CN111884260B - 一种发供电系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发供电系统的控制方法，包括：获取电网的供电功率及发供电系统的燃机功率；根据供电功率与燃机功率的关系，判断电网供电系统是否处于高负荷运行状态；当电网供电系统处于高负荷运行状态时，进行储能子系统和用电子系统的联动控制以减小电网供电系统的负荷；当发供电系统在进行储能和用电联动控制之后仍处于高负荷运行状态时，启动与高电力负荷所在配电段对应的燃机发电子系统。当电网供电系统处于高负荷运行状态时，通过储能子系统放电和用电子系统负荷减载的联动控制，减小电网供电系统的负荷，并启动与高电力负荷所在配电段对应的燃机发电子系统，不仅满足了用电需求，同时降低了运行成本，保障了发供电系统的稳定经济运行。

Description

一种发供电系统的控制方法

技术领域

本发明涉及系统控制领域，具体涉及一种发供电系统的控制方法。

背景技术

为适应环保和解决区域供电紧缺的要求，近年来燃机与储能耦合运行的发供电系统应用日趋广泛，燃机系统通过与储能系统的联动耦合运行来保障微电网安全稳定经济运行。燃机与储能耦合运行的发供电系统是微电网系统中重要的调峰能源，同时也是保障微电网故障运行模式下一个重要的电源来源。

然而，保障燃机与储能耦合运行的发供电系统经济可靠运行的关键是系统运行控制策略。通过系统运行控制策略控制燃机与储能耦合运行的发供电系统在并网或孤网两种运行状态下稳定运行，并且在燃机与储能耦合运行的发供电系统受到扰动或发生瞬时故障后维持运行稳定。因此，如何运用系统运行控制策略对燃机与储能耦合运行的发供电系统进行经济稳定控制是非常重要的。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的难以对燃机与储能耦合运行的发供电系统进行经济稳定控制的缺陷，从而提供一种发供电系统的控制方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明实施例提供一种发供电系统的控制方法，所述发供电系统为燃机与储能耦合运行的发供电系统，所述发供电系统包括储能子系统和多个燃机发电子系统，所述控制方法，包括：获取电网的供电功率及所述发供电系统的燃机功率；根据所述供电功率与所述燃机功率的关系，判断电网供电系统是否处于高负荷运行状态；当所述电网供电系统处于高负荷运行状态时，进行储能子系统和用电子系统的联动控制以减小所述电网供电系统的负荷；当所述发供电系统在进行储能和用电联动控制之后仍处于高负荷运行状态时，启动与高电力负荷所在配电段对应的燃机发电子系统。

在一实施例中，所述控制方法，还包括：当所述电网供电系统不处于高负荷运行状态时，控制各燃机发电子系统处于热备用状态，并实时监测各所述燃机发电子系统的热备用状态数据。

在一实施例中，所述控制方法，还包括：获取所述发供电系统的热负荷需求；启动高电力负荷所在配电段对应的燃机发电子系统，监测已经启动的燃机发电子系统输送至电网的反送电电量，并根据所述反送电电量进行储能子系统和用电子系统的联动控制。

在一实施例中，所述控制方法，还包括：监测所述发供电系统在各低压配电段是否发生故障；当任意一段低压配电段发生故障时，通过配电切换回路将处于故障状态的低压配电段运行的燃机发电子系统切换至正常运行的低压配电段，形成两组燃机发电子系统并机运行，为正常运行的低压配电段负载供电，并获取燃机发电子系统输送至电网的反送电电量；根据所述反送电电量判断所述正常运行的低压配电段是否存在电量盈余；当所述正常运行的低压配电段存在电量盈余时，启动所述储能子系统的充电模式进行储能。

在一实施例中，所述控制方法，还包括：当两段低压配电段均发生故障时，通过第一预设切换回路切断所述储能子系统与所述两段低压配电段的连接。

在一实施例中，所述控制方法，还包括：监测各所述燃机发电子系统是否发生故障；当所述燃机发电子系统发生故障时，通过第二预设切换回路切除所述燃机发电子系统与低压配电段的连接，并获取故障信息。

在一实施例中，所述控制方法，获取所述发供电系统的运行数据和状态信息；根据所述故障信息及所述发供电系统的运行数据和状态信息生成干预处理程序；将所述故障信息及所述干预处理程序发送至预设处理终端。

在一实施例中，所述根据所述反送电电量进行储能子系统和用电子系统的联动控制，包括：根据所述反送电电量，提高所述用电子系统的用电量和/或启动所述储能子系统的充电模式进行储能。

