CN112636385A - 一种多能流互补控制的微电网控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种多能流互补控制的微电网控制方法，包括：S1，微能网分布式能源就地消纳；S2，交直流微网削峰填谷，按照计划曲线模式，通过计划曲线的充放电时段以及各充放电时段对应的充放电功率值进行充放电控制；S3，交直流微网并网和离网状态自由转换。本发明实现对变电站、数据中心站、大容量综合能源站等“源、网、荷、储”协调控制，利用大数据挖掘技术，实时调整运行策略，充分发挥源网荷储互补的优势，提高微网可靠性及电网综合效益。

Description

一种多能流互补控制的微电网控制方法及系统
技术领域
本发明涉及微电网控制技术领域，尤其是一种多能流互补控制的微电网控制方法及系统。
背景技术
我国面临的是新能源和化石能源互补的“能源综合时代”，在新时代能源需求下，我国亟需以新一轮技术革命、产业革命为支点，从以往粗放的发展模式转变为更为集约、可持续的发展模式，建立更加高效、安全与可持续的能源利用模式。分布式能源系统为需要冷、热、电的商业或工业用户以及海岛供电、移动供电提供了有效途径，但是分布式能源系统的能源利用方式为分布式“就地收集，就地存储，就地使用”，难以实现一定区域范围的协调互济。另一方面，在传统能源系统中，供电、供热、供冷等不同能源行业相对封闭，互联程度有限，不同系统孤立规划和运行，不利于能效提高和可再生能源消纳。微能网它将电力、燃气、供热/供冷等多种能源环节与用户有机结合，通过该系统内多种能源之间的科学调度，实现能源高效利用、满足用户多种能源梯级利用、社会供能安全可靠等目的；同时，通过多种能源系统的有机协调，还有助于消除配供电系统瓶颈，提高各能源设备利用效率；当电力或燃气系统因天气或意外灾害出现中断时，用户侧微能网可利用本地能源实现对重要用户的不间断供能，并为故障后供能系统的快速恢复提供电源支持。现有的微网系统因为储能、光伏等分布式电源容量较小，微网负荷较小，且交流系统和直流系统较为分散，缺乏统一的协调控制平台和策略，微网运行模式简单，未能发挥源网荷储互补的优势，微网的经济性和可靠性较低。
发明内容
本发明解决了微网的经济性和可靠性较低问题，提出一种多能流互补控制的微电网控制方法及系统，实现对变电站、数据中心站、大容量综合能源站等“源、网、荷、储”协调控制，利用大数据挖掘技术，实时调整运行策略，充分发挥源网荷储互补的优势，提高微网可靠性及电网综合效益。
为实现上述目的，提出以下技术方案：
一种多能流互补控制的微电网控制方法，包括：
S1，微能网分布式能源就地消纳；
S2，交直流微网削峰填谷，按照计划曲线模式，通过计划曲线的充放电时段以及各充放电时段对应的充放电功率值进行充放电控制；
S3，交直流微网并网和离网状态自由转换。
本发明经过多站融合能源站分层分区信息梳理，采用容器技术、信息挖掘重组技术，搭建智慧能源站一体化控制平台，实现对变电站、数据中心站、综合能源站等“源、网、荷、储”协调控制，总系统功能横向集成、纵向贯通，信息共享、管理灵活高效，支撑三流合一，提高运维效率及电网综合效益。
提出多元信息交互、泛在感知的协调控制策略。通过全方位感知运行薄弱环节，统筹源网荷储可调可控资源，采用统一决策、策略共享、分散控制的协同控制新模式以及灵活精准的源网荷储控制手段，实现正常状态自适应巡航、全局风险协同防控和复杂故障协同处置，全方位保障能源站安全稳定运行。
通过源网荷协同控制，实现数据收集存储、数据挖掘应用、数据展示与发布、分布式电源运维、分布式电源特性分析、柔性负荷特性分析、配电网运行状态评估、网源荷储协调控制等功能。通过毫秒级快速切负荷、秒级和分钟级精准切负荷控制，提高严重故障下的调度处置能力。
