一種分布式電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種分布式電源系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有智能監(jiān)控系統(tǒng)，可以預測分布式電源的光伏模塊、風電模塊的發(fā)電功率，預測負載的變化情況，并基于實時檢測的蓄電池模塊的儲能情況、柴油發(fā)電機的運行情況和實時獲取的配電網(wǎng)的運行情況，實施最適宜的控制策略。
【專利說明】一種分布式電源系統(tǒng) 所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉一種分布式電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟發(fā)展，電力需求迅速增長，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，超大規(guī)模電力系統(tǒng)的弊端 也日益凸現(xiàn)：運行穩(wěn)定性差，難以適應用戶對電力安全和可靠性要求以及多樣化供電需求。
[0003]分布式電源（distributedgeneration,DG)是一種新興的電力能源，包括光伏發(fā) 電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)、微型燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)等。分布式發(fā)電技術(shù)具有環(huán)保、經(jīng)濟等一系 列優(yōu)點，能夠很好地滿足人們對電力安全穩(wěn)定和經(jīng)濟環(huán)保的要求，已引起廣泛關(guān)注，并逐漸 得到推廣和發(fā)展。
[0004]然而，這些小型可再生能源發(fā)電方式從根本上說，存在容量小、產(chǎn)品效率低、供電 可靠性差、發(fā)電成本高等缺點，極大地阻礙了該類發(fā)電系統(tǒng)的大規(guī)模推廣應用和進一步發(fā) 展。
[0005]此外，DG接入配電網(wǎng)也給配電網(wǎng)的保護和控制帶來了新的問題和挑戰(zhàn)。光伏和風 電能源是一種間歇性能源，并網(wǎng)運行時不可避免的存在發(fā)電功率隨著光照強弱波動和風力 強弱波動的缺點。因此，高滲透率的分布式電源接入配電網(wǎng)，必然會給配電網(wǎng)的運行、調(diào)度 和管理帶來很多負面影響。為了使配電網(wǎng)能適應分布式電源的并網(wǎng)接入，迫切需要對分布 式電源運行控制及接入控制關(guān)鍵技術(shù)進行深入研究，從而降低分布式電源并網(wǎng)接入帶來的 不利影響，同時發(fā)揮其積極的輔助作用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種分布式電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有智能監(jiān)控系統(tǒng)，可 以預測分布式電源的光伏模塊、風電模塊的發(fā)電功率，預測負載的變化情況，并基于實時檢 測的蓄電池模塊的儲能情況、柴油發(fā)電機的運行情況和實時獲取的配電網(wǎng)的運行情況，實 施最適宜的控制策略。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種分布式電源系統(tǒng)，該分布式電源系統(tǒng)由發(fā)電 及負荷系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)組成，所述發(fā)電及負荷系統(tǒng)包括光伏發(fā)電模塊、風電模塊、蓄電池模 塊、柴油機風電機、負載、直流母線、多個AC/DC或DC/AC模塊，其特征在于，該監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng) 包括：
[0008]光伏發(fā)電監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控光伏發(fā)電模塊，并對光伏發(fā)電模塊的發(fā)電功率 進行預測；
[0009]風電監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控風電模塊，并對風電模塊的發(fā)電功率進行預測；
[0010] 蓄電池監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控蓄電池模塊；
[0011] 柴油發(fā)電機監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控柴油發(fā)電機；
[0012] 負載監(jiān)控模塊，用于實時所述負載，并對負載的功率變化情況進行預測；
[0013]配電網(wǎng)聯(lián)絡模塊，用于實時從配電網(wǎng)調(diào)控中心獲知配電網(wǎng)的運行情況以及相關(guān)調(diào) 度息；
[0014] 并網(wǎng)運行監(jiān)控模塊，用于控制分布式電源連接或隔離配電網(wǎng)；
[0015] 中控模塊，用于確定分布式電源系統(tǒng)的運行策略，并向上述監(jiān)控系統(tǒng)中的各模塊 發(fā)出指令，以執(zhí)行該運行策略；
[0016] 總線模塊，用于該監(jiān)控系統(tǒng)的各個模塊的通信聯(lián)絡。
[0017] 優(yōu)選的，所述風電模塊可以直接為配電網(wǎng)供電。
