性，并提高能源的利用率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网控制方法，所述微电网控制方法应用于微电网系统中，所述微电网控制方法包括：步骤S1：预设一孤岛范围，当所述微电网系统与外部电网处于断开状态时，控制所述微电网系统以所预设的孤岛范围进入孤岛运行模式；步骤S2:对所述微电网系统中各微电源可供应的功率与各负荷所需的功率进行实时预测；步骤S3:根据实时预测的预测数据，不断调整所述微电网系统进行孤岛运行时的孤岛范围，使所述微电网系统可供应的总功率与孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率保持平衡。

利用本发明所提供的微电网的控制方法，通过对微电网中各微电源可供应的功率与各负荷所需的功率进行实时预测，可判断出微电网系统可供应的总功率与孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率之间的关系，当二者处于非平衡态时，通过调整孤岛范围，使二者的关系快速恢复平衡。

例如，当微电网系统可供应的总功率小于孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率时，即微电网系统已经不足以向当前的孤岛范围所覆盖的全部负荷供电，这时可缩小孤岛范围，使微电网系统可供应的总功率与缩小后的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的功率重新达到平衡，从而提高了微电网系统运行的安全可靠性；当微电网系统可供应的总功率大于孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率时，即微电网系统可以向当前的孤岛范围以外的更多的负荷供电，这时可扩大孤岛范围，使微电网系统可供应的总功率与扩大后的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的功率重新达到平衡，从而使微电网系统尽可能向更多的负荷供电，提高能源的利用率。因此，通过采用本发明提供的微电网控制方法，可快速调整微电网系统可供应的总功率与孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率之间的平衡，提高微电网系统运行的安全可靠性，并提高能源的利用率。

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它的附图。

图1为“一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网系统”的发明中所提供的微电网系统的结构示意图一；

图2为“一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网系统”的发明中所提供的微电网系统的结构示意图二；

图3为本发明实施例所提供的微电网控制方法的流程图一；

图4为本发明实施例所提供的微电网控制方法的流程图二；

图5为本发明实施例所提供的微电网控制方法的流程图三；

图6为本发明实施例所提供的微电网控制方法的流程图四；

图7为本发明实施例所提供的微电网控制方法的流程图五；

图8为本发明实施例所提供的微电网控制方法的流程图六；

图9为本发明实施例所提供的微电网控制方法的流程图七；

图10为本发明实施例所提供的微电网控制方法的流程图八。

附图标记说明：

1-区块； 11-微电网供用能模块；

111-微电源单元； 1110-微电源；

1111-光伏发电微电源； 1112-风力发电微电源；

1113-发电机微电源； 1114-储能微电源；

112-负荷单元； 1120-负荷；

113-可控微电源开关； 114-可控负荷开关；

115-变压器； 116-可控电压开关；

117-并网/离网控制开关； 12-末端数据采集及控制模块；

121-微电源控制器； 122-第一负荷控制器；

123-第二负荷控制器； 124-数据采集监测单元；

13-网络管理单元； 2-微电网中央控制模块；

3-外部电网； 4-第三负荷控制器；

5-总数据采集监测单元； 6-总网络管理单元；

7-系统端通讯变换器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

本发明实施例所提供的实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网控制方法基于与本发明同日递交的、发明名称为“一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网系统”的发明。

如图1和图2所示，在“一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网系统”中，微电网系统包括至少一个区块1及与各区块相连的微电网中央控制模块2，区块1包括相连的微电网供用能模块11和末端数据采集及控制模块12；其中，微电网供用能模块11包括微电源单元111和负荷单元112，微电源单元111包括至少一个微电源1110，负荷单元112包括至少一个负荷1120。在微电网系统处于并网状态时，微电网供用能模块11与外部电网3相连，在微电网系统处于离网状态时，微电网供用能模块11与外部电网3断开。进一步的，该“一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网系统”中，微电网供用能模块11还包括可控微电源开关113、可控负荷开关114、变压器115、可控电压开关116和并网/离网控制开关117；微电源单元111具体可包括光伏发电微电源1111、风力发电微电源1112、发电机微电源1113和储能微电源1114；末端数据采集及控制模块12具体包括微电源控制器121、第一负荷控制器122、第二负荷控制123和数据采集监测单元124。此外，微电网系统还包括：第三负荷控制器4、总数据采集监测单元5、总网络管理单元6和系统端通讯变换器7。

