[发明专利]用于调节微电网的系统和方法

说明书

本发明提供了一种微电网系统，其包括被配置成提供电能的一个或多个发电机。所述微电网系统还包括本地化配电网，所述本地化配电网耦合到所述一个或多个发电机，耦合到所述一个或多个负载，并耦合到外部电网。所述微电网系统还包括微电网控制器，所述微电网控制器被配置成预测在预定时段所述一个或多个负载的微电网需求。所述微电网控制器还被配置成接收在所述预定时段所述外部电网的需求信息。所述微电网控制器还被配置成基于所预测的微电网需求和所接收的需求信息确定所述一个或多个发电机的运行计划。而且，所述微电网控制器被配置成基于所述运行计划确定将电能传输到所述外部电网的调度。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年5月9日提交的美国临时专利申请第62/333,301号的优先权，所述申请的公开内容以全文引用的方式并入本文中。

关于由联邦政府资助的研究或开发的声明

本发明按照美国能源部授予的DE-OE0000728号合同在政府支持下进行。政府拥有本发明的某些权利。

背景技术

本发明的领域大体上涉及调节微电网，并且更具体地涉及针对来自外部电网的需求调节微电网的方法和系统。

微电网是一组互连的负载和分布式能源(DER)，其具有相对于电网充当单个可控实体的清楚限定的电力边界，且能够连接至电网或者从电网断开，使得微电网能够在电网连接模式和孤岛模式运行。随着微电网设施在美国和全世界的特定的小块地区的稳定增长，商业微电网的广泛采用将主要依赖所有者和运营商的经济效益。已经引入新市场规则(例如纽约和加利福尼亚州)，促进次计量化资产(sub-metered asset)的聚合，加速DER并入电网中。因此，不断增长的需求和激励机制促进分布式资产参与例如频率调节的电网辅助服务功能。

电力系统频率是电力系统中电力平衡的重要指标。发电相对于需求或负载的降低可能使频率下降到低于额定频率。类似地，需求的下降可能使频率增大到超过额定频率。而且，例如风力涡轮机和太阳能阵列的间歇性能源的高穿透提高了系统频率变化的可能性。如果频率与额定频率偏离太远，则象泵和发动机之类的设备会在更高的频率时更快地运转或者在更低的频率时更慢地运转。一些设备会自动关闭，避免运行困难和加速的维修。例如，在关于电力波动的突然下降的情况下，欠频甩负载控制器可以运行，断开关联负载的一些或全部。

为了促进正常运转和可靠的电网，运营各个地区电网的独立系统运营商(ISO)必须保持其电力频率非常接近60赫兹(Hz)或者每秒60个周期(在某些国家是50Hz)。因此，电网运营商寻求持续地在发电和需求之间平衡以维持适当的频率。发电和需求之间的不平衡可以通过使用微电网资源来缓解。然而，在利用微电网资源时必须考虑许多约束，例如操作设备的成本，斜升(ramp up)或斜降(ramp down)发电的时间，和资源的可用性。

发明内容

在一方面，提供了一种微电网系统。所述微电网系统包括一个或多个发电机，所述一个或多个发电机被配置成将电能提供至一个或多个负载。所述微电网系统还包括本地化配电网，所述本地化配电网耦合到所述一个或多个发电机，耦合到所述一个或多个负载，并耦合到外部电网。所述本地化配电网被配置成传输电能。所述微电网系统还包括微电网控制器，所述微电网控制器包括处理器和耦合到所述处理器的存储器。所述微电网控制器与所述一个或多个发电机通信，并与所述外部电网通信。所述微电网控制器被配置成：预测在预定时段所述一个或多个负载的微电网需求；接收在所述预定时段所述外部电网的需求信息，包括频率调节服务的定价；基于所预测的微电网需求和所接收的需求信息确定所述一个或多个发电机的运行计划；以及基于所述运行计划确定将电能传输到所述外部电网的调度。