CN109617050A - 一种火电厂厂用电微电网系统仿真模型 - Google Patents

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陆震昊
虞儒新
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赵晨龙
李晓刚
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Abstract

本发明公开了一种火电厂厂用电微电网系统仿真模型，所述微电网包括电池储能装置、若干发电机和通过若干发电机带动的辅机设备；所述发电机包括风力发电机、光伏发电机、柴油发电机；所述微电网通过公共连接节点与大电网相连；所述仿真设计方法包括：对所述风力发电机的风机采用主动失速型控制；对所述光伏发电机采用改进的变步长扰动法控制；对所述柴油发电机采用下垂控制策略控制。本发明能够用于厂用电微电网最优控制策略研究，减少现场试验工作，具体的，能够通过仿真计算准确有效地提升太阳能利用效率。

Description

一种火电厂厂用电微电网系统仿真模型
技术领域
本发明涉及微电网技术领域，尤其涉及一种火电厂厂用电微电网系统仿真模型。
背景技术
传统的火电厂因其惯量大，发电量大等特性现在依然占据当前电力能源的主要出力者。虽然各国都提出了使用可再生能源替代传统化石燃料发电的计划，但在可预见的未来内，传统发电形式依然占据主导地位。在能源转型的过度期，有大量的风、光的新能源发电设备建成，为电网提供清洁环保的绿色电力，但新能源相比于传统的旋转设备发电，其惯性低，且发电量会受天气等因素的影响，造成了新能源的一个显著缺点，其不可控性和间歇性。高渗透率的新能源直接接入电网，会直接降低电力系统的惯性，带来潜在的风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种火电厂厂用电微电网系统仿真模型，能够用于厂用电微电网最优控制策略研究，减少现场试验工作，具体的，能够通过仿真计算准确有效地提升太阳能利用效率。
为解决上述问题，本发明的一个实施例提供一种火电厂厂用电微电网系统仿真模型，所述微电网包括电池储能装置、若干发电机和通过若干发电机带动的辅机设备；所述发电机包括风力发电机、光伏发电机、柴油发电机；所述微电网通过公共连接节点与大电网相连；
所述仿真模型的设计方法包括：
对所述风力发电机的风机采用主动失速型控制；
对所述光伏发电机采用改进的变步长扰动法控制；
对所述柴油发电机采用下垂控制策略控制。
进一步地，所述对所述风力发电机的风机采用主动失速型控制，具体为：
在检测到风速在额定风速以下时，维持桨距角为0；
在检测到风速超过额定风速时，自适应调整桨距角，以使风机输出功率恒定。
进一步地，所述对所述光伏发电机采用改进的变步长扰动法控制，具体为：
实时检测光伏电源运行点与最大功率点的距离，并根据所述距离动态调整扰动步长，使光伏电源运行点迅速逼近最大功率点并在最大功率点小幅度震荡运行。
进一步地，所述对所述柴油发电机采用下垂控制策略控制，具体为：
采用下垂控制策略控制所述柴油发电机的输出电压频率为50Hz。
进一步地，所述电池储能装置，用于在检测到微电网内电力供应不足以满足厂内用电时，从大电网获取电能，在微电网内电力供应有余时，将剩余电力进行存储。
本发明实施例提出的一种火电厂厂用电微电网系统仿真模型，尤其适用于由风力发电、光伏发电、电池储能、柴油发电机组等构成的发电厂厂用电微电网系统最优控制策略研究，减少现场试验工作，具体的，能够通过仿真计算准确有效地提升太阳能利用效率。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的厂用电微电网的结构示意图；
图2是本发明第一实施例提供的风力发电仿真模型控制算法的示意图；
图3是本发明第一实施例提供的光伏发电仿真模型算法的流程图。
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。
微电网作为一种集成了分布式发电(DG)、储能系统(ESS)和负荷的中低压区域电力系统，既可以并网运行也可以离网独立运行。微电网作为未来智能电网中一块重要的组成部分，以其灵活高效环保等优点，近年来发展迅速，成为一大研究热点。目前许多大型火电厂已经开始利用机组屋顶，厂房空地等空闲场地来安装光伏发电系统和风力发电系统，将其应用于厂用电系统，由此构成了厂用电的微电网系统。
请参阅图1-3，本发明的一个实施例提供一种火电厂厂用电微电网系统仿真模型，所述微电网包括电池储能装置、若干发电机和通过若干发电机带动的辅机设备；所述发电机包括风力发电机、光伏发电机、柴油发电机；所述微电网通过公共连接节点与大电网相连。如图1所示。
所述仿真模型的设计方法包括：
对所述风力发电机的风机采用主动失速型控制。
其中，所述对所述风力发电机的风机采用主动失速型控制，具体为：
在检测到风速在额定风速以下时，维持桨距角为0；
在检测到风速超过额定风速时，自适应调整桨距角，以使风机输出功率恒定。
在低压系统中，风机常常以异步电机并网的形式存在，这类发电机的结构较为简单，成本也相对偏低，是中低压配电网中风机的主要选择。在进行分布式发电系统仿真时，采用一次模型，搭配无功补偿装置。如图2所示。
风机通常采用主动失速型控制。当风速在额定风速以下时，伺服电机维持桨距角为0，此时风机输出功率是与风速正相关的，当风速超过额定风速时，会因为风机叶片失速特性而导致风电机输出电压过高，输出功率下降等问题，为了阻止功率损失，控制系统会通过伺服电机调整桨距角，从而保证风机功率不会减小。
由发电机转速ω为控制信号，当转速低于额定转速时，PI控制器输出为0，当ω高于额定转速时，PI控制器调节输出信号控制伺服电机动作，调节桨距角来提高风机的输出功率。
对所述光伏发电机采用改进的变步长扰动法控制。
其中，所述对所述光伏发电机采用改进的变步长扰动法控制，具体为：
实时检测光伏电源运行点与最大功率点的距离，并根据所述距离动态调整扰动步长，使光伏电源运行点迅速逼近最大功率点并在最大功率点小幅度震荡运行。
在具体的实施例当中，太阳能电是一个非线性的电源，在轻负载的情况下，它可以被当做一个恒压源，在重负载的情况下，它可以被当做一个恒流源，而之中的交点，就是太阳能电池的最大功率点。所以太阳能电池需要一个合理的控制算法来控制其电压，以时刻保持电压功率(PV)在最大功率点工作。
采用一种改进的变步长扰动法作为光伏发电的控制算法，提升太阳能利用效率。变步长扰动法在离最大功率点较远时，会调整使用较大的步长快速接近最大功率点，在接近最大功率点以后则会逐步减小步长，使得太阳能电池可以在最大功率点小幅度震荡运行。如图3所示。
其中，Pn为第n次计算的输出功率，Vn为第n次计算的输出电压，Vref为迭代参考值
α为速度因子，
m为调节因数，设定为1；ε为参考值，设定为0.01。
对所述柴油发电机采用下垂控制策略控制。
其中，所述对所述柴油发电机采用下垂控制策略控制，具体为：
采用下垂控制策略控制所述柴油发电机的输出电压频率为50Hz。
其中，所述电池储能装置，用于在检测到微电网内电力供应不足以满足厂内用电时，从大电网获取电能，在微电网内电力供应有余时，将剩余电力进行存储。
本发明实施例提出的一种火电厂厂用电微电网系统仿真模型，尤其适用于由风力发电、光伏发电、电池储能、柴油发电机组等构成的发电厂厂用电微电网系统最优控制策略研究，减少现场试验工作，具体的，能够通过仿真计算准确有效地提升太阳能利用效率。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