基于上述“一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网系统”的结构，下面结合附图对本发明实施例所提供的实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网控制方法进行详细介绍。

如图3所示，本实施例提供了一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网控制方法，微电网控制方法包括：

步骤S1：预设一孤岛范围，当微电网系统与外部电网处于断开状态时，控制微电网系统以所预设的孤岛范围进入孤岛运行模式。

步骤S2:对微电网系统中各微电源可供应的功率与各负荷所需的功率进行实时预测。

步骤S3:根据实时预测的预测数据，不断调整微电网系统进行孤岛运行时的孤岛范围，使微电网系统可供应的总功率与孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率保持平衡。

需要说明的是，为了使叙述更加清楚、方便理解，在本发明中所提及的“微电网系统可供应的总功率”即为“一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网系统”中所提及的“微电源单元可供应的电能”，在本发明中所提及的“孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率”即为“一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网系统”中所提及的“负荷单元所需的电能”。

微电网系统中微电源可供应的功率会受到外界因素的影响而不断发生变化，例如，当微电网系统中的微电源包括光伏发电微电源和风力发电微电源时，光伏发电微电源和风力发电微电源可供应的功率会受到天气因素的影响，不断发生变化，且微电网系统中负荷所需的功率也会由于微电网系统自身因素的影响，产生一定的波动。因此，在微电网系统确定一孤岛范围后，微电网系统可供应的总功率与当前孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率仅能在一个时间段内保持平衡，当微电网系统可供应的总功率和/或当前孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率发生变化时，二者之间的平衡就会被打破。利用本发明所提供的微电网的控制方法，通过对微电网系统中各微电源可供应的功率以及各负荷所需的功率进行实时预测，可判断出微电网系统可供应的总功率与孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率之间的关系，当二者处于非平衡态时，通过调整孤岛范围，使微电网系统可供应的总功率与孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率的关系快速恢复平衡。

例如，当微电网系统可供应的总功率小于孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率时，即微电网系统已经不足以向当前的孤岛范围所覆盖的全部负荷供电，这时可缩小孤岛范围，使微电网系统可供应的总功率与缩小后的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的功率重新达到平衡，从而提高了微电网系统运行的安全可靠性；当微电网系统可供应的总功率大于孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率时，即微电网系统可以向当前的孤岛范围以外的更多的负荷供电，这时可扩大孤岛范围，使微电网系统可供应的总功率与扩大后的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的功率达到平衡，从而使微电网系统尽可能向更多的负荷供电，提高能源的利用率。

因此，通过采用本发明提供的微电网控制方法，可快速调整微电网系统可供应的总功率与孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率之间的平衡，提高微电网系统运行的安全可靠性，并提高能源的利用率。

如图4所示，在上述微电网控制方法中，对微电网系统中各微电源可供应的功率与各负荷所需的功率进行实时预测的步骤S2具体包括：

步骤S21：存储对各微电源可供应的功率与各负荷所需的功率进行实时预测所需的数据，进行实时预测所需的数据包括微电网系统中各微电源供电的历史数据和各负荷用电的历史数据。

步骤S22：确定对各微电源可供应的功率与各负荷所需的功率进行实时预测的时间跨度，时间跨度内包括{T₁，T₂，T₃，…，T_n}n个时间点。

步骤S23：根据各微电源供电的历史数据，在各个时间点对各微电源可供应的功率进行实时预测。

步骤S24：按照负荷重要性依次降低的顺序，对各负荷进行排序并编号：{L₁，L₂，L₃，…，L_m}，根据各负荷用电的历史数据，在各个时间点对各负荷所需的功率P_xj进行实时预测；其中，n和m均为正整数；x表示时间跨度内n个时间点中的某个时间点，j表示微电网系统所包括的m个负荷中的某个负荷。

