獨(dú)立微電網(wǎng)混合控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及微電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)，更具體地說，涉及一種獨(dú)立微電網(wǎng)混合控 制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 獨(dú)立微電網(wǎng)是指與外部大電網(wǎng)隔離、獨(dú)立自主運(yùn)行的小型電力系統(tǒng)，它主要包括 兩種形式：（1)不與外部大電網(wǎng)相連接的孤島式的微電網(wǎng)；（2)因某種原因通過公共連接點(diǎn) 的靜態(tài)開關(guān)斷開與大電網(wǎng)的連接而轉(zhuǎn)入獨(dú)立運(yùn)行模式的微電網(wǎng)。
[0003] 現(xiàn)有研宄和實(shí)踐表明，含多分布式電源的獨(dú)立微電網(wǎng)能夠有效提高系統(tǒng)的供電可 靠性和電能質(zhì)量、降低成本，不僅是解決和改善海島等偏遠(yuǎn)地區(qū)分散電力需求的一種有效 途徑，還是提高配電網(wǎng)供電可靠性的一種有效方法。
[0004] 經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，"可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行模式靈活切換的小型微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系 統(tǒng)"（楊占剛，王成山，車延博.可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行模式靈活切換的小型微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[J].電力 系統(tǒng)自動(dòng)化，2009, 33 (14) :89-92.)針對(duì)風(fēng)光儲(chǔ)獨(dú)立微電網(wǎng)控制研宄，提出一種主從控制 策略協(xié)調(diào)控制各種分布式電源，風(fēng)光間歇性電源為從控單元采用恒功率控制方法進(jìn)行有功 功率和無功功率控制，蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)為主控單元采用恒壓恒頻控制方法維持系統(tǒng)電壓和 頻率穩(wěn)定，但儲(chǔ)能系統(tǒng)容量限制了系統(tǒng)長時(shí)間獨(dú)立運(yùn)行。
[0005] 現(xiàn)有文獻(xiàn)多集中于基于逆變型分布式電源的獨(dú)立微電網(wǎng)控制研宄，而對(duì)于采用同 步發(fā)電機(jī)接口方式的分布式電源研宄較少。實(shí)際上，獨(dú)立微電網(wǎng)往往包含有間歇性電源、同 步發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)等各種不同分布式電源，而且各種分布式電源的數(shù)量也多，其協(xié)調(diào) 控制與運(yùn)行十分復(fù)雜，采用不同的控制系統(tǒng)會(huì)對(duì)運(yùn)行狀況產(chǎn)生不同的影響。因此，含多分布 式電源獨(dú)立微電網(wǎng)的運(yùn)行控制，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)中分布式電源的種類、數(shù)量及其控制特性 等影響因素，才能選擇一種有效的控制策略進(jìn)行優(yōu)化協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中各分布式單元出力， 實(shí)現(xiàn)和保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型的目的在于：提供一種獨(dú)立微電網(wǎng)混合控制系統(tǒng)，解決獨(dú)立微電網(wǎng)系 統(tǒng)中多種類、多數(shù)量分布式電源間的協(xié)調(diào)控制問題，保證了系統(tǒng)運(yùn)行中電壓和頻率穩(wěn)定，同 時(shí)提高了系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行和價(jià)值最大化。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的獨(dú)立微電網(wǎng)混合控制系統(tǒng)包括獨(dú)立微電網(wǎng)和微 電網(wǎng)中央控制中心，獨(dú)立微電網(wǎng)包括多種分布式電源，獨(dú)立微電網(wǎng)與微電網(wǎng)中央控制中心 連接，所述分布式電源包括主控電源和輔助電源，所述獨(dú)立微電網(wǎng)混合控制系統(tǒng)還包括一 經(jīng)濟(jì)輸出功率限制模塊，經(jīng)濟(jì)輸出功率限制模塊通過第一通信接口連接于主控電源的控制 單元，通過第二通信接口連接于微電網(wǎng)中央控制中心。
[0008] 作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述微電網(wǎng)中央控制中心包括用于實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中 各分布式電源的控制狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)的通信模塊和采集模塊，以及用于進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)算并做 出決策以將解/并列指令或充/放電發(fā)送給各分布式電源的功率分配模塊。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用對(duì)等控制對(duì)微電網(wǎng)中的主控電源進(jìn)行并聯(lián)運(yùn) 行控制，維持系統(tǒng)的電壓頻率穩(wěn)定，在對(duì)等控制中，設(shè)置了"經(jīng)濟(jì)輸出功率限制"（Economic Output Power Limit，EOPL)模塊，改進(jìn)了柴油發(fā)電機(jī)組的有功頻率特性，提高了多臺(tái)柴 油發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性和靈活性。同時(shí)，基于集中控制的微電網(wǎng)中央控制中心 (Micro-grid Control Center，MGCC)從系統(tǒng)全局的角度對(duì)系統(tǒng)中各臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和柴油 發(fā)電機(jī)組的解并列、蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電等離散控制活動(dòng)進(jìn)行權(quán)衡優(yōu)化，保證獨(dú)立微 電網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定、靈活高效運(yùn)行控制。