在一实施例中，所述进行储能子系统和用电子系统的联动控制以减小所述电网供电系统的负荷，包括：启动所述储能子系统的放电模式为所述用电子系统供电，和/或降低所述用电子系统的用电量。

在一实施例中，所述根据所述供电功率与所述燃机功率的关系，判断电网供电系统是否处于高负荷运行状态，包括：判断所述供电功率是否超过所述燃机功率的预设比例阈值；当所述供电功率超过所述燃机功率的预设比例阈值时，确定所述电网供电系统于高负荷运行状态。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的发供电系统的控制方法，包括：获取电网的供电功率及发供电系统的燃机功率；根据供电功率与燃机功率的关系，判断电网供电系统是否处于高负荷运行状态；当电网供电系统处于高负荷运行状态时，进行储能子系统和用电子系统的联动控制以减小电网供电系统的负荷；当发供电系统在进行储能和用电联动控制之后仍处于高负荷运行状态时，启动与高电力负荷所在配电段对应的燃机发电子系统。通过判断电网的供电功率与燃机功率的关系，确定是否启动燃机发电子系统，在电网的供电功率比较低时不启动燃机发电子系统，不仅降低了运行成本，而且避免了燃机发电子系统不稳定运行。在电网供电系统处于高负荷运行状态时，通过储能子系统和用电子系统的联动控制，降低用电量，以减小电网供电系统的负荷，并启动与高电力负荷所在配电段对应的燃机发电子系统，不仅满足了用户的用电需求，同时降低了运行成本，保障了发供电系统的稳定经济运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。

图1为本发明实施例中发供电系统的控制方法的一个具体示例的流程图；

图2本发明实施例中发供电系统的控制方法的另一个具体示例的流程图；

图3本发明实施例中发供电系统的控制方法的另一个具体示例的流程图；

图4本发明实施例中发供电系统的控制方法的另一个具体示例的流程图；

图5本发明实施例中发供电系统的控制方法的另一个具体示例的流程图；

图6本发明实施例中燃机发电子系统与低压配电段的切换回路示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

为控制燃机与储能耦合运行的发供电系统的稳定经济运行，本发明实施例提供一种发供电系统的控制方法，如图1所示，发供电系统的控制方法，包括：

步骤S11：获取电网的供电功率及发供电系统的燃机功率。

在一具体实施例中，发供电系统包括储能子系统和多组燃机发电子系统，其中，多组燃机发电子系统互为热备用。发供电系统根据负荷需求，通过协调储能子系统与多个燃机发电子系统的运行模式，建立燃机、储能、供热一体化的燃机与储能耦合运行的发供电系统。在本发明实施例中，储能子系统为蓄电池和/或超级电容，仅以此为例，不以此为限。

步骤S12：根据供电功率与燃机功率的关系，判断电网供电系统是否处于高负荷运行状态。

在一具体实施例中，如图2所示，通过如下步骤判断电网供电系统是否处于高负荷运行状态：

步骤S121：判断供电功率是否超过燃机功率的预设比例阈值。

在本发明实施例中，燃机功率的预设比例阈值为燃机额定功率的50％。当电网供电功率小于燃机额定功率50％时，运行成本较高且燃机运行不稳定，此时不启动燃机子系统。因此，将燃机额定功率的50％设置为燃机子系统是否启动的一个门槛值。

步骤S122：当供电功率超过燃机功率的预设比例阈值时，确定电网供电系统于高负荷运行状态。

在本发明实施例中，当电网的供电功率大于燃机额定功率的50％时，判定电网供电系统处于高负荷运行状态。

步骤S13：当电网供电系统处于高负荷运行状态时，进行储能子系统和用电子系统的联动控制以减小电网供电系统的负荷。

在一具体实施例中，根据电网供电系统因负荷发生变化及电网分时电价政策，在峰电电价时段，当电网供电系统处于高负荷运行状态时，首先进行储能子系统和用电子系统的联动控制以减小电网供电系统的负荷。本发明实施例中，通过启动储能子系统的放电模式为用电子系统供电，和/或降低用电子系统的用电量，以减小电网供电系统的负荷，减少用电量。其中，用电子系统主要包括办公用电子系统和生活用电子系统。具体地，通过蓄电池和/或超级电容为办公用电子系统和生活用电子系统供电，和/或降低办公用电子系统和生活用电子系统的用电量，以减小电网供电系统的负荷。