示例性的，T₁时刻对各负荷所需的功率进行实时预测的预测功率为：{P₁₁，P₁₂，P₁₃，…，P_1m}；T₂时刻对各负荷所需的功率进行实时预测的预测功率为：{P₂₁，P₂₂，P₂₃，…，P_2m}；…；T_n时刻对各负荷所需的功率进行实时预测的预测功率为：{P_n1，P_n2，P_n3，…，P_nm}。

其中，当微电网系统中存在光伏发电微电源、风力发电微电源和发电机微电源时，步骤S23具体包括：根据太阳光强度预测数据和光伏发电微电源供电的历史数据，在各个时间点对各个光伏发电微电源可供应的功率进行实时预测；根据风力强度预测数据和风力发电微电源供电的历史数据，在各个时间点对各个风力发电微电源可供应的功率进行实时预测；并根据发电机微电源供电的历史数据，在各个时间点对各发电机微电源可供应的功率进行实时预测。

如图5所示，在上述微电网控制方法中，不断调整微电网系统进行孤岛运行时的孤岛范围，使微电网系统可供应的总功率与孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率保持平衡的步骤S3具体包括：

步骤S31：在时间跨度内，实时监测微电网系统中储能微电源的充电功率与放电功率。

步骤S32：根据各负荷所需的功率P_xj的实时预测数据，计算各时间点所预设的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率；根据各微电源可供应的功率的实时预测数据，计算各时间点微电网系统可供应的总功率。

步骤S33：根据各微电源可供应的功率的实时预测数据、各负荷所需的功率P_xj的实时预测数据、各时间点所预设的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率、及各时间点所述微电网系统可供应的总功率，确定一孤岛范围，控制所述微电网系统在该孤岛范围下运行。

步骤S34：根据监测得到储能微电源的充电功率与放电功率数据，及微电网系统的供用能平衡滞环裕量，判断是否需要重新调整孤岛范围，如果是，则返回步骤S33；如果否，则继续使微电网系统在当前孤岛范围下运行。

其中，如图6所示，步骤S32具体包括：

步骤S321：根据在各个时间点对各个光伏发电微电源可供应的功率的实时预测数据，计算在各个时间点全部光伏发电微电源所能供应的总功率；并根据在各个时间点对各个风力发电微电源可供应的功率的实时预测数据，计算在各个时间点全部风力发电微电源所能供应的总功率；然后计算在各个时间点全部光伏发电微电源和全部风力发电微电源所能供应的总功率之和。

步骤S322：根据在各个时间点对各负荷所需的功率P_xj的实时预测数据，计算所预设的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率。

步骤S323：计算各个时间点全部光伏发电微电源和全部风力发电微电源可供应的总功率之和与对应时间点所预设的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率的差值D。

为了方便理解，示例性的，假设n＝3，则时间跨度T包括T₁、T₂和T₃三个时间点；微电网系统中光伏发电微电源的个数为2，风力发电微电源的个数为3。

若T₁时刻2个光伏发电微电源可供应的功率分别为Y₁₁和Y₁₂、T₂时刻2个光伏发电微电源可供应的功率分别为Y₂₁和Y₂₂、T₃时刻2个光伏发电微电源可供应的功率分别为Y₃₁和Y₃₂。

若T₁时刻3个风力发电微电源可供应的功率分别为Q₁₁、Q₁₂和Q₁₃、T₂时刻3个风力发电微电源可供应的功率分别为Q₂₁、Q₂₂和Q₂₃、T₃时刻3个风力发电微电源可供应的功率分别为Q₃₁、Q₃₂和Q₃₃。

通过计算可得：T₁时刻、T₂时刻和T₃时刻全部光伏发电微电源和全部风力发电微电源所能供应的总功率之和分别为Y₁₁+Y₁₂+Q₁₁+Q₁₂+Q₁₃、Y₂₁+Y₂₂+Q₂₁+Q₂₂+Q₂₃和Y₃₁+Y₃₂+Q₃₁+Q₃₂+Q₃₃。

若T₁时刻、T₂时刻和T₃时刻所预设的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率分别为P₁'、P₂'、和P_n'。