作为优选，所述步骤S1具体包括：通过储能装置来消纳分布式能源：
S101，当白天分布式电源输出负荷大于基地负荷时，向储能装置充电，判断该储能装置所处区域是否有交易市场覆盖，若是进入步骤S102，若否进入步骤S103；
S102，向区域周边发布充电优惠信息；
S103，当夜间光伏不再输出负荷，储能装置进行放电。
在光照资源情况较好时，分布式电源会有比较充裕的发电能力，微能网运营方希望尽可能多地向电网输送电量，以获得更多地经济利益，但电网如果在不加干涉的情况下，分布式能源的全消纳有可能造成区域线路电压过高，潮流倒送，线路过载等问题。此时可通过网络重构、调节可控负荷等来保证新能源的全消纳。
微能网可通过储能装置来消纳分布式电源，当白天分布式电源出力大于基地负荷时，向储能充电，若有交易市场覆盖，则向区域周边发布充电优惠信息，鼓励电动汽车充电以消纳多余电能；当夜间光伏不再出力，储能适当放电，实现分布式电源出力的削峰填谷，保证全额消纳，提升用能效率。
作为优选，所述步骤S3具体包括：
S301，并网运行方式，当储能站10kV母线进线侧正常运行时，交直流微网处于并网运行状态，调控交直流微网系统通过光伏发电单元、蓄电池单元、负载单元以及双向DC/AC变流器的输出功率，此时微能网负荷由市电供电，供电稳定性受主网控制；
S302，小离网运行方式，交直流微网高低压侧通过所用变耦合，当所用变失电或能量路由器进线开关故障时，交直流微网高低压侧故障隔离，交直流微网进入小离网运行模式，此时整个低压微网部分由能量路由器内储能和光伏供电；为了保证重要负荷供电可靠性和持续性，此时会在系统的控制下切除微网中非重要负荷，直至故障排除，恢复并网运行状态。
S303，大离网运行方式，在主变计划停电检修或夏季限电时，微能网转换至离网运行模式，此时，由整个高低压微网储能和光伏供电。为了保证重要负荷供电可靠性和持续性，此时会在系统的控制下切除微网中非重要负荷，直至故障排除，恢复并网运行状态。
作为优选，本方法还包括S4，变电站黑启动步骤，由于外电网故障或微电网内部故障引起全网失电时，根据故障定位结果进行故障隔离后，再进行变电站黑启动。系统具备黑启动功能，由于外电网故障或微电网内部故障引起全网失电时，根据故障定位结果进行故障隔离后，可进行黑启动策略流程。在进行黑启动之前，需确认具备黑启动条件，包括并网点开关断开，各投运间隔连接断路器已合闸，有故障的间隔连接断路器已分闸，内部无故障，储能容量在合理范围内，二次设备已上电，启动后的带电间隔已做好安全隔离等。
作为优选，所述步骤S4具体包括：
S401，进行黑启动实验，选定黑启动机组，然后再启动机组，给线路充电、给负荷送电和向外扩充启动其它电厂机组，获得试验报告；
S402，根据试验报告，编制黑启动调度操作方案，具体包括：确定黑启动电源，选择启动路径及操作步骤，选择及启动被启动电源，最后对负荷进行送电。
一种多能流互补控制的微电网控制系统，适用上述的一种多能流互补控制的微电网控制方法，包括：智慧能源站一体化控制平台、微能网、变电站、大容量综合能源站和数据中心站，所述智慧能源站一体化控制平台通过获取数据中心站的数据进行大数据分析，调控变电站进行变电、调控微能网和大容量综合能源站的负荷输出，所述数据中心站用于存储微能网、变电站、大容量综合能源站的数据。
本发明的有益效果是：采用信息交互技术，通过多能流互补控制的微电网控制方法，实现微网分布式能源就地消纳、并网转离网自由切换、变电站黑启动、区域电网削峰填谷等控制策略，通过数据挖掘分析实现交直流微网潮流的智能控制，充分发挥源网荷储互补的优势，提高供电可靠性和能效最大化。