[0018] 優(yōu)選的，所述直流母線可以通過DC/AC模塊向配電網(wǎng)和分布式系統(tǒng)內(nèi)的負載供 電。
[0019] 優(yōu)選的，柴油發(fā)電機直接為分布式系統(tǒng)內(nèi)的負載供電。
[0020] 優(yōu)選的，所述光伏發(fā)電監(jiān)控模塊、風電監(jiān)控模塊、負載監(jiān)控模塊均包括檢測單元和 存儲單元，可以實時獲取分布式電源中光伏發(fā)電模塊、風電模塊的運行數(shù)據(jù)和負載的負荷 變化情況，并存儲數(shù)據(jù)。
[0021] 優(yōu)選的，所述監(jiān)控模塊、風電監(jiān)控模塊、負載監(jiān)控模塊均包括運算單元，可以分別 根據(jù)現(xiàn)有光伏發(fā)電模塊和風電模塊的運行數(shù)據(jù)，對未來預定時刻內(nèi)的分布式電源中的可再 生能源輸出功率進行預測，根據(jù)現(xiàn)有負載的負荷變化情況，對負載的負荷需求進行預測。
[0022] 優(yōu)選的，所述蓄電池監(jiān)控模塊，具有蓄電池單元充放電檢測模塊，可以實時檢測獲 取蓄電池模塊的儲能充放容量。
[0023] 優(yōu)選的，所述中控模塊，具有邏輯運算單元，可以根據(jù)配電網(wǎng)的調(diào)度信息、當前蓄 電池儲能的充放容量、未來分布式電源中的再生能源輸出功率、柴油發(fā)電機的輸出功率以 及對未來負荷需求的變化作為約束條件，建立分布式電源運行策略的目標函數(shù)。
[0024] 優(yōu)選的，所述配電網(wǎng)聯(lián)絡模塊可以實時獲取的配電網(wǎng)參數(shù)包括：母線編號、名稱、 負荷有功、負荷無功、線路的支路號、首端節(jié)點和末端節(jié)點編號、串聯(lián)電阻、串聯(lián)電抗。
[0025] 優(yōu)選的，在所述風電監(jiān)控模塊采用如下方式預測風電模塊的輸出功率，所述風電 模塊包括風力發(fā)電機和SVG:
[0026] (201)采集風電模塊中當前各類電量實測值作為各類電量的預測值的初始值，預 測值包括：風機有功預測值d、風機無功預測值d、風機機端電壓預測值d、SVG無功 預測值SVG機端電壓預測值風電模塊并網(wǎng)點（PCC)母線電壓預測值$+ =
[0027] (202)根據(jù)所述預測值建立由優(yōu)化目標函數(shù)和約束條件組成的MPC優(yōu)化控制模 型，并求解風電模塊的有功和無功輸出的預測值：
[0028]MPC優(yōu)化控制模型的目標函數(shù)如式⑴所示：
[0029]
【權(quán)利要求】
1. 一種分布式電源系統(tǒng)，該分布式電源系統(tǒng)由發(fā)電及負荷系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)組成，所述 發(fā)電及負荷系統(tǒng)包括光伏發(fā)電模塊、風電模塊、蓄電池模塊、柴油機風電機、負載、直流母 線、多個AC/DC或DC/AC模塊，其特征在于，該監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)包括： 光伏發(fā)電監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控光伏發(fā)電模塊，并對光伏發(fā)電模塊的發(fā)電功率進行 預測； 風電監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控風電模塊，并對風電模塊的發(fā)電功率進行預測； 蓄電池監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控蓄電池模塊； 柴油發(fā)電機監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控柴油發(fā)電機； 負載監(jiān)控模塊，用于實時所述負載，并對負載的功率變化情況進行預測； 配電網(wǎng)聯(lián)絡模塊，用于實時從配電網(wǎng)調(diào)控中心獲知配電網(wǎng)的運行情況以及相關(guān)調(diào)度信 息； 并網(wǎng)運行監(jiān)控模塊，用于控制分布式電源連接或隔離配電網(wǎng)； 中控模塊，用于確定分布式電源系統(tǒng)的運行策略，并向上述監(jiān)控系統(tǒng)中的各模塊發(fā)出 指令，以執(zhí)行該運行策略； 總線模塊，用于該監(jiān)控系統(tǒng)的各個模塊的通信聯(lián)絡。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述風電模塊可以直接為配電網(wǎng)供電。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述直流母線可以通過DC/AC模塊向配電網(wǎng) 和分布式系統(tǒng)內(nèi)的負載供電。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，柴油發(fā)電機直接為分布式系統(tǒng)內(nèi)的負載供 電。