通过计算可得：T₁时刻、T₂时刻和T₃时刻全部光伏发电微电源和全部风力发电微电源可供应的总功率之和与对应时间点所预设的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率的差值D分别为(Y₁₁+Y₁₂+Q₁₁+Q₁₂+Q₁₃)-P₁'、(Y₂₁+Y₂₂+Q₂₁+Q₂₂+Q₂₃)-P₂'和(Y₃₁+Y₃₂+Q₃₁+Q₃₂+Q₃₃)-P₃'。

步骤S324：根据各个时间点所对应的差值D、所述微电网系统中储能微电源的充电功率与放电功率及所述微电网系统的供用能平衡滞环裕量，确定所述微电网系统中各个发电机微电源的参考有功功率。需要说明的是，当微电网系统中全部光伏发电微电源和全部风力发电微电源所能供应的总功率之和不足以向当前孤岛范围所覆盖的全部负荷供电时，这就需要微电网系统中的发电机微电源进行辅助供电，因此，需要对各个发电机微电源的参考有功功率进行确定。

此外，在步骤S324中还可根据每个发电机微电源的额定发电功率以及实际应用时经济、停电范围等因素，对微电网系统中各个发电机微电源的参考有功功率进行进一步确定。

步骤S325：根据在各个时间点全部光伏发电微电源和全部风力发电微电源所能供应的总功率之和、各个发电机微电源的参考有功功率、微电网系统中储能微电源的充电功率与放电功率，及微电网系统的供用能平衡滞环裕量数据，计算得出微电网系统中微电源可供应的功率。

如图7所示，用于确定一孤岛范围的步骤S33具体包括：

步骤S331：根据各微电源可供应的功率的实时预测数据、各负荷所需的功率P_xj的实时预测数据、各时间点微电网系统可供应的总功率，及各时间点孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率，确定初步孤岛范围。

步骤S332：对所确定的初步孤岛范围进行修正，使微电网系统可供应的总功率与修正后的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率之差在预设范围之内，控制微电网系统在当前修正后的孤岛范围下运行。

在确定了初步孤岛范围后，对所确定的初步孤岛范围进行进一步的修正，可使微电网系统可供应的总功率与对应时间点的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率更加接近，即二者更接近于平衡状态，进而提高了能源的利用率以及微电网系统运行的安全可靠性。

如图8所示，用于确定初步孤岛范围的步骤S331具体包括：

步骤S3311：根据在各个时间点对各负荷所需的功率P_xj的预测数据，计算各个时间点对应的m个叠加功率，叠加功率为负荷L₁～L_m中负荷L₁所需的功率或前若干个负荷所需的功率之和。

其中，T₁时刻对应的m个叠加功率为：{P₁₁，P₁₁+P₁₂，P₁₁+P₁₂+P₁₃，…，P₁₁+P₁₂+P₁₃+…+P_1m}；

T₂时刻对应的m个叠加功率为：{P₂₁，P₂₁+P₂₂，P₂₁+P₂₂+P₂₃，…，P₂₁+P₂₂+P₂₃+…+P_2m}；

…；

T_n时刻对应的m个叠加功率为：{P_n1，P_n1+P_n2，P_n1+P_n2+P_n3，…，P_n1+P_n2+P_n3+…+P_nm}。

步骤S3312：对于各个时间点，将一个时间点全部微电源可供应的总功率与该时间点所对应的m个叠加功率分别做差，得到m个差值，选择m个差值中大于或等于0且最接近0的差值，确定该差值所对应的叠加功率是由前几个负荷所需的功率P_xj叠加计算得到的，将所确定的负荷数目作为该时间点所对应的临界负荷序号，记各时间点所对应的临界负荷序号分别为{X₁，X₂，X₃，…，X_n}。

步骤S3313：比较X₁、X₂、X₃、…、X_n的大小，从中选择最小临界负荷序号，据此确定初步孤岛范围，该初步孤岛范围覆盖负荷序号小于或等于最小临界负荷序号的负荷。

为了方便理解，示例性的，假设n＝3，则时间跨度T包括T₁、T₂和T₃三个时间点；m＝4，则微电网系统包括4个负荷；可得：

T₁时刻对应的4个叠加功率为：{P₁₁，P₁₁+P₁₂，P₁₁+P₁₂+P₁₃，P₁₁+P₁₂+P₁₃+P₁₄}；T₂时刻对应的4个叠加功率为：{P₂₁，P₂₁+P₂₂，P₂₁+P₂₂+P₂₃，P₂₁+P₂₂+P₂₃+P₂₄}；T₃时刻对应的4个叠加功率为：{P₃₁，P₃₁+P₃₂，P₃₁+P₃₂+P₃₃，P₃₁+P₃₂+P₃₃+P₃₄}。