步骤S14：当发供电系统在进行储能和用电联动控制之后仍处于高负荷运行状态时，启动与高电力负荷所在配电段对应的燃机发电子系统。

在一具体实施例中，发供电系统启动一轮减载仍无效时，启动与高电力负荷所在配电段对应的燃机发电子系统，以满足负荷需求。当启动高电力负荷所在配电段对应的燃机发电子系统后，仍不能满足负荷需求，启动低电力负荷所在配电段对应的燃机发电子系统。

在一实施例中，发供电系统的控制方法，还包括：当电网供电系统不处于高负荷运行状态时，控制各燃机发电子系统处于热备用状态，并实时监测各燃机发电子系统的热备用状态数据。

在一具体实施例中，当电网的供电功率小于燃机额定功率的50％时，判定电网供电系统不处于高负荷运行状态，即此时电网供电系统处于低负荷运行状态。若在电网的供电功率小于燃机额定功率的50％时，启动各燃机发电子系统，运行成本较高且各燃机运行不稳定。此时不启动燃机子系统，由电网为发供电系统提供电源，发供电系统处于供电负荷平衡运行状态。同时控制各燃机发电子系统处于热备用状态，并实时监测各燃机发电子系统的热备用状态数据，为随时启动各燃机发电子系统做准备。

本发明提供的发供电系统的控制方法，包括：获取电网的供电功率及发供电系统的燃机功率；根据供电功率与燃机功率的关系，判断电网供电系统是否处于高负荷运行状态；当电网供电系统处于高负荷运行状态时，进行储能子系统和用电子系统的联动控制以减小电网供电系统的负荷；当发供电系统在进行储能和用电联动控制之后仍处于高负荷运行状态时，启动与高电力负荷所在配电段对应的燃机发电子系统。通过判断电网的供电功率与燃机功率的关系，确定是否启动燃机发电子系统，在电网的供电功率比较低时不启动燃机发电子系统，不仅降低了运行成本，而且避免了燃机发电子系统不稳定运行。在电网供电系统处于高负荷运行状态时，通过储能子系统和用电子系统的联动控制，降低用电量，以减小电网供电系统的负荷，并启动与高电力负荷所在配电段对应的燃机发电子系统，不仅满足了用户的用电需求，同时降低了运行成本，保障了发供电系统的稳定经济运行。

在一实施例中，发供电系统的控制方法，如图3所示，还包括：

步骤S21：获取发供电系统的热负荷需求。

步骤S22：启动高电力负荷所在配电段对应的燃机发电子系统，监测已经启动的燃机发电子系统输送至电网的反送电电量，并根据反送电电量进行储能子系统和用电子系统的联动控制。

在一具体实施例中，根据发供电系统对热负荷需求的要求，优先启动高电力负荷所在配电段对应的燃机发电子系统，以满足高电力负荷所在配电段的热负荷需求。同时监测已经启动的燃机发电子系统输送至电网的反送电电量，并根据反送电电量进行储能子系统和用电子系统的联动控制。在一具体实施例中，根据反送电电量，通过提高用电子系统的用电量和/或启动储能子系统的充电模式进行储能，实现储能子系统和用电子系统的联动控制，维持发供电系统安全稳定经济运行。由于燃机与储能耦合运行的发供电系统发电成本较高，因此通过上述联动控制策略提高发供电系统自身用电量，减少发供电系统输送至电网的反送电电量，以降低发电成本。

在一实施例中，发供电系统的控制方法，如图4所示，还包括：

步骤S31：监测发供电系统在各低压配电段是否发生故障。

在一具体实施例中，在发供电系统中采用两段低压配电段，将重要设备分别连在两段低压配电段，以避免任一低压配电段故障时造成发供电系统瘫痪。同时监测发供电系统在各低压配电段是否发生故障，具体故障情况包括：其中任意一段低压配电段发生故障和两段低压配电段均发生故障。

步骤S32：当任意一段低压配电段发生故障时，通过配电切换回路将处于故障状态的低压配电段运行的燃机发电子系统切换至正常运行的低压配电段，形成两组燃机发电子系统并机运行，为正常运行的低压配电段负载供电，并获取燃机发电子系统输送至电网的反送电电量。

