一種計及設(shè)備調(diào)節(jié)響應(yīng)特性的微網(wǎng)頻率控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種計及設(shè)備調(diào)節(jié)響應(yīng)特性的微網(wǎng)頻率控制方法，微網(wǎng)在離網(wǎng)運行過程中，儲能蓄電池、柴油發(fā)電機、能量管理系統(tǒng)及微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置測量單元同步檢測系統(tǒng)頻率，并進行判斷其偏差是否越限，如果系統(tǒng)頻率的偏差超過定值，蓄能電池將進行充/放電，實現(xiàn)微網(wǎng)一次調(diào)頻，穩(wěn)定系統(tǒng)頻率，能量管理系統(tǒng)將同步監(jiān)測儲能電池的放電時間，當儲能電池持續(xù)放電時間超出定值，能量管理系統(tǒng)輸出功率調(diào)節(jié)指令給柴油發(fā)電機，調(diào)整其功率輸出，實現(xiàn)微網(wǎng)二次調(diào)頻，當微網(wǎng)頻率偏差持續(xù)時間超過定值時，微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置將啟動切負荷或風(fēng)機、柴油發(fā)電機邏輯，直到微網(wǎng)頻率恢復(fù)正常。本發(fā)明充分發(fā)揮了微網(wǎng)內(nèi)不同設(shè)備的調(diào)節(jié)能力，調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。
【專利說明】一種計及設(shè)備調(diào)節(jié)響應(yīng)特性的微網(wǎng)頻率控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微網(wǎng)和智能電網(wǎng)領(lǐng)域，具體涉及一種計及設(shè)備調(diào)節(jié)響應(yīng)特性的微網(wǎng)頻率控制方法。
技術(shù)背景
[0002]微網(wǎng)具有靈活的運行方式，既可以并網(wǎng)運行，也可離網(wǎng)運行。在離網(wǎng)運行模式下，由于微網(wǎng)的電源備用容量小，系統(tǒng)頻率極易受到波動性大的間歇式能源影響，這給微網(wǎng)穩(wěn)定運行造成很大的困難。針對微網(wǎng)頻率的控制問題，國內(nèi)外提出了一些方法，這些方法主要是通過調(diào)整儲能系統(tǒng)的出力平抑間歇式能源功率的波動。在一定程度上，這些方法可消除短時間內(nèi)因間歇式能源功率波動造成的頻率偏差，但對于長期離網(wǎng)運行的微網(wǎng)，頻繁的調(diào)節(jié)儲能系統(tǒng)不僅危害其壽命，同時對儲能的容量也會提出很高的要求。
[0003]因此，針對微網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備配置，結(jié)合各類設(shè)備的調(diào)節(jié)響應(yīng)特性，提出一種適合不同時間尺度調(diào)節(jié)需求的頻率控制方法，對促進微網(wǎng)的推廣應(yīng)用具有重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種計及設(shè)備調(diào)節(jié)響應(yīng)特性的微網(wǎng)頻率控制方法，該方法充分利用儲能電池、柴油發(fā)電機和微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置的調(diào)頻特性，通過動作時間協(xié)調(diào)配合，系統(tǒng)性地實現(xiàn)微網(wǎng)的頻率控制。
[0005]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種計及設(shè)備調(diào)節(jié)響應(yīng)特性的微網(wǎng)頻率控制方法，其特征在于，該方法為:微網(wǎng)在離網(wǎng)運行過程中，儲能蓄電池、柴油發(fā)電機、能量管理系統(tǒng)及微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置測量單元同步檢測系統(tǒng)頻率，并進行判斷其偏差是否越限，如果系統(tǒng)頻率的偏差超過定值，蓄能電池將進行充/放電，實現(xiàn)微網(wǎng)一次調(diào)頻，穩(wěn)定系統(tǒng)頻率，在此過程中，能量管理系統(tǒng)將同步監(jiān)測儲能電池的放電時間，當儲能電池持續(xù)放電時間超出定值，能量管理系統(tǒng)輸出功率調(diào)節(jié)指令給柴油發(fā)電機，調(diào)整其功率輸出，實現(xiàn)微網(wǎng)二次調(diào)頻，當微網(wǎng)頻率偏差持續(xù)時間超過定值時，微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置將啟動切負荷或風(fēng)機、柴油發(fā)電機邏輯，直到微網(wǎng)頻率恢復(fù)正常。
[0006]所述儲能蓄電池采用下垂控制方式，其有功功率輸出方式如下:
[0007]Δ Pbat = Kfl (f-fref)
[0008]式中，APbat表示蓄電池輸出功率的增量；Kfl為比例系數(shù)，為負值；f為實時檢測的微網(wǎng)頻率，fref為標準頻率。
[0009]所述柴油發(fā)電機有功功率輸出采用下垂控制方式，其功率調(diào)整方式如下:
[0010]APdis = Kf2(Href)
[0011]式中，Λ Pdis表示柴油發(fā)電機輸出的有功功率的增量；Kf2為比例系數(shù)，為負值，