假设T₁时刻、T₂时刻和T₃时刻微电网系统可供应的总功率分别为P₁，P₂和P₃。假设T₁时刻微电网系统可供应的总功率P₁与第二个叠加功率(P₁₁+P₁₂)的差值最接近零，则X₁＝2；假设T₂时刻微电网系统可供应的总功率P₂与第三个叠加功率(P₂₁+P₂₂+P₂₃)的差值最接近零，则X₂＝3；假设T₃时刻微电网系统可供应的总功率P₃与第四个叠加功率(P₃₁+P₃₂+P₃₃+P₃₄)的差值最接近零，则X₃＝4。得出：{X₁，X₂，X₃}＝{2，3，4}。因此，确定初步孤岛范围覆盖两个重要负荷。

使初步孤岛范围覆盖负荷序号小于或等于最小临界负荷序号的负荷，这样就可以保证在各个时间点，微电网系统可供应的总功率都是大于或等于初步孤岛范围覆盖的全部负荷所需的总功率的，即微电网系统在各个时间点都足以向初步孤岛范围覆盖的全部负荷进行供电，避免了微电网系统出现供电不足的情况，保证了微电网系统的安全运行。

如图9所示，对所确定的初步孤岛范围进行修正的步骤S332具体包括：

步骤S3321：根据所确定的初步孤岛范围，确定该初步孤岛范围所覆盖的负荷，进而从各个时间点对应的m个叠加功率中选择与该初步孤岛范围所覆盖的负荷对应的叠加功率，将所选择的叠加功率作为该初步孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率；

步骤S3322：计算各个时间点微电网系统可供应的总功率与对应时间点的初步孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率的差值M；

步骤S3323：搜索微电网系统中所需功率小于或等于差值M的未被供电的负荷，将满足条件的未被供电的负荷纳入初步孤岛范围，以修正微电网系统运行时的孤岛范围；

步骤S3324：重复上述操作，直至没有满足条件的未被供电的负荷为止，完成对初步孤岛范围的修正，控制微电网系统在当前修正后的孤岛范围下运行。

其中，步骤S3324还包括：对微电网系统中的发电机微电源的参考有功功率功率进行修正，使差值M在预设误差范围内，并在时间跨度内，下发一个相应的修正指令。

通过将满足步骤S3323中所述条件的未被供电的负荷纳入初步孤岛范围以及修正微电网系统中的发电机微电源参考有功功率两种方式对初步孤岛范围进行修正，使微电网系统可供应的总功率与对应时间点的初步孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率之间的差值尽量减小，使二者更接近于平衡状态，从而提高了能源的利用率。

在本实施例所提供的微电网的控制方法中，微电网系统的供用能平衡滞环裕量数据具体包括：储能微电源的充电滞环裕量P_c1、P_c2，放电滞环裕量P_f1、P_f2，在储能微电源处于充电状态时微电网系统在当前孤岛范围内运行的预设维持时间t₁，以及在储能微电源处于放电状态时微电网系统在当前孤岛范围内运行的预设维持时间t₂；其中，P_c1＜P_c2，且P_f1＜P_f2。

需要说明的是，P_c1＝K₁×P_cMAX，P_c2＝K₂×P_cMAX，P_cMAX为预先向微电网系统中输入的储能微电源的最大充电功率，K₁为充电滞环裕量的上限参数，K₂为充电滞环裕量的下限参数，K₁和K₂均为小于1的正数，且K₁<K₂；P_f1＝K₃×P_fMAX，P_f2＝K₄×P_fMAX，P_fMAX为预先向微电网系统中输入的储能微电源的最大放电功率，K₃为放电滞环裕量的上限参数，K₄为放电滞环裕量的下限参数，K₃和K₄均为小于1的正数，且K₃<K₄。