步骤S33：根据反送电电量判断正常运行的低压配电段是否存在电量盈余。

步骤S34：当正常运行的低压配电段存在电量盈余时，启动储能子系统的充电模式进行储能。

在一具体实施例中，根据反送电电量判断用电子系统就地消纳情况，当燃机发电子系统所发电量满足用电子系统的电量后，电量盈余部分会反送电至电网。为了避免向电网反送电，当存在电量盈余时，会启动储能子系统的充电模式进行储能，进一步消纳盈余电量，实现就地消纳的最佳经济目标。

在一实施例中，发供电系统的控制方法，还包括：当两段低压配电段均发生故障时，通过第一预设切换回路切断储能子系统与两段低压配电段的连接。

在一具体实施例中，当两段低压配电段均发生故障被迫退出运行时，发供电系统通过配电切换回路，首先将储能子系统与两段低压配电段进行人工隔离，进行故障与运行范围划分，防止正在运行的系统与检修或故障配电段的电气联络。然后通过储能配电切换回路的动作，建立燃机、储能、供热一体化的燃机与储能耦合运行的发供电系统，形成微观的发电、充电及供热一体的闭环运行系统，在发挥经济效益的同时，保证储能子系统在最佳储能状态，为故障恢复后的系统投运做应急储备。其中，配电切换回路、储能配电切换回路均为现有的切换回路。

在一实施例中，发供电系统的控制方法，如图5，还包括：

步骤S41：监测各燃机发电子系统是否发生故障。

在一具体实施例中，发供电系统包括两组燃机发电子系统，且两组燃机发电子系统互为热备用。在监测各燃机发电子系统是否发生故障的同时，获取发供电系统的运行数据和状态信息。比如获取发供电系统中各子系统的运行状态以及正常运行的燃机发电子系统的运行参数。

步骤S42：当燃机发电子系统发生故障时，通过第二预设切换回路切除燃机发电子系统与低压配电段的连接，并获取故障信息。

在一具体实施例中，如图6所示，第二预设切换回路包括转换回路Ⅰ和转换回路Ⅱ，仅以此为例，不以此为限。当1#燃机发电子系统发生故障，2#燃机发电子系统正常运行时，通过转换回路Ⅰ，切除1#燃机发电子系统与低压配电段(0.4KVⅠ段)的连接，同时控制转换回路Ⅱ，利用2#燃机发电子系统为1#燃机发电子系统对应的低压配电段上的用电子系统供电。当2#燃机发电子系统发生故障，1#燃机发电子系统正常运行时，通过转换回路Ⅱ，切除2#燃机发电子系统与低压配电段(0.4KVⅡ段)的连接，同时控制转换回路Ⅰ，利用1#燃机发电子系统为2#燃机发电子系统对应的低压配电段上的用电子系统供电。当1#、2#燃机发电子系统均发生故障时，通过转换回路Ⅰ和转换回路Ⅱ，切除1#、2#燃机发电子系统与低压配电段(0.4KVⅠ段和0.4KVⅡ段)的连接。

步骤S43：根据故障信息及发供电系统的运行数据和状态信息生成干预处理程序。

在一具体实施例中，两组燃机发电子系统的故障信息包括：一组燃机发电子系统发生故障和两组燃机发电子系统均发生故障。当一组燃机发电子系统发生故障时，发供电系统根据各子系统的运行状态以及正常运行的燃机发电子系统的运行参数，生成干预处理程序。其中，干预处理程序包括：自动协调程序和人为干预处理程序。具体地，自动协调程序是发供电系统根据故障信息及发供电系统的运行数据和状态信息自主判断是否进行协调动作，当一组燃机发电子系统发生故障，另外一组燃机发电子系统正常时，将正常的燃机发电子系统切换至故障燃机发电子系统对应的低压配电段，利用正常的燃机发电子系统为故障燃机发电子系统对应的低压配电段的负载供电。当两组燃机发电子系统均发生故障时，不执行切换动作。

步骤S44：将故障信息及干预处理程序发送至预设处理终端。

在一具体实施例中，将故障信息和人为干预处理程序通过5G网络发生至预设处理终端，此处的预设处理终端为集控室操作员站。操作员根据人为干预处理程序的提示将故障燃机子系统与在运行的微电网进行物理隔离并对隔离开关电气状态信息进行在线监测。同时，将故障信息报告检修人员，并在检修人员故障处理程序中设置强制人工现场操作和确认闭锁流程，从组织和技术两个方面保证人员和微电网系统的运行安全，避免发供电系统故障范围扩大并保证检修人员人身安全。