[0012]在下垂控制模式下，柴油發(fā)電機檢測微網(wǎng)頻率發(fā)生偏差時，將經(jīng)過慣性環(huán)節(jié)進行一定延時后，再調(diào)整柴油發(fā)電機輸出的功率，延時時間躲過儲能電池的調(diào)整時間。
[0013]所述柴油發(fā)電機有功功率輸出采用功率指令控制方式:
[0014]通過微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)與儲能電池智能終端、柴油發(fā)電機控制器通訊以及邏輯判斷后實現(xiàn)，在此模式下，能量管理系統(tǒng)將檢測蓄電池的充/放電功率和充/放電時間，蓄電池因微網(wǎng)功率變化進行充/放電時間大于定值時，能量管理系統(tǒng)將輸出功率調(diào)節(jié)指令至柴油發(fā)電機，功率值的大小為蓄電池充/放電功率的平均值。
[0015]所述微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置頻率控制通過微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度或獨立判斷實現(xiàn)，在統(tǒng)一調(diào)度模式下，微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置作為切機、切負荷的執(zhí)行單元，接受能量管理系統(tǒng)指令，能量管理系統(tǒng)負責切除量的計算以及延時判斷；在獨立判斷模式下，微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置將檢測微網(wǎng)的頻率，并統(tǒng)計頻率偏差持續(xù)時間。當頻率偏差持續(xù)時間大于定值時，微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置將啟動多輪次的切機、切負荷動作邏輯，直至微網(wǎng)頻率恢復(fù)正常。
[0016]根據(jù)上述的本發(fā)明，其具有如下的技術(shù)有益效果:
[0017](I)兼顧了微網(wǎng)主從控制和對等控制兩種控制方式的優(yōu)點，充分發(fā)揮了微網(wǎng)內(nèi)不同設(shè)備的調(diào)節(jié)能力；
[0018](2)具有很強的適應(yīng)能力，可適用于不同設(shè)備組成方式的微網(wǎng)；
[0019](3)調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的頻率控制流程圖；
[0021]圖2是蓄電池的控制結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖3柴油發(fā)電機的控制結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合實例和附圖對本發(fā)明進行說明。
[0024]如圖1所示，一種計及設(shè)備調(diào)節(jié)響應(yīng)特性的微網(wǎng)頻率控制方法，微網(wǎng)在離網(wǎng)運行過程中，儲能蓄電池、柴油發(fā)電機、能量管理系統(tǒng)及微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置測量單元同步檢測系統(tǒng)頻率f，并進行判斷其偏差是否越限。如果系統(tǒng)頻率的偏差超過定值，蓄能電池將進行充/放電，實現(xiàn)微網(wǎng)一次調(diào)頻，穩(wěn)定系統(tǒng)頻率。在此過程中，能量管理系統(tǒng)將同步監(jiān)測儲能電池的放電時間，當儲能電池持續(xù)放電時間超出定值T1，能量管理系統(tǒng)輸出功率調(diào)節(jié)指令給柴油發(fā)電機，調(diào)整其功率輸出，實現(xiàn)微網(wǎng)二次調(diào)頻。當微網(wǎng)頻率偏差持續(xù)時間超過定值T2時，微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置將啟動切負荷或風(fēng)機、柴油發(fā)電機邏輯，直到微網(wǎng)頻率恢復(fù)正常。
[0025]如圖2所示，儲能電池采用下垂控制方式，其有功輸出方式如下:
[0026]Δ Pbat = Kfl (f-fref)
[0027]式中，APbat表示蓄電池輸出功率的增量；Kfl為比例系數(shù)，為負值；f為實時檢測的微網(wǎng)頻率，fref為標準頻率。
[0028]如圖3所示，柴油發(fā)電機有功功率輸出采用兩種控制方式，一是下垂控制方式；二是功率指令控制方式。下垂控制時的功率調(diào)整方式如下:
[0029]Δ Pdis = Kf2 (f-fref)
[0030]式中，Λ Pdis表示柴油發(fā)電機輸出的有功功率的增量；Kf2為比例系數(shù)，為負值。
[0031]在下垂控制模式下，柴油發(fā)電機檢測微網(wǎng)頻率發(fā)生偏差時，將經(jīng)過慣性環(huán)節(jié)進行一定延時后，再調(diào)整柴油發(fā)電機輸出的功率，延時時間躲過儲能電池的調(diào)整時間。
[0032]功率指令控制方式是通過微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)與儲能電池智能終端、柴油發(fā)電機控制器通訊以及邏輯判斷后實現(xiàn)。在此模式下，能量管理系統(tǒng)將檢測蓄電池的充/放電功率和充/放電時間，蓄電池因微網(wǎng)功率變化進行充/放電時間大于定值時，能量管理系統(tǒng)將輸出功率調(diào)節(jié)指令至柴油發(fā)電機，功率值的大小為蓄電池充/放電功率的平均值。