如图10所示，在步骤S34中，在一个时间跨度内，判断是否需要重新调整孤岛范围包括：

步骤341：判断储能微电源处于充电状态，还是放电状态，若处于充电状态，则进入步骤342；若处于放电状态，则进入步骤343。

步骤342：比较P_c1、P_c2和储能微电源的充电功率P_c。

当P_c﹤P_c1时，则判断需要重新调整孤岛范围。

当P_c1≦P_c≦P_c2，记录微电网系统在当前孤岛范围内运行的维持时间，比较保持时间与维持时间t₁，若维持时间大于t₁，则判断需要重新调整孤岛范围；若维持时间小于或等于t₁，则判断不需要重新调整孤岛范围。

当P_c﹥P_c2时，判断需要重新调整孤岛范围。

步骤343：比较P_f1、P_f2和储能微电源的放电功率P_f。

当P_f﹤P_f1时，则判断需要重新调整孤岛范围。

当P_f1≦P_f≦P_f2，记录微电网系统在当前孤岛范围内运行的维持时间，比较维持时间与t₂，若维持时间大于t₂，则判断需要重新调整孤岛范围；若维持时间小于或等于t₂，则判断不需要重新调整孤岛范围。

当P_f﹥P_f2时，判断需要重新调整孤岛范围。

当微电网系统通过步骤S34所述的方法在一个时间跨度运行结束，进入下一个时间跨度时，微电网系统重新判断是否需要对孤岛范围进行调整，即重新规划孤岛范围。

在微电网系统中设置供用能平衡滞环裕量数据可防止微电网系统频繁地对孤岛范围进行调整，保证微电网系统在微电网系统可供应的总功率与孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率已保持平衡的状态下，对预测数据的准确性和负荷的突发性变化具有一定的消纳能力。

在判断出需要重新调整孤岛范围时，通过对孤岛范围进行扩大或缩小，快速实现了微电网系统可供应的总功率与调整后的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率之间的平衡，进而保证了微电网系统运行的安全性。

在本实施例所提供的微电网控制方法中，在微电网系统处于孤岛运行模式时，可实时监测微电网系统与外部电网的连接状态，若微电网系统与外部电网处于断开状态，则继续维持孤岛运行模式；若微电网系统与外部电网处于连接状态，则退出孤岛运行模式。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种实现微电源供电与负荷用电平衡的微电网控制方法，所述微电网控制方法应用于微电网系统中，其特征在于，所述微电网控制方法包括：

步骤S1：预设一孤岛范围，当所述微电网系统与外部电网处于断开状态时，控制所述微电网系统以所预设的孤岛范围进入孤岛运行模式；

步骤S2:对所述微电网系统中各微电源可供应的功率与各负荷所需的功率进行实时预测；

步骤S3:根据实时预测的预测数据，不断调整所述微电网系统进行孤岛运行时的孤岛范围，使所述微电网系统可供应的总功率与孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率保持平衡；

所述步骤S2包括：

步骤S21：存储对各微电源可供应的功率与各负荷所需的功率进行实时预测所需的数据，所述进行实时预测所需的数据包括所述微电网系统中各微电源供电的历史数据和各负荷用电的历史数据；

步骤S22：确定对各微电源可供应的功率与各负荷所需的功率进行实时预测的时间跨度，所述时间跨度内包括{T₁，T₂，T₃，…，T_n}n个时间点；

步骤S23：根据所述各微电源供电的历史数据，在各个时间点对各微电源可供应的功率进行实时预测；

步骤S24：按照负荷重要性依次降低的顺序，对各负荷进行排序并编号：{L₁，L₂，L₃，…，L_m}，根据所述各负荷用电的历史数据，在各个时间点对各负荷所需的功率P_xj进行实时预测；

其中，n和m均为正整数；x表示所述时间跨度内n个时间点中的某个时间点，j表示所述微电网系统所包括的m个负荷中的某个负荷；

所述步骤S3包括：

步骤S31：在所述时间跨度内，实时监测所述微电网系统中储能微电源的充电功率与放电功率；

步骤S32:根据各负荷所需的功率P_xj的实时预测数据，计算各时间点所预设的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率；根据各微电源可供应的功率的实时预测数据，计算各时间点所述微电网系统可供应的总功率；

