CN110752619A - 一种分布式电源即插即用控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分布式电源即插即用控制方法和装置，该控制方法用于并网时，同时从并网点频率和电压两方面对分布式电源即插即用进行支撑；控制策略包括：并网点频率主动支撑策略和并网点电压主动支撑策略，并对储能SOC、并网点电压、频率进行区域划分，采集并网点侧的频率和电压信息，当并网点电压、频率超出工作范围时通过对分布式电源、储能系统等输出的调整实现对并网点电压、频率的调整，从而保持分布式电源即插即用后电网的稳定。本发明使控制灵活的分布式电源及其逆变系统具备即插即用的功能，配合区域运维管控平台对分布式电源的集群控制，是目前阶段解决高渗透率、高密度随机性分布式电源消纳的最有效手段。

Description

一种分布式电源即插即用控制方法和装置
技术领域
本发明涉及能源电力领域中并网时的电源控制方法，尤其涉及一种分布式电源即插即用控制方法和装置。
背景技术
经济的快速发展对智能配电网提出了安全可靠、优质高效、灵活互动的三大目标，其核心内容之一是使配电网具有更高的供电可靠性，具有自愈，即重构功能，最大限度减少供电故障对用户的影响。
然而，伴随着分布式电源的接入，其在未来能源领域中扮演着越来越重要的角色，现有的配电网压力越来越大，对配电网的要求越来越高，配电网正在变得越来越复杂，配电网的发展正在从传统形式向内部具有分布式电源并高度渗透，功率双向流动，具有主动控制和运行能力的“主动配电网”迈进。主动配电网架构将发生较大变化，具有态势感知下的主动调节能力，不仅支持分布式电源的大量接入与“即插即用”，还可以实现与用户之间的能量互动、用电信息互动，并可通过管控和运维平台的支撑完成分布式发电与大规模集中发电的有效整合。以风电、太阳能发电为代表的大规模随机性分布式电源具有较大波动性，势必对电网的稳定安全带来影响；电动汽车不同于一般的商业或居民用电负荷，充放电过程也会对电网的潮流也带来波动，随机性分布式电源安装在用户附近，其新增和改建相对容易和频繁，同时由于分布式电源的波动性，从电网宏观角度来看，分布式电源投切频繁，自由度大，应对随机性分布式电源高密度高渗透率接入，规避潜在风险，公司对分布式电源进行管控是必要的也是必须的，采用由电网调度对区域内所有分布式电源进行单独直接控制的模式，通讯数据量大，速度要求高，对后台系统和通讯的要求极高，同时系统硬件成本加大，经济性较差，对电能质量调控技术、电网调度技术、分布式电源协调控制技术都是极大的挑战。
发明内容
发明目的：本发明提供一种分布式电源即插即用控制方法，用于分布式电源即插即用装置，以解决上面存在的技术问题。
技术方案：本发明分布式电源即插即用控制方法用于分布式电源即插即用装置中，控制方法用于并网时，控制方法同时从并网点频率和电压两方面对分布式电源即插即用进行支撑；控制方法包括以下步骤：
(1)启动分布式电源即插即用装置，对接入到分布式电源即插即用装置的储能SOC、并网点电压和频率进行区域划分，采集并网点侧的频率和电压信息；
(2)调用分布式电源即插即用装置对并网点的频率和电压进行检测，并依次进行并网点频率支撑和并网点电压支撑；
(3)并网点频率支撑通过对并网点频率的不断检测确定并网点频率支撑策略；
(4)并网点电压支撑功能实时采集并网点电压，当电压超出工作范围时，对分布式光伏、储能的运行状态进行判断，调整交流侧无功输出，并设定无功输出上限，在保证自身安全稳定运行的同时对并网电压支撑；
(5)在即插即用装置并网点频率和电压均工作正常时，所述控制方法循环执行上述步骤。
步骤(1)中，根据储能SOC大小将工作区域分为禁充区、电量偏高区、电量正常区、电量偏低区和禁放区5个区；通过对储能SOC进行工作区域划分，进行并网点频率和电压的支撑。
步骤(1)中，将并网点侧的频率划分为频率偏高带、频率正常带和频率偏低带，所述频率偏高带、频率正常带和频率偏低带之间为频率滞环带。
步骤(1)中，根据电压值将并网点电压分为电压偏高区、电压正常区和电压偏低区，电压偏高区、电压正常区和电压偏低区之间设有电压滞环区。
步骤(3)中，在对分布式电源并网点频率进行支撑时，通过储能SOC、分布式电源有功输出调节进行并网点频率调节；并网点频率支撑策略包括以下步骤：
(31)当检测到并网点频率位于偏低带时，判断分布式光伏电源是否处于功率点跟踪MPPT状态，如果不是则调节分布式光伏使其处于MPPT状态运行，否则判断储能单元SOC状态；
(32)当检测到并网点频率位于偏高带时，若PDG>0则调节分布式发电电压自治装置功率输出PDG＝PDG-ΔP，否则判断储能单元SOC状态；
(33)当检测到并网点频率位于正常带时，分布式发电电压自治装置按照设定功率运行，分布式光伏按照MPPT运行。