附图说明
图1是本发明方法的流程图。
具体实施方式
实施例：
本实施例提出一种多能流互补控制的微电网控制方法，参考图1，包括：
S1，微能网分布式能源就地消纳；
步骤S1具体包括：通过储能装置来消纳分布式能源：
S101，当白天分布式电源输出负荷大于基地负荷时，向储能装置充电，判断该储能装置所处区域是否有交易市场覆盖，若是进入步骤S102，若否进入步骤S103；
S102，向区域周边发布充电优惠信息；
S103，当夜间光伏不再输出负荷，储能装置进行放电。
在光照资源情况较好时，分布式电源会有比较充裕的发电能力，微能网运营方希望尽可能多地向电网输送电量，以获得更多地经济利益，但电网如果在不加干涉的情况下，分布式能源的全消纳有可能造成区域线路电压过高，潮流倒送，线路过载等问题。此时可通过网络重构、调节可控负荷等来保证新能源的全消纳。
微能网可通过储能装置来消纳分布式电源，当白天分布式电源出力大于基地负荷时，向储能充电，若有交易市场覆盖，则向区域周边发布充电优惠信息，鼓励电动汽车充电以消纳多余电能；当夜间光伏不再出力，储能适当放电，实现分布式电源出力的削峰填谷，保证全额消纳，提升用能效率。
S2，交直流微网削峰填谷，按照计划曲线模式，通过计划曲线的充放电时段以及各充放电时段对应的充放电功率值进行充放电控制；
S3，交直流微网并网和离网状态自由转换。
步骤S3具体包括：
S301，并网运行方式，当储能站10kV母线进线侧正常运行时，交直流微网处于并网运行状态，调控交直流微网系统通过光伏发电单元、蓄电池单元、负载单元以及双向DC/AC变流器的输出功率，此时微能网负荷由市电供电，供电稳定性受主网控制；
S302，小离网运行方式，交直流微网高低压侧通过所用变耦合，当所用变失电或能量路由器进线开关故障时，交直流微网高低压侧故障隔离，交直流微网进入小离网运行模式，此时整个低压微网部分由能量路由器内储能和光伏供电；为了保证重要负荷供电可靠性和持续性，此时会在系统的控制下切除微网中非重要负荷，直至故障排除，恢复并网运行状态。
S303，大离网运行方式，在主变计划停电检修或夏季限电时，微能网转换至离网运行模式，此时，由整个高低压微网储能和光伏供电。为了保证重要负荷供电可靠性和持续性，此时会在系统的控制下切除微网中非重要负荷，直至故障排除，恢复并网运行状态。
本方法还包括S4，变电站黑启动步骤，由于外电网故障或微电网内部故障引起全网失电时，根据故障定位结果进行故障隔离后，再进行变电站黑启动。系统具备黑启动功能，由于外电网故障或微电网内部故障引起全网失电时，根据故障定位结果进行故障隔离后，可进行黑启动策略流程。在进行黑启动之前，需确认具备黑启动条件，包括并网点开关断开，各投运间隔连接断路器已合闸，有故障的间隔连接断路器已分闸，内部无故障，储能容量在合理范围内，二次设备已上电，启动后的带电间隔已做好安全隔离等。
步骤S4具体包括：
S401，进行黑启动实验，选定黑启动机组，然后再启动机组，给线路充电、给负荷送电和向外扩充启动其它电厂机组，获得试验报告；
S402，根据试验报告，编制黑启动调度操作方案，具体包括：确定黑启动电源，选择启动路径及操作步骤，选择及启动被启动电源，最后对负荷进行送电。
本发明经过多站融合能源站分层分区信息梳理，采用容器技术、信息挖掘重组技术，搭建智慧能源站一体化控制平台，实现对变电站、数据中心站、综合能源站等“源、网、荷、储”协调控制，总系统功能横向集成、纵向贯通，信息共享、管理灵活高效，支撑三流合一，提高运维效率及电网综合效益。