步骤S33：根据各微电源可供应的功率的实时预测数据、各负荷所需的功率P_xj的实时预测数据、各时间点所预设的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率、及各时间点所述微电网系统可供应的总功率，确定一孤岛范围，控制所述微电网系统在该孤岛范围下运行；

步骤S34：根据监测得到所述储能微电源的充电功率与放电功率数据，及所述微电网系统的供用能平衡滞环裕量，判断是否需要重新调整孤岛范围，如果是，则返回步骤S33；如果否，则继续使所述微电网系统在当前孤岛范围下运行。

2.根据权利要求1所述的微电网控制方法，其特征在于，在所述步骤S21中，所存储的进行实时预测所需的数据还包括：太阳光强度预测数据和风力强度预测数据。

3.根据权利要求2所述的微电网控制方法，其特征在于，所述步骤S23具体包括：根据所述太阳光强度预测数据和光伏发电微电源供电的历史数据，在各个时间点对各个光伏发电微电源可供应的功率进行实时预测；根据风力强度预测数据和风力发电微电源供电的历史数据，在各个时间点对各个风力发电微电源可供应的功率进行实时预测；并根据发电机微电源供电的历史数据，在各个时间点对各发电机微电源可供应的功率进行实时预测。

4.根据权利要求1所述的微电网控制方法，其特征在于，所述步骤S32包括：

步骤S321：根据在各个时间点对各个光伏发电微电源可供应的功率的实时预测数据，计算在各个时间点全部光伏发电微电源所能供应的总功率；并根据在各个时间点对各个风力发电微电源可供应的功率的实时预测数据，计算在各个时间点全部风力发电微电源所能供应的总功率；然后计算在各个时间点全部光伏发电微电源和全部风力发电微电源所能供应的总功率之和；

步骤S322：根据在各个时间点对各负荷所需的功率P_xj的实时预测数据，计算所预设的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率；

步骤S323：计算各个时间点全部光伏发电微电源和全部风力发电微电源可供应的总功率之和与对应时间点所预设的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率的差值D；

步骤S324：根据各个时间点所对应的差值D、所述微电网系统中储能微电源的充电功率与放电功率及所述微电网系统的供用能平衡滞环裕量，确定所述微电网系统中各个发电机微电源的参考有功功率；

步骤S325：根据在各个时间点全部光伏发电微电源和全部风力发电微电源所能供应的总功率之和、各个发电机微电源的参考有功功率、所述微电网系统中储能微电源的充电功率与放电功率，及所述微电网系统的供用能平衡滞环裕量数据，计算得出所述微电网系统中全部微电源可供应的功率。

5.根据权利要求1所述的微电网控制方法，其特征在于，所述步骤S33包括：

步骤S331：根据各微电源可供应的功率的实时预测数据、各负荷所需的功率P_xj的实时预测数据、各时间点所述微电网系统可供应的总功率，及各时间点孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率，确定初步孤岛范围；

步骤S332：对所确定的初步孤岛范围进行修正，使所述微电网系统可供应的总功率与修正后的孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率之差在预设范围之内，控制所述微电网系统在当前修正后的孤岛范围下运行。

6.根据权利要求5所述的微电网控制方法，其特征在于，所述步骤S331包括：

步骤S3311：根据在各个时间点对各负荷所需的功率P_xj的预测数据，计算各个时间点对应的m个叠加功率，所述叠加功率为负荷L₁～L_m中负荷L₁所需的功率或前若干个负荷所需的功率之和；

其中，T1时刻对应的m个叠加功率为：{P₁₁，P₁₁+P₁₂，P₁₁+P₁₂+P₁₃，…，P₁₁+P₁₂+P₁₃+…+P_1m}；

T2时刻对应的m个叠加功率为：{P₂₁，P₂₁+P₂₂，P₂₁+P₂₂+P₂₃，…，P₂₁+P₂₂+P₂₃+…+P_2m}；

…；

Tn时刻对应的m个叠加功率为：{P_n1，P_n1+P_n2，P_n1+P_n2+P_n3，…，P_n1+P_n2+P_n3+…+P_nm}；

步骤S3312：对于各个时间点，将一个时间点全部微电源可供应的总功率与该时间点所对应的m个叠加功率分别做差，得到m个差值，选择m个差值中大于或等于0且最接近0的差值，确定该差值所对应的叠加功率是由前几个负荷所需的功率P_xj叠加计算得到的，将所确定的负荷数目作为该时间点所对应的临界负荷序号，记各时间点所对应的临界负荷序号分别为{X₁，X₂，X₃，…，X_n}；