本发明提供的发供电系统的控制方法，包括：获取电网的供电功率及发供电系统的燃机功率；根据供电功率与燃机功率的关系，判断电网供电系统是否处于高负荷运行状态；当电网供电系统处于高负荷运行状态时，进行储能子系统和用电子系统的联动控制以减小电网供电系统的负荷；当发供电系统在进行储能和用电联动控制之后仍处于高负荷运行状态时，启动与高电力负荷所在配电段对应的燃机发电子系统。通过判断电网的供电功率与燃机功率的关系，确定是否启动燃机发电子系统，在电网的供电功率比较低时不启动燃机发电子系统，不仅降低了运行成本，而且避免了燃机发电子系统不稳定运行。在电网供电系统处于高负荷运行状态时，通过储能子系统和用电子系统的联动控制，降低用电量，以减小电网供电系统的负荷，并启动与高电力负荷所在配电段对应的燃机发电子系统，不仅满足了用户的用电需求，同时降低了运行成本，保障了发供电系统的稳定经济运行。当发供电系统处于不同运行状态时，通过设置合理的控制策略，维持发供电系统的安全稳定运行。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种发供电系统的控制方法，其特征在于，所述发供电系统为燃机与储能耦合运行的发供电系统，所述发供电系统包括储能子系统和多个燃机发电子系统，所述控制方法，包括：

获取电网的供电功率及所述发供电系统的燃机功率；

根据所述供电功率与所述燃机功率的关系，判断电网供电系统是否处于高负荷运行状态；

当所述电网供电系统处于高负荷运行状态时，进行储能子系统和用电子系统的联动控制以减小所述电网供电系统的负荷；

当所述发供电系统在进行储能和用电联动控制之后仍处于高负荷运行状态时，启动与高电力负荷所在配电段对应的燃机发电子系统；

所述根据所述供电功率与所述燃机功率的关系，判断电网供电系统是否处于高负荷运行状态，包括：

判断所述供电功率是否超过所述燃机功率的预设比例阈值；

当所述供电功率超过所述燃机功率的预设比例阈值时，确定所述电网供电系统于高负荷运行状态。

2.根据权利要求1所述的发供电系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法，还包括：

当所述电网供电系统不处于高负荷运行状态时，控制各燃机发电子系统处于热备用状态，并实时监测各所述燃机发电子系统的热备用状态数据。

3.根据权利要求1所述的发供电系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法，还包括：

获取所述发供电系统的热负荷需求；

启动高电力负荷所在配电段对应的燃机发电子系统，监测已经启动的燃机发电子系统输送至电网的反送电电量，并根据所述反送电电量进行储能子系统和用电子系统的联动控制。

4.根据权利要求1所述的发供电系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法，还包括：

监测所述发供电系统在各低压配电段是否发生故障；

当任意一段低压配电段发生故障时，通过配电切换回路将处于故障状态的低压配电段运行的燃机发电子系统切换至正常运行的低压配电段，形成两组燃机发电子系统并机运行，为正常运行的低压配电段负载供电，并获取燃机发电子系统输送至电网的反送电电量；

根据所述反送电电量判断所述正常运行的低压配电段是否存在电量盈余；

当所述正常运行的低压配电段存在电量盈余时，启动所述储能子系统的充电模式进行储能。

5.根据权利要求4所述的发供电系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法，还包括：

当两段低压配电段均发生故障时，通过第一预设切换回路切断所述储能子系统与所述两段低压配电段的连接。

6.根据权利要求1所述的发供电系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法，还包括：

监测各所述燃机发电子系统是否发生故障；

当所述燃机发电子系统发生故障时，通过第二预设切换回路切除所述燃机发电子系统与低压配电段的连接，并获取故障信息。

7.根据权利要求6所述的发供电系统的控制方法，其特征在于，还包括：

获取所述发供电系统的运行数据和状态信息；

根据所述故障信息及所述发供电系统的运行数据和状态信息生成干预处理程序；

将所述故障信息及所述干预处理程序发送至预设处理终端。

8.根据权利要求3所述的发供电系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述反送电电量进行储能子系统和用电子系统的联动控制，包括：

根据所述反送电电量，提高所述用电子系统的用电量和/或启动所述储能子系统的充电模式进行储能。

9.根据权利要求1所述的发供电系统的控制方法，其特征在于，所述进行储能子系统和用电子系统的联动控制以减小所述电网供电系统的负荷，包括：

启动所述储能子系统的放电模式为所述用电子系统供电，和/或降低所述用电子系统的用电量。

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