[發明專利]需求側光儲一體化微電網系統控制策略

在審

• 申請號: 201710031811.1
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106786701A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 牛曙斌;陳卜云;毛知新;張輝;周玉
• 申請（專利權）人: 無錫協鑫分布式能源開發有限公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙)44248
• 代理人: 胡吉科

技術領域

本發明屬于發電控制領域，涉及一種需求側光儲一體化微電網系統控制策略。

背景技術

隨著社會的快速發展，傳統化石能源逐漸枯竭且環境污染日益嚴重，世界各國都在開發各種各樣的新能源，并都將發展新能源作為國家的一項長期發展戰略。可再生能源、清潔能源等小型化、模塊化、分散式、布置在用戶附近為用戶供電的小型發電系統正在世界各地建設或計劃建設中，可再生能源和清潔能源等分布式發電技術通過與大電網連接為用戶提供穩定、可靠的電能供應，并且在大電網故障時能離網運行，保證了供電的連續性和高的電能質量。

由分布式發電組成的微電網與大電網互補為微電網中的負荷提供穩定、高質量的電能并提高系統供電的可靠性。微電網系統是由分布式發電單元、不同種類的負荷、電力電子變流裝置、監控保護系統等組成，光儲一體化微電網系統能解決需求側負荷的穩定可靠供電，并通過有效的控制方式實現削峰填谷為用戶實現經濟的用電，是當前需求側用電的熱點研究方向，也是國家大力支持的新能源項目，所以，對光儲一體化微電網系統的協調調度控制和能源管理的研究具有重要的現實意義。

微網通常是由分布式電源、儲能裝置、能量變換裝置、相關負荷、監控系統、保護系統、電力傳輸設備等匯集而成的小型發配電系統，是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統。因為，微網既可以通過配電網與大型電網并聯運行，形成一個大型電網與小型電網的聯合運行系統，也可以獨立地為當地負荷提供電力需求，其靈活運行模式大大提高了負荷側的供電可靠性；同時，微網通過單點接入電網，可以減少大量小功率分布式電源接入電網后對傳統電網的影響。此外，微網將分散的、不同類型的小型發電源(分布式電源)組合起來供電，能夠使小型電源獲得更高的利用效率。在大電網正常狀態下，微網需要長期穩定運行；而在大電網受到干擾時，微網必須快速脫離大電網，進入并保持于孤島運行狀態，待大電網故障排除后重新自動并網運行。上述功能被概括為：削峰填谷、功率平滑、模式切換等。實現這些功能所需的控制策略，是微網技術的難點，當前正不斷開發更優的控制方法和硬件組成。

現有的專利僅針對某個光儲一體化微電網系統進行控制并未考慮系統中遇到故障或者并網運行突然變為離網運行等特殊情況進行控制研究，對于電網而言，隨著微電網系統的發電功率越來越大，其對電網的影響也逐漸增大，對于微網發電系統的指標要求不能僅僅局限于電壓、電流、功率因數、諧波、閃變、短路能力等傳統的規定，還必須將其納入整體電網的潮流中來考察和管理，并對孤島問題進行調度管理，以提高清潔能源的利用率以及實現電網接納微網系統的安全經濟運行。

發明內容

當微電網并網運行時，光伏以最大功率或限功率運行，儲能電池用于平滑光伏輸出功率的波動及在高峰電價時降低用戶使用電能的電費。當大電網發生故障或停電事故時系統可切換到離網運行狀態，儲能電池工作在電壓/頻率控制模式，充當系統主電源，用以支撐微電網系統的電壓和頻率，為系統內負荷供電。

需求側光儲一體化微電網系統控制策略，其特征為：

設：P_PG(t)為光伏發電輸出功率，P_ESS(t)為儲能系統輸出功率，P_load(t)為原始負荷功率，P_grid(t)為光儲微網系統與大電網能量交換。

當P_ESS(t)>0時，儲能系統放電；當P_ESS(t)<0時，儲能系統充電。

當P_grid(t)>0時，P_grid(t)＝P_l'_oad(t)，P_l'_oad(t)為微網內負荷供電后所需負荷功率，稱其為合成負荷功率；

當P_grid(t)<0時，P_grid(t)＝P_out(t)，P_out(t)為微電網系統輸出功率，即向大電網售電功率。

忽略系統各部分的能量損耗，根據能量守恒定律以及微電網運行約束可得

P_load(t)＝P_PG(t)+P_ESS(t)+P_grid(t)

當P_grid(t)<0時，即微網向大電網售電，微網系統輸出功率為