【附圖說明】
[0010] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及其有益技術(shù)效果進(jìn)行詳細(xì) 說明。
[0011] 圖1是本實(shí)用新型獨(dú)立微電網(wǎng)混合控制系統(tǒng)示意圖。
[0012] 圖2是獨(dú)立微電網(wǎng)的系統(tǒng)仿真模型。
[0013] 圖3是獨(dú)立微電網(wǎng)中各分布式電源有功出力仿真結(jié)果。
[0014] 圖4是獨(dú)立微電網(wǎng)中各分布式電源無功出力仿真結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 為了使本實(shí)用新型的發(fā)明目的、技術(shù)方案及其有益技術(shù)效果更加清晰，以下結(jié)合 附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述 的【具體實(shí)施方式】僅僅是為了解釋本實(shí)用新型，并非為了限定本實(shí)用新型。
[0016] 請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型基于對(duì)等控制和集中控制相結(jié)合的獨(dú)立微電網(wǎng)混合控制 系統(tǒng)包括獨(dú)立微電網(wǎng)和微電網(wǎng)中央控制中心，獨(dú)立微電網(wǎng)包括多種分布式電源，獨(dú)立微電 網(wǎng)與微電網(wǎng)中央控制中心連接，分布式電源包括主控電源和輔助電源，主控電源為若干柴 油發(fā)電機(jī)組，輔助電源為若干風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和蓄電池，獨(dú)立微電網(wǎng)混合控制系統(tǒng)還包括經(jīng) 濟(jì)輸出功率限制模塊，在該經(jīng)濟(jì)輸出功率限制模塊設(shè)置最小經(jīng)濟(jì)輸出功率限值P OT_min和最 大經(jīng)濟(jì)輸出功率限值ProiHnax，經(jīng)濟(jì)輸出功率限制模塊通過第一通信接口 Lm連接于主控電源 的控制單元用于對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)和熱備用狀態(tài)間的切換控制，通過第二通信接口 Lm連接于微 電網(wǎng)中央控制中心，由微電網(wǎng)中央控制中心根據(jù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行方案對(duì)主控電源的運(yùn)行狀況 進(jìn)行控制。微電網(wǎng)中央控制中心包括用于實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中各分布式電源的控制狀態(tài)和運(yùn)行 參數(shù)的通信模塊和采集模塊，以及用于進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)算并做出決策以將解/并列指令或充/ 放電發(fā)送給各分布式電源的功率分配模塊。
[0017] 本實(shí)用新型的工作原理和過程如下：
[0018] 采用對(duì)等控制對(duì)微電網(wǎng)中的主控電源進(jìn)行并聯(lián)運(yùn)行控制；采用集中控制從系統(tǒng)全 局的角度權(quán)衡優(yōu)化系統(tǒng)中各分布式電源的解/并列、充/放電等活動(dòng)。
[0019] 米用有功-頻率（P-f)和無功_電壓（Q-V)的功率下垂控制實(shí)現(xiàn)獨(dú)立微電網(wǎng)中同 為主控電源的多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組的對(duì)等控制，從而維持系統(tǒng)的電壓頻率穩(wěn)定。在對(duì)等控制 方法中，設(shè)置了 "經(jīng)濟(jì)輸出功率限制"（EOPL)模塊及其算法，包含有最小經(jīng)濟(jì)輸出功率限值 (PEimin)、最大經(jīng)濟(jì)輸出功率限值（PrahJ和1^、1^兩條控制通信接口。其中L tj通信接口連 接于主控電源的控制單元對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)和熱備用狀態(tài)間的切換控制；Lm通信接口連接于微 電網(wǎng)中央控制中心（MGCC)，由MGCC根據(jù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行方案對(duì)主控電源的運(yùn)行狀況進(jìn)行控 制。
[0020] 配置EOPL控制環(huán)節(jié)的柴油發(fā)電機(jī)組均設(shè)置解/并列優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)高的在滿足 并列條件時(shí)優(yōu)先并列運(yùn)行，優(yōu)先級(jí)低的在滿足解/列條件時(shí)優(yōu)先解列。每臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)解 /并列優(yōu)先等級(jí)均不同，防止出現(xiàn)多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)同時(shí)解/并列情況。配置EOPL控制環(huán)節(jié) 的柴油發(fā)電機(jī)組均具有相同的經(jīng)濟(jì)輸出功率限制。為維持微電網(wǎng)系統(tǒng)電壓、頻率的穩(wěn)定，需 保證至少有一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)。配置EOPL控制環(huán)節(jié)的柴油發(fā)電機(jī)組，在凈負(fù)荷 減少至發(fā)電機(jī)組的最小經(jīng)濟(jì)輸出功率限值（PekH11J時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的柴油發(fā)電機(jī)組在EOPL控 制模塊給出的解列信號(hào)U而切換為熱備用狀態(tài)，而其它柴油發(fā)電機(jī)組則并列運(yùn)行在較高的 經(jīng)濟(jì)功率范圍內(nèi)。在凈負(fù)荷增加至發(fā)電機(jī)組的最大經(jīng)濟(jì)輸出功率限值（Pekh