[0033]微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置頻率控制通過微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度或獨立判斷實現(xiàn)。在統(tǒng)一調(diào)度模式下，微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置作為切機、切負荷的執(zhí)行單元，接受能量管理系統(tǒng)指令，能量管理系統(tǒng)負責切除量的計算以及延時判斷；在獨立判斷模式下，微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置將檢測微網(wǎng)的頻率,并統(tǒng)計頻率偏差持續(xù)時間。當頻率偏差持續(xù)時間大于定值時,微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置將啟動多輪次的切機、切負荷動作邏輯，直至微網(wǎng)頻率恢復(fù)正常。
【權(quán)利要求】
1.一種計及設(shè)備調(diào)節(jié)響應(yīng)特性的微網(wǎng)頻率控制方法，其特征在于，該方法為:微網(wǎng)在離網(wǎng)運行過程中，儲能蓄電池、柴油發(fā)電機、能量管理系統(tǒng)及微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置測量單元同步檢測系統(tǒng)頻率(f)，并進行判斷其偏差是否越限，如果系統(tǒng)頻率的偏差超過定值，蓄能電池將進行充/放電，實現(xiàn)微網(wǎng)一次調(diào)頻，穩(wěn)定系統(tǒng)頻率，在此過程中，能量管理系統(tǒng)將同步監(jiān)測儲能電池的放電時間，當儲能電池持續(xù)放電時間超出定值(T1),能量管理系統(tǒng)輸出功率調(diào)節(jié)指令給柴油發(fā)電機，調(diào)整其功率輸出，實現(xiàn)微網(wǎng)二次調(diào)頻，當微網(wǎng)頻率偏差持續(xù)時間超過定值(T2)時，微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置將啟動切負荷或風(fēng)機、柴油發(fā)電機邏輯，直到微網(wǎng)頻率恢復(fù)正常。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計及設(shè)備調(diào)節(jié)響應(yīng)特性的微網(wǎng)頻率控制方法，其特征在于，所述儲能蓄電池采用下垂控制方式，其有功功率輸出方式如下:
Δ Pbat = Kfl (f-fref) 式中，APbat表示蓄電池輸出功率的增量；Kfl為比例系數(shù)，為負值；f為實時檢測的微網(wǎng)頻率，fref為標準頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計及設(shè)備調(diào)節(jié)響應(yīng)特性的微網(wǎng)頻率控制方法，其特征在于，所述柴油發(fā)電機有功功率輸出采用下垂控制方式，其功率調(diào)整方式如下:
Λ Pdis = Kf2 (f-fref) 式中，Λ Pdis表示柴油發(fā)電機輸出的有功功率的增量；Kf2為比例系數(shù)，為負值， 在下垂控制模式下，柴油發(fā)電機檢測微網(wǎng)頻率發(fā)生偏差時，將經(jīng)過慣性環(huán)節(jié)進行一定延時后，再調(diào)整柴油發(fā)電機輸出的功率，延時時間躲過儲能電池的調(diào)整時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計及設(shè)備調(diào)節(jié)響應(yīng)特性的微網(wǎng)頻率控制方法，其特征在于，所述柴油發(fā)電機有功功率輸出采用功率指令控制方式: 通過微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)與儲能電池智能終端、柴油發(fā)電機控制器通訊以及邏輯判斷后實現(xiàn)，在此模式下，能量管理系統(tǒng)將檢測蓄電池的充/放電功率和充/放電時間，蓄電池因微網(wǎng)功率變化進行充/放電時間大于定值時，能量管理系統(tǒng)將輸出功率調(diào)節(jié)指令至柴油發(fā)電機，功率值的大小為蓄電池充/放電功率的平均值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計及設(shè)備調(diào)節(jié)響應(yīng)特性的微網(wǎng)頻率控制方法，其特征在于，所述微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置頻率控制通過微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度或獨立判斷實現(xiàn)，在統(tǒng)一調(diào)度模式下，微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置作為切機、切負荷的執(zhí)行單元，接受能量管理系統(tǒng)指令，能量管理系統(tǒng)負責切除量的計算以及延時判斷；在獨立判斷模式下，微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置將檢測微網(wǎng)的頻率,并統(tǒng)計頻率偏差持續(xù)時間。當頻率偏差持續(xù)時間大于定值時,微網(wǎng)穩(wěn)定控制裝置將啟動多輪次的切機、切負荷動作邏輯，直至微網(wǎng)頻率恢復(fù)正常。
【文檔編號】H02J3/38GK104300583SQ201410608218
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】吳爭榮, 許愛東, 陳華軍, 楊航, 于力, 王建邦, 魏文瀟, 田兵, 程傳玲, 黃偉 申請人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責任公司, 海南電網(wǎng)有限責任公司