提出多元信息交互、泛在感知的协调控制策略。通过全方位感知运行薄弱环节，统筹源网荷储可调可控资源，采用统一决策、策略共享、分散控制的协同控制新模式以及灵活精准的源网荷储控制手段，实现正常状态自适应巡航、全局风险协同防控和复杂故障协同处置，全方位保障能源站安全稳定运行。
通过源网荷协同控制，实现数据收集存储、数据挖掘应用、数据展示与发布、分布式电源运维、分布式电源特性分析、柔性负荷特性分析、配电网运行状态评估、网源荷储协调控制等功能。通过毫秒级快速切负荷、秒级和分钟级精准切负荷控制，提高严重故障下的调度处置能力。
本实施例还提出一种多能流互补控制的微电网控制系统，适用上述的一种多能流互补控制的微电网控制方法，包括：智慧能源站一体化控制平台、微能网、变电站、大容量综合能源站和数据中心站，智慧能源站一体化控制平台通过获取数据中心站的数据进行大数据分析，调控变电站进行变电、调控微能网和大容量综合能源站的负荷输出，数据中心站用于存储微能网、变电站、大容量综合能源站的数据。

Claims (6)

1.一种多能流互补控制的微电网控制方法，其特征是，包括：
S1，微能网分布式能源就地消纳；
S2，交直流微网削峰填谷，按照计划曲线模式，通过计划曲线的充放电时段以及各充放电时段对应的充放电功率值进行充放电控制；
S3，交直流微网并网和离网状态自由转换。
2.根据权利要求1所述的一种多能流互补控制的微电网控制方法，其特征是，所述步骤S1具体包括：通过储能装置来消纳分布式能源：
S101，当白天分布式电源输出负荷大于基地负荷时，向储能装置充电，判断该储能装置所处区域是否有交易市场覆盖，若是进入步骤S102，若否进入步骤S103；
S102，向区域周边发布充电优惠信息；
S103，当夜间光伏不再输出负荷，储能装置进行放电。
3.根据权利要求1所述的一种多能流互补控制的微电网控制方法，其特征是，所述步骤S3具体包括：
S301，并网运行方式，当储能站10kV母线进线侧正常运行时，交直流微网处于并网运行状态，调控交直流微网系统通过光伏发电单元、蓄电池单元、负载单元以及双向DC/AC变流器的输出功率，此时微能网负荷由市电供电，供电稳定性受主网控制；
S302，小离网运行方式，交直流微网高低压侧通过所用变耦合，当所用变失电或能量路由器进线开关故障时，交直流微网高低压侧故障隔离，交直流微网进入小离网运行模式，此时整个低压微网部分由能量路由器内储能和光伏供电；
S303，大离网运行方式，在主变计划停电检修或夏季限电时，微能网转换至离网运行模式，此时，由整个高低压微网储能和光伏供电。
4.根据权利要求1所述的一种多能流互补控制的微电网控制方法，其特征是，还包括S4，变电站黑启动步骤，由于外电网故障或微电网内部故障引起全网失电时，根据故障定位结果进行故障隔离后，再进行变电站黑启动。
5.根据权利要求4所述的一种多能流互补控制的微电网控制方法，其特征是，所述步骤S4具体包括：
S401，进行黑启动实验，选定黑启动机组，然后再启动机组，给线路充电、给负荷送电和向外扩充启动其它电厂机组，获得试验报告；
S402，根据试验报告，编制黑启动调度操作方案，具体包括：确定黑启动电源，选择启动路径及操作步骤，选择及启动被启动电源，最后对负荷进行送电。
6.一种多能流互补控制的微电网控制系统，适用于权利要求1所述的一种多能流互补控制的微电网控制方法，其特征是，包括：智慧能源站一体化控制平台、微能网、变电站、大容量综合能源站和数据中心站，所述智慧能源站一体化控制平台通过获取数据中心站的数据进行大数据分析，调控变电站进行变电、调控微能网和大容量综合能源站的负荷输出，所述数据中心站用于存储微能网、变电站、大容量综合能源站的数据。
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