Claims (5)

1.一种火电厂厂用电微电网系统仿真模型，其特征在于，所述微电网包括电池储能装置、若干发电机和通过若干发电机带动的辅机设备；所述发电机包括风力发电机、光伏发电机、柴油发电机；所述微电网通过公共连接节点与大电网相连；
所述仿真模型的设计方法包括：
对所述风力发电机的风机采用主动失速型控制；
对所述光伏发电机采用改进的变步长扰动法控制；
对所述柴油发电机采用下垂控制策略控制。
2.根据权利要求1所述的火电厂厂用电微电网系统仿真模型，其特征在于，所述对所述风力发电机的风机采用主动失速型控制，具体为：
在检测到风速在额定风速以下时，维持桨距角为0；
在检测到风速超过额定风速时，自适应调整桨距角，以使风机输出功率恒定。
3.根据权利要求1所述的火电厂厂用电微电网系统仿真模型，其特征在于，所述对所述光伏发电机采用改进的变步长扰动法控制，具体为：
实时检测光伏电源运行点与最大功率点的距离，并根据所述距离动态调整扰动步长，使光伏电源运行点迅速逼近最大功率点并在最大功率点小幅度震荡运行。
4.根据权利要求1所述的火电厂厂用电微电网系统仿真模型，其特征在于，所述对所述柴油发电机采用下垂控制策略控制，具体为：
采用下垂控制策略控制所述柴油发电机的输出电压频率为50Hz。
5.根据权利要求1所述的火电厂厂用电微电网系统仿真模型，其特征在于，所述电池储能装置，用于在检测到微电网内电力供应不足以满足厂内用电时，从大电网获取电能，在微电网内电力供应有余时，将剩余电力进行存储。
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