[發明專利]一種有關微網孤島運行的基于集中控制的階梯式調頻方法

在審

• 申請號: 201810205655.0
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN108574289A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 郭創新;許恩超
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38;H02J3/46;H02J3/28
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 忻明年

1.一種有關微網孤島運行的基于集中控制的階梯式調頻方法，其特征在于包括如下步驟

步驟1、將穩態分為三級階梯，分別為穩態0、穩態1和穩態2，并將穩態初始化為穩態0；

穩態0為分布式電源能夠滿足負荷需求所達到的穩態；

穩態1為分布式電源容量不足，需要開啟備用電源，由備用電源負擔一部分負荷的新穩態；

穩態2為負荷超出總裝機容量，需要切除部分負荷所達到的新穩態；

步驟2、對微網孤島運行的電源設備進行描述：

在每個階梯中，微網孤島中的分布式電源的一次調頻采用下垂控制，其頻率下垂控制為：

f＝f₀-K_p(P-P_n) 公式1

其中，公式1中，f為分布式電源的工作頻率，f₀為下垂控制頻率的設定值，K_p為頻率比上有功功率后獲得的下垂系數，P為電源發出的有功功率，P_n為電源在額定頻率和額定電壓時的輸出有功；

公式2中，Δf_max為頻率最大允許偏差值，P_max為電源最大允許輸出功率；

步驟3、對微網孤島運行的儲能設備進行描述：

微網孤島運行的儲能設備作為V/f控制，擔任快速平衡系統頻率的任務；為達到快速穩定的目的，加入PI控制：

P_ES＝K_fPΔf+K_fI∫Δfdt 公式3

公式3中，P_ES為儲能輸出功率，K_fP為PI控制中的比例系數，K_fI為PI控制中的積分系數，Δf為頻率偏差；

步驟4、根據儲能荷電狀態，對當前穩態進行判斷和轉換；

所述的儲能荷電狀態為所有的儲能荷電狀態之和SOC；

當當前穩態為穩態1或者穩態2時，判斷和轉換如下：

當儲能總荷電狀態SOC小于下限設定值SOC_low時，由現穩態轉換到穩態’，穩態’狀態下，分布式電源采用MPPT模式，對儲能進行充電，直到SOC大于標準設定值SOC_norm，轉換回穩態狀態；

當儲能總荷電狀態SOC大于上限設定值SOC_high時，由現穩態轉換到穩態”狀態，穩態”狀態下，分布式電源采用自動發電控制模式，同時減小發電功率，使儲能進行放電，負擔部分負荷，直到SOC小于標準設定值SOC_norm時，轉換回穩態狀態；

步驟5、根據余量比例充放電策略對單個儲能荷電狀態進行考慮；

設第i個儲能荷電狀態為SOC_i，當處于穩態’即儲能處于充電狀態時，充電比例如下：

(SOC_norm-SOC₁)∶(SOC_norm-SOC₂)∶…∶(SOC_norm-SOC_i)∶…公式4

根據公式4進行充電，若第j個儲能荷電狀態SOC_j大于標準設定值SOCnorm，則充電比例為0，即不予充電；

當處于穩態”即儲能處于放電狀態時，放電比例如下：

(SOC₁-SOC_norm)∶(SOC₂-SOC_norm)∶…∶(SOC_i-SOC_norm)∶…公式5

根據公式5進行放電，若第j個儲能荷電狀態SOC_j小于標準設定值SOCnorm，則放電比例為0，即不予放電。

2.根據權利要求1所述的一種有關微網孤島運行的基于集中控制的階梯式調頻方法，其特征在于穩態0、穩態1和穩態2切換過程如下：

微網進入孤島運行狀態后，分布式電源應用自動發電控制，進入PQ控制模式，控制輸出功率；儲能設備逆變器根據系統頻率偏差做快速反應，然后分布式電源輸出功率根據儲能充放電功率調整，將儲能負荷逐漸轉移給分布式電源，由此進入穩態0；穩態0中，分布式電源自動發電控制跟蹤負荷功率，儲能設備逆變器起到頻率穩定功能；

由于分布式電源功率存在上限，當負荷超出分布式電源輸出功率上限，即需要開啟備用電源，此時進入穩態1；穩態1中由備用電源與分布式電源共同承擔負荷，儲能設備逆變器起到頻率穩定功能；

若開啟備用電源后，依然不能滿足負荷功率要求，此時需要進行切負荷來實現頻率穩定控制，切負荷方法如下：

①按照當前網絡拓撲，從電源點開始將支路進行分層，最接近電源點的所有支路為第一層支路，沿輻射網絡向線路末端進行搜索，依次得到其余各層；

②按層進行遍歷，從層數最大的開始；搜索到某一層中某條支路有過載的情況時，確定過載的視在功率ΔS；

③從過載支路向輻射狀的末端開始搜索，將搜索到的負荷按負荷等級一、二、三，分為三類；首先從三級負荷開始切除，選擇切除負荷的組合，使所切的負荷量大于等于ΔS，且保證該組合切負荷最小；若只切三級負荷就能滿足要求，則該過載支路處理完畢，繼續遍歷其他支路，若三級負荷全部切除完，也不能滿足所切負荷量大于等于ΔS，則切二級負荷，切除的原則與切三級負荷一致，以此類推，到一級負荷；

④繼續按層搜索支路，若存在過載支路，按上一步方法切負荷；直至網絡中沒有過載線路或所有線路遍歷完畢；

按照上述方法切負荷后，即進入穩態2；穩態2中切除部分負荷，備用電源與分布式電源共同承擔負荷，儲能設備逆變器起到頻率穩定功能；當存在足夠容量裕度時，逐步進行負荷恢復，當全部負荷恢復，即意味著進入穩態1；當分布式電源能夠滿足負荷，備用電源退出運行，即進入穩態0。