步骤(3)中，对并网点频率进行分区识别。
步骤(4)中，在对分布式电源并网点电压进行支撑时，通过储能SOC、分布式电源无功输出调节进行并网点电压调节。
步骤(4)中，对并网点电压进行分区识别。
步骤(4)中，当检测到并网点电压U＜U1时进行电压偏低运行控制，否则若U＞U4进行电压偏高控制，当U∈[U2,U3]时并网点电压恢复至正常区域。
步骤(31)中，若储能位于偏高区且分布式发电装置的输出功率未达到其上限时，调节分布式电源的输出有功功率，使其输出为PDG＝PDG+ΔP。
分布式电源即插即用装置基于LINUX/UNIX平台，运行该控制策略程序，以对并网点侧电压、频率模拟量测量，并对分布式电源下达遥控、遥调指令。
工作原理：本发明控制方法对储能SOC、并网点电压、频率进行区域划分，采集并网点侧的频率和电压信息，当并网点电压、频率超出工作范围时，通过对分布式电源、储能系统输出的调整进而对并网点电压、频率调整，从而保持分布式电源即插即用后电网的稳定。
有益效果：与现有技术相比，本发明使控制灵活的分布式电源及其逆变系统具备即插即用的功能，配合区域运维管控平台对分布式电源的集群控制，是目前阶段解决高渗透率、高密度随机性分布式电源消纳的最有效手段。
附图说明
图1为储能SOC的区域划分图；
图2为即插即用装置并网点频率的区域划分图；
图3为电压的区域划分图；
图4为分布式电源即插即用控制策略的总体控制流程图；
图5为分布式电源即插即用控制策略的频率支撑控制流程图；
图6为分布式电源即插即用控制策略的电压支撑总体控制流程图；
图7为分布式电源即插即用控制策略电压支撑的低电压控制流程图；
图8为分布式电源即插即用控制策略电压支撑的高电压控制流程图。
具体实施方式
本发明分布式电源即插即用控制方法用于分布式电源即插即用装置中，该装置基于LINUX/UNIX平台，所述装置包括处理器、存储器、测量电路和基本输入/输出系统，存储器用于存储分布式电源即插即用策略程序和运行数据，处理器用于运行装置操作系统以及运行控制策略程序以及频率支撑子程序和电压支撑子程序，测量电路对并网点电压、频率模拟量进行测量，基本输入/输出系统对分布式电源下达遥控、遥调指令。
该即插即用装置提供相应的数据支撑，并具备采集公共连接点信息的能力，交流即插即用装置采集的信息包括电压、电流、有功功率、无功功率和开关状态；直流即插即用装置的采集信息至少包括电压、电流、功率和开关状态。
如图1所示，首先对接入到分布式电源即插即用装置的储能SOC以及分布式电源即插即用装置并网点的电压和频率进行区域划分，根据储能SOC大小将工作区域分为禁充区、电量偏高区、电量正常区、电量偏低区和禁放区此5个区；其中储能小于SOC0的为禁放区，储能位于SOC0和SOC1之间的为电量偏低区，储能位于SOC1和SOC2之间的为电量正常区，储能位于SOC2和SOC3之间的为电量偏高区，储能大于SOC3的为禁充区；通过对储能SOC进行工作区域划分，进行并网点频率和电压的支撑。
对并网点侧的频率进行如图2所示的区域划分，分为f>f4的频率偏高带，f2<f<f3的频率正常带，以及f<f1的频率偏低带，其中阴影部分为设置的频率滞环带，位于频率偏高带、频率正常带和频率偏低带之间。
将并网点电压划分为如图3所示电压偏高区、电压正常区、电压偏低区三个区域，当检测到并网点电压U＜U1或U＞U4时电压越限，当U∈[U2,U3]时并网点电压恢复至正常区域。其中电压偏高区和电压正常区之间，以及电压正常区和电压偏低区之间设定有电压滞环区域，防止频繁切换。
分布式电源即插即用装置运行时，启用本分布式电源即插即用控制方法，对分布式电源即插即用装置并网点的频率和电压进行检测，并按图4所示逻辑进行操作。其中并网点频率支撑和电压支撑不能同时运行。
并网点频率支撑通过对并网点频率的不断检测确定并网点频率支撑策略。方法流程如图5所示，其中，PDG为分布式发电电压自治装置输出有功功率，Ppv为光伏侧输出功率，ΔP为功率调节步长，ΔPpv为光伏侧输出功率调节步长，SDG为分布式发电电压自治装置输出视在功率，Smax为分布式发电电压自治装置可输出的最大视在功率。
①当检测到并网点频率位于偏低带时，判断分布式光伏电源是否处于功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)状态，如果不是则调节分布式光伏使其处于MPPT状态运行，否则判断储能单元SOC状态。若储能偏高且分布式发电装置的输出视在功率未达到其上限时，调节分布式电源的输出有功功率，使其输出为PDG＝PDG+ΔP。
②当检测到并网点频率位于偏高带时，若PDG>0则调节分布式发电电压自治装置功率输出PDG＝PDG-ΔP，否则判断储能单元SOC状态。若SOC<SOC3且分布式发电装置的输出视在功率未达到其上限时，则降低分布式发电电压自治装置输出的有功功率输出，将有功输出调节为PDG＝PDG-ΔP。若SOC>SOC3且光伏输出大于0时，则降低光伏输出，调节光伏有功输出为Ppv＝Ppv-ΔPpv。
