[发明专利]一种适用于用户侧微电网的并网运行控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电网技术领域，特别是涉及一种微电网并网运行控制方法。

背景技术

随着化石能源逐渐枯竭和环境污染的日益加剧，发展和利用清洁能源和可再生能源成为了必然选择，太阳能、风能等可再生能源发电在全球得到了迅速发展和广泛应用。与此同时，随着工业文明的突飞猛进，电力需求日益增大，传统电网规模的不断扩大，超高压、远距离的集中输电方式受到越来越多的挑战，基于以上背景，分布式发电(Distributed Generation，DG)技术得到了国内外研究人员的广泛关注与重视。分布式发电技术的发展，一方面可以提高可在生能源的利用率和渗透率，改善能源结构，降低环境污染；另一方面，与传统大电网相结合，作为大电网的有效补充和支撑，合理的选择分布式电源的安装地点和容量，能有效改善电网末梢的电压水平，提高现有电网的供电可靠性、电能质量和供电效率，并可减缓和减少传统电网的建设或改造工程，从而降低电网的输配电设备投资成本。

为了有效解决分布式发电系统的并网接入问题，协调分布式电源与配电网之间的矛盾，提高可再生能源的利用率，各国学者展开了深入的研究，并取得了突破性的进展，由美国可靠性技术解决方案协会最早提出的微电网概念，通过分布式电源的合理配置和采用先进的控制技术，对区域内的电源和负荷进行统一控制，使这个小型的独立发配电系统对外表现为可控的“细胞”，是微电网的最大特点。微电网中分布式电源种类和数量繁多，运行方式多样，可控程度不同，所以微电网中分布式电源的协调控制策略非常复杂，因此我们就微电网系统运行控制展开深入研究。

作为电网未来的发展方向之一，微电网和配电网的协调控制关系到微电网的安全稳定和优化运行。经对现有技术文献的检索发现，(微电网并网运行控制方法和系统，中国专利号：201310140760.8)提出了一种并网运行控制方式，它通过获取大电网与微电网的公共连接点的频率值和功率值：判断频率值和功率值是否满足断开要求，即频率值小于预设的第一频率值且功率值大于零，或频率值大于预设的第二频率值且功率值小于零；若频率值和功率值满足断开要求则断开公共连接点。在大电网发生扰动时，通过切除微电网，消除微电网对大电网的频率波动影响，可快速恢复大电网频率，提高大电网的安全性，但是此方式并没有充分考虑微电网内部的状态，也无法使光伏发电达到最大出力。除此之外，(一种用于可并网和离网运行的微电网系统及能量控制方法，中国专利号：201310618109.7)提出了一种并网运行控制方式，它通过检测蓄电池的SOC(State of Charge，荷电状态)，控制超级电容对蓄电池充放电状态进行修正，通过中央控制器、能量控制装置、负载控制器使微电网和配电网进行能量交换，使之稳定运行，但是对控制器的协调要求很高。现有的微电网协调控制策略各有利弊，难以大面积推广应用，在并网运行方面的研究也较少。本发明在借鉴前人研究成果的基础上，重点考虑光伏发电与储能电池的协调运行，再通过分层控制与配电网互联，开展用户侧微电网的并网运行控制系统研究与实现工作，为我国的微电网推广应用提供低成本高效率的解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对用户侧微电网，提供一种适用于用户侧微电网的并网运行控制方法，该策略设计简便、响应可靠。

一种适用于用户侧微电网的并网运行控制方法，采用分层结构的微电网协调控制策略，所述分层结构包含本地控制层、集中控制层和配电网调度层；

所述本地控制层用于负荷、光伏发电系统和储能系统低层单体设备的控制，本地控制层中的智能终端、负荷控制器、光伏发电系统控制器和储能控制器接收集中控制层各种控制指令后，在无需互相通信的前提下基于本地测量信息实现对具体开关、线路、光伏发电系统、储能变流器、负荷的控制；本地控制层将用户侧微电网内部各终端处的电压、电流、功率和储能SOC工况信息上送至集中控制层；

集中控制层用于维持用户侧微电网电压和频率的稳定其主要功能有：

(1)完成底层单体设备数据采集与处理，具备对分布式单元、可控负荷的监控功能；

(2)基于光照、温度和历史数据信息，实现对光伏发电系统和负荷的短期和超短期预测；

(3)在用户侧微电网并网运行时，根据配电网调度的需求，以充分利用可再生能源为目的，以电源和负荷预测为参考值，优化调度各电源的出力，使用户侧微电网充当PQ源角色；