步骤S3313：比较X₁、X₂、X₃、…、X_n的大小，从中选择最小临界负荷序号，据此确定初步孤岛范围，该初步孤岛范围覆盖负荷序号小于或等于所述最小临界负荷序号的负荷。

7.根据权利要求6所述的微电网控制方法，其特征在于，所述步骤S332包括：

步骤S3321：根据所确定的初步孤岛范围，确定该初步孤岛范围所覆盖的负荷，进而从各个时间点对应的m个叠加功率中选择与该初步孤岛范围所覆盖的负荷对应的叠加功率，将所选择的叠加功率作为该初步孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率；

步骤S3322：计算各个时间点所述微电网系统可供应的总功率与对应时间点的所述初步孤岛范围所覆盖的全部负荷所需的总功率的差值M；

步骤S3323：搜索所述微电网系统中所需功率小于或等于所述差值M的未被供电的负荷，将满足条件的未被供电的负荷纳入所述初步孤岛范围，以修正所述微电网系统运行时的孤岛范围；

步骤S3324：重复上述操作，直至没有满足条件的未被供电的负荷为止，完成对初步孤岛范围的修正，控制所述微电网系统在当前修正后的孤岛范围下运行。

8.根据权利要求7所述的微电网控制方法，其特征在于，所述步骤S3324还包括：对所述微电网系统中的发电机微电源的参考有功功率功率进行修正，使所述差值M在预设误差范围内，并在所述时间跨度内，下发一个相应的修正指令。

9.根据权利要求1所述的微电网控制方法，其特征在于，所述微电网系统的供用能平衡滞环裕量数据包括：所述储能微电源的充电滞环裕量P_c1、P_c2，放电滞环裕量P_f1、P_f2，在所述储能微电源处于充电状态时所述微电网系统在当前孤岛范围内运行的预设维持时间t₁，以及在所述储能微电源处于放电状态时所述微电网系统在当前孤岛范围内运行的预设维持时间t₂；其中，P_c1＜P_c2，且P_f1＜P_f2；

在所述步骤S34中，所述判断是否需要重新调整孤岛范围包括：

步骤341：判断所述储能微电源处于充电状态，还是放电状态，若处于充电状态，则进入步骤342；若处于放电状态，则进入步骤343；

步骤342：比较P_c1、P_c2和所述储能微电源的充电功率P_c；

当P_c﹤P_c1时，则判断需要重新调整孤岛范围；

当P_c1≦P_c≦P_c2时，记录所述微电网系统在当前孤岛范围内运行的维持时间，比较所述保持时间与所述维持时间t₁，若所述维持时间大于t₁，则判断需要重新调整孤岛范围；若所述维持时间小于或等于t₁，则判断不需要重新调整孤岛范围；

当P_c﹥P_c2时，判断需要重新调整孤岛范围；

步骤343：比较P_f1、P_f2和所述储能微电源的放电功率P_f；

当P_f﹤P_f1时，则判断需要重新调整孤岛范围；

当P_f1≦P_f≦P_f2时，记录所述微电网系统在当前孤岛范围内运行的维持时间，比较所述维持时间与t₂，若所述维持时间大于t₂，则判断需要重新调整孤岛范围；若所述维持时间小于或等于t₂，则判断不需要重新调整孤岛范围；

当P_f﹥P_f2时，判断需要重新调整孤岛范围。

10.根据权利要求1所述的微电网控制方法，其特征在于，所述微电网控制方法还包括：

在所述微电网系统处于孤岛运行模式时，实时监测所述微电网系统与外部电网的连接状态，若所述微电网系统与外部电网处于断开状态，则继续维持孤岛运行模式；若所述微电网系统与外部电网处于连接状态，则退出孤岛运行模式。