③当检测到并网点频率处于正常区间时分布式发电电压自治装置按照设定功率运行，分布式光伏按照MPPT运行。
④并网点电压支撑实时采集并网点电压，当其超出设定范围时进一步对分布式光伏、储能的运行状态进行判断，调整交流侧无功输出，并根据实际情况设定无功输出上限，在保证自身能够安全稳定运行的同时实现对并网电压的支撑。运行一段时间后逐步恢复调整前的有功、无功输出。并网点电压支撑流程如图6所示。如图7和图8所示，根据检测到的电压高低分别进行电压偏低控制和电压偏高控制。
⑤在即插即用装置并网点频率和电压均工作正常时，循环执行本控制策略。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种分布式电源即插即用控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在分布式电源即插即用装置运行时，对接入到分布式电源即插即用装置的储能SOC、并网点电压和频率进行区域划分；
(2)分布式电源即插即用装置对并网点的频率和电压进行检测，采集并网点频率，通过调节分布式电源的有功输出实现对并网点频率的主动支撑，当并网点频率偏低时提高系统的有功输出，提高并网点频率，反之则减少有功输出，降低频率；频率工作到正常范围后接收频率正常信号；以及采集并网点电压，当电压超出工作范围时，对分布式光伏、储能的运行状态进行判断，调整交流侧无功输出，并设定无功输出上限，在保证自身安全稳定运行的时对并网电压支撑；电压工作到正常范围后接收电压正常信号；
(3)并网点频率、电压均正常工作后分布式电源即插即用装置循环进行并网点频率支撑和并网点电压支撑。
2.根据权利要求1所述的分布式电源即插即用控制方法，其特征在于：步骤(1)中，所述控制方法根据储能SOC大小将工作区域分为禁充区、电量偏高区、电量正常区、电量偏低区和禁放区。
3.根据权利要求1所述的分布式电源即插即用控制方法，其特征在于：步骤(1)中，将并网点侧的频率划分为频率偏高带、频率正常带和频率偏低带，所述频率偏高带、频率正常带和频率偏低带之间为频率滞环带。
4.根据权利要求1所述的分布式电源即插即用控制方法，其特征在于：步骤(1)中，根据电压值将并网点电压分为电压偏高区、电压正常区和电压偏低区，所述电压偏高区、电压正常区和电压偏低区之间设有电压滞环区。
5.根据权利要求3所述的分布式电源即插即用控制方法，其特征在于：步骤(2)中，在对分布式电源并网点频率进行支撑时，通过对储能SOC、分布式电源有功输出调节的方式进行并网点频率调节；所述并网点频率支撑策略包括以下步骤：
(21)当检测到并网点频率位于偏低带时，判断分布式光伏电源是否处于功率点跟踪MPPT状态，如果不是则调节分布式光伏使其处于MPPT状态运行，否则判断储能单元SOC状态；
(22)当检测到并网点频率位于偏高带时，若PDG>0则调节分布式发电电压自治装置功率输出PDG＝PDG-ΔP，否则判断储能单元SOC状态；
(23)当检测到并网点频率位于正常带时，分布式发电电压自治装置按照设定功率运行，分布式光伏按照MPPT运行。
6.根据权利要求1所述的分布式电源即插即用控制方法，其特征在于：步骤(2)中，在对分布式电源并网点电压进行支撑时，通过储能SOC、分布式电源无功输出调节进行并网点电压调节。
7.根据权利要求1所述的分布式电源即插即用控制方法，其特征在于：步骤(1)中，对并网点电压进行分区识别。
8.根据权利要求1所述的分布式电源即插即用控制方法，其特征在于：当检测到并网点电压U＜U1时进行电压偏低运行控制，否则若U＞U4进行电压偏高运行控制，当U∈[U2,U3]时并网点电压恢复至正常区域。
9.一种分布式电源即插即用装置，其特征在于：所述分布式电源即插即用装置基于LINUX/UNIX平台，所述装置包括处理器、存储器、测量电路和基本输入/输出系统，所述存储器用于存储分布式电源即插即用策略程序和运行数据，所述处理器用于运行装置操作系统以及运行如权利要求1中所述的控制策略程序以及频率支撑子程序和电压支撑子程序，所述测量电路用于如权利要求1所述对并网点电压、频率模拟量进行测量，所述基本输入/输出系统用于如权利要求1所述对分布式电源下达遥控、遥调指令。
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Applicant before: NARI NANJING CONTROL SYSTEM Co.,Ltd.

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