[发明专利]一种可并网运行的风光储一体微电网及其监控装置

摘要

一种可并网运行的风光储一体微电网及其监控装置，该的监控方法可预测微电网中的风光发电设备的发电功率和微电网中的负载变化，可追踪大电网并网点电压信息，实时获取大电网调度指令，实时检测的蓄电池模块电池容量，设定储能系统放电区间，基于SOC分层控制策略，对储能系统能量进行优化管理，实时修正储能系统充放电功率，优化储能系统工作性能，制定和实施最适宜的控制策略，保障微电网在并网时按照大电网的需求参与大电网电压调节，保障并网运行时的电压稳定。

主权项

1.一种可并网运行的风光储一体微电网的监控装置，其特征在于，包括：光伏发电设备监控模块，用于实时监控光伏发电设备，并对光伏发电设备的发电功率进行预测；储能系统监控模块，用于实时监控储能系统中的蓄电池模块和DC/DC双向换能器；并网调压监控模块，包括：大电网联络单元，用于实时从大电网调控中心获知大电网的运行情况以及相关调度信息；调频调压模块，用于控制微电网参与大电网的频率和电压调整，包括调频模块、调压模块与协同控制模块；中控模块，用于确定微电网的运行策略，并向上述各模块发出指令，以执行供电策略；风力发电设备监控模块，用于实时监控风力发电设备；负载监控模块，用于实时监控微电网内的负载；总线模块，用于该监控装置的各个模块的通信联络；该监控装置的监控方法包括如下步骤：S1.风力发电设备和光伏发电设备监控模块实时获取风力发电设备和光伏发电设备的运行数据，并存储数据，实时获取微电网内负载功率需求情况；根据风力发电设备、光伏发电设备的运行数据，对未来预定时刻内的风力发电设备、光伏发电设备的输出有功和无功进行预测；S2.采集并网点电压信息，同时根据大电网调度指令确定微电网有功及无功输出需求；S3.实时检测获取蓄电池模块的SOC，设定储能系统放电区间，构建SOC分层控制策略；S4.将微电网有功及无功输出需求、当前SOC分层控制策略、当前微电网内负载功率需求、风力发电设备和光伏发电设备可输出有功和无功作为约束条件，实现微电网的优化运行；在步骤S3中，具体包括如下具体步骤：S31.设定储能系统放电区间所述储能系统放电区间确定器在接纳风电功率后未突破电网可利用空间极限值的时段，设定储能系统的放电区间α，0≤α<100％，即储能系统放电功率与接纳风电后剩余的空间比值为α；若系统无剩余可利用空间时α＝1，若储能系统不放电α＝0；基于放电区间α的储能系统充放电功率如下：    （1）其中P_ESS(t)为t时刻储能系统充放电功率；P_wd(t)、分别为t时刻风电场和光电场群实际输出功率之和以及风电和光电可运行域极值；α为储能系统的放电区间；储能系统充放电能量E_t以及储能系统在各调度时段结束后充放电累积容量W_t如下所示：其中t₁，t₂分别为充放电的起始与结束时刻；η_charge，η_discharge分别为储能系统的充放电效率；P_ESS为储能系统充放电功率；E₀为储能系统初始能量；S32. 构建SOC分层控制策略SOC分层控制器，将储能系统SOC按照充放电能力分为以下五个层次：不充电紧急层、少充电预防层、正常充放电安全层、少放电预防层、不放电紧急层；储能系统充放电功率P_ESS，经储能能量管理系统确定的修正系数K_SOC进行动态调整，得到储能系统实际充放电指令P_{SOC_ESS}；K_SOC值与Sigmoid函数特性类似，因此利用Sigmoid函数对其进行修正，具体表达如下所示：储能系统处于充电状态下，P_ESS(t)>0   (5)x_c＝(S‑S_max)/(S_{pre_max}‑S_max)    (6)储能系统处于放电状态下，P_ESS(t)<0   (7)x_f＝(S‑S_min)/(S_{pre_min}‑S_min)     (8)经调整系数K_SOC修正确定储能系统实际充放电功率P_{SOC_ESS}(t)为：P_{SOC_ESS}(t)＝K_SOCP_ESS(t)      (9)其中S为储能系统的荷电状态；S_max为不充电紧急层的下限；S_max、S_{pre_max}为少充电预防层的上下限；S_{pre_max}、S_{pre_min}为正常充放电安全层的上下限；S_min为少放电预防层的下限；X_c为储能系统充电状态下计算K_SOC的系数；X_f为储能系统放电状态下计算K_SOC的系数。