5. 如權(quán)利要求1-4中任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏發(fā)電監(jiān)控模塊、風電監(jiān)控 模塊、負載監(jiān)控模塊均包括檢測單元和存儲單元，可以實時獲取分布式電源中光伏發(fā)電模 塊、風電模塊的運行數(shù)據(jù)和負載的負荷變化情況，并存儲數(shù)據(jù)。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控模塊、風電監(jiān)控模塊、負載監(jiān)控模 塊均包括運算單元，可以分別根據(jù)現(xiàn)有光伏發(fā)電模塊和風電模塊的運行數(shù)據(jù)，對未來預定 時刻內(nèi)的分布式電源中的可再生能源輸出功率進行預測，根據(jù)現(xiàn)有負載的負荷變化情況， 對負載的負荷需求進行預測。
7. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電池監(jiān)控模塊，具有蓄電池單元充放 電檢測模塊，可以實時檢測獲取蓄電池模塊的儲能充放容量。
8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述中控模塊，具有邏輯運算單元，可以根 據(jù)配電網(wǎng)的調(diào)度信息、當前蓄電池儲能的充放容量、未來分布式電源中的再生能源輸出功 率、柴油發(fā)電機的輸出功率以及對未來負荷需求的變化作為約束條件，建立分布式電源運 行策略的目標函數(shù)。
9. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述配電網(wǎng)聯(lián)絡模塊可以實時獲取的配電 網(wǎng)參數(shù)包括：母線編號、名稱、負荷有功、負荷無功、線路的支路號、首端節(jié)點和末端節(jié)點編 號、串聯(lián)電阻、串聯(lián)電抗。
10. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述風電監(jiān)控模塊采用如下方式預測風 電模塊的輸出功率，所述風電模塊包括風力發(fā)電機和SVG : (201)采集風電模塊中當前各類電量實測值作為各類電量的預測值的初始值，預測值 包括：風機有功預測值d、風機無功預測值tc:..、風機機端電壓預測值d、SVG無功預測 值tC. ? SVG機端電壓預測值風電模塊并網(wǎng)點（PCC)母線電壓預測值卩: (202)根據(jù)所述預測值建立由優(yōu)化目標函數(shù)和約束條件組成的MPC優(yōu)化控制模型，并 求解風電模塊的有功和無功輸出的預測值： MPC優(yōu)化控制模型的目標函數(shù)如式（1)所示：
式⑴中和「二為優(yōu)化變量，和C+:含義分別為風機無功設定值和SVG電壓設 定值；N為時間窗覆蓋控制周期的個數(shù)；M為單個控制周期下含預測點的個數(shù)；P為衰減系 數(shù)，取值P < 1 ;時間變量ti，j = (Mi+j) At意義為當前時刻起第i個控制周期內(nèi)的第j 個預測點，At為預測點間隔，At由風電模塊功率預測時間間隔決定； F1為風電模塊并網(wǎng)點母線電壓與設定值的偏差水平，F(xiàn)1具體表達式如式（2): 陳.J=[dU-C:f 《2) 式（2)中G :表示PCC電壓的參考值，從主站控制指令中提取后設定； F2為SVG無功儲備水平，F(xiàn)2具體表達式如式（3): 式（3)中^1為SVG無功最佳運行點； MPC優(yōu)化控制模型的約束條件，具體包括： 風機有功預測約束條件：
式⑷中 為風機有功預測誤差；Na和Nm分別為AR和MA模型的階數(shù)，小k和0 k 為相關(guān)權(quán)重，階數(shù)與權(quán)重均根據(jù)風機有功歷史值確定；ti，j-k為預測中參與計算數(shù)據(jù)（包 括CL、C )對應時刻，下標k表征預測時刻前推k A t時間，當ti，j-k彡0時，有功預測 值應取對應時刻歷史值； 風機無功預測約束條件： 風機無功在下次控制前達到設定值： u.) (5) 第i個控制周期內(nèi)的各預測點，風機無功功率的變化過程以指數(shù)函數(shù)擬合：
式（6)中Ts為風機無功調(diào)節(jié)時間常數(shù)，可以根據(jù)風機無功調(diào)節(jié)測試試驗獲取。 SVG無功預測約束條件： SVG無功參考值fif如式（7)所示：
式（7)中KI和KP分別為比例環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)的系數(shù)； SVG無功預測值如式（8)所示： ?r"{r,)=s)+[?：;;,(>,,s)：)}e v : 1" (8) 式（8)中時間常數(shù)Td為SVG電力電子裝置動作延時； 電壓預測約束條件：
式（9)中VPM為風機機端、SVG機端、和PCC母線電壓預測值構(gòu)成的向量，S為靈敏度矩 陣； 系統(tǒng)電壓、發(fā)電機運行和SVG運行的約束條件：
式（10)中Vmax和Vmin分別為由PCC、風機和SVG電壓預測值構(gòu)成系統(tǒng)電壓向量的上限 和下限，其中PCC電壓限值由配電網(wǎng)調(diào)度中心給出，而風機和SVG電壓限值根據(jù)設備生產(chǎn)廠 商給出的正常工作范圍確定；扣:.和分別為風機無功運行上下限，《二和(C++.別為SVG 無功運行上下限，皆根據(jù)設備生產(chǎn)廠商給出的正常工作范圍確定；.和分別為風 機無功爬坡上下限，於和MX+::分別為SVG無功爬坡上下限，皆需經(jīng)過無功調(diào)速實驗測試 結(jié)果確定。
【文檔編號】H02J3/38GK104348189SQ201410673902
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】鄧亮戈, 周洪全, 鮮景潤, 李果 申請人:四川慧盈科技有限責任公司