专利名称：一种基于状态转换的微网协调控制系统和方法
技术领域：
本发明涉及微电网并网协调运行控制技术，尤其是一种基于状态转换的微网协调控制系统和方法，属于电力控制技术领域。
背景技术：
随着煤、石油、天然气等能源供应日益紧张和用电需求的不断增高，利用光能、风能、沼气等新能源的发电方式应运而生，由于利用此类能源的发电机组分布在一次能源所在地，所以这种发电方式又称为“分布式发电”(Distributed Generation)。微网集成了多种能源输入(太阳能、风能、常规化石燃料、生物质能等)、多种产品输出(冷、热、电等)、多种能源转换单元(燃料电池、微型燃气轮机、内燃机，储能系统等)，是化学、热力学、电动力学等行为相互耦合的非同性复杂系统，具有实现化石燃料和可再生能源的一体化循环利用的固有优势。一般来说，微网与外电网之间仅存在一个公共连接点(公共耦合点PCC)，因此，对电网来说，微网可以看作电网中的一个可控电源或负载，它可以在数秒钟内反应以满足外部输配电网络的需求，既可以从外电网获得能量，在微网内电力供应充足或外电网供电不足时，微网也可以向电网倒送电能。微网一般存在两种运行模式，正常状况下，与外电网联网运行，微网与外电网协调运行，共同给微网中的负荷供电；当监测到外电网故障或电能质量不能满足要求时，则微网转入孤岛运行模式，由微网内的分布式电源给微网内关键负荷继续供电，保证负荷的不间断电力供应，维持微网自身供需能量平衡，从而提高了供电的安全性和可靠性；待外电网故障消失或电能质量满足要求时，微网重新切换到联网运行模式。 微网控制器需要根据实际运行条件的变化实现两种模式之间的平滑切换。微网分层控制需要解决的问题主要有三个1，微网的可靠运行微网中往往含有多种微源，微源的特性不同，容易受外部条件的影响。微网的容量一般较小，使得其抗扰动的能力较差。当微源或者负荷发生变化的时候，可能会引起微网结构的变化，严重的情况会使系统强烈震荡，甚至造成整个电网的崩溃。为确保微网能够安全稳定地运行，要求分层控制能够解决微网运行的可靠性问题。2，提供优质的电能由于微源响应速度慢、惯性小，而且容易受一次能源供给变化的影响，当负荷发生变化的时候，微源不能迅速响应负荷变化， 影响输出电能的质量。特别是一些敏感负荷对电能质量要求比较高，所以要求分层控制策略能够在微网可靠运行的基础上为负荷提供优质的电能。3，微网的经济运行分布式发电因其经济环保的优点，具有很大的应用前景。在分布式电能接入大电网之后，如何使微源与传统电力系统配合，使其发挥出最大的价值，是分层控制需要解决的问题之一。因此有必要针对包含多种连续性和间歇性DG、敏感负荷以及储能装置的分层控制结构微网进行研究， 设计出一种能满足以上要求的协调运行控制系统。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种既能满足电能质量要求，又对敏感负供电可靠性高，实现对重要负荷不间断供电的微网运行协调控制系统。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的—种基于状态转换的微网协调控制系统，它包括中央控制器、对各负荷进行测控的负荷测控模块、对配电网进行测控的配电网测控模块、对各分布式电源进行测控的分布式电源测控模块和对储能装置进行测控的储能装置测控模块，负荷测控模块、配电网测控模块、分布式电源测控模块和储能装置测控模块分别通过收发信模块与中央控制器双向连接；各负荷和配电网分别通过投切开关与微网总线连接，各分布式电源依次通过电力电子 /旋转接口和投切开关与微网总线连接，储能装置依次通过电力电子接口和投切开关与微网总线连接；在微网和配电网之间的公共耦合点处设有用于测量公共耦合点两侧电压的幅值、频率和相位的测量装置，测量装置与中央控制器连接；各测控模块与对应的投切开关双向连接；各分布式电源测控模块的其中一路输出接对应的电力电子/旋转接口，储能装置测控模块的其中一路输出接储能装置对应的电力电子接口 ；中央控制器根据所采集的各路信息向各测控模块发出操作指令，以实现各受控元件间的协调控制。所述负荷分为可中断负荷和敏感负荷；分布式电源分为间隙性电源和连续性电源。微网协调控制方法，本方法先将微网中的间隙性电源、储能装置、连续性电源、配电网和可中断负荷按在网或退网两种情形排列组合出全部可能的运行状态，共32种，微网中的敏感负荷始终在网连接；然后将32种可能的运行状态中不允许出现的情形和不符合实际情况、不予考虑的情形去除，简化得到12种有效运行状态，每种状态对间隙性电源、储能装置、连续性电源、配电网和可中断负荷的控制方式如下表
权利要求
1.一种基于状态转换的微网协调控制系统，其特征在于它包括中央控制器、对各负荷进行测控的负荷测控模块、对配电网进行测控的配电网测控模块、对各分布式电源进行测控的分布式电源测控模块和对储能装置进行测控的储能装置测控模块，负荷测控模块、 配电网测控模块、分布式电源测控模块和储能装置测控模块分别通过收发信模块与中央控制器双向连接；各负荷和配电网分别通过投切开关与微网总线连接，各分布式电源依次通过电力电子/旋转接口和投切开关与微网总线连接，储能装置依次通过电力电子接口和投切开关与微网总线连接；在微网和配电网之间的公共耦合点处设有用于测量公共耦合点两侧电压的幅值、频率和相位的测量装置，测量装置与中央控制器连接；各测控模块与对应的投切开关双向连接；各分布式电源测控模块的其中一路输出接对应的电力电子/旋转接口，储能装置测控模块的其中一路输出接储能装置对应的电力电子接口 ；中央控制器根据所采集的各路信息向各测控模块发出操作指令，以实现各受控元件间的协调控制。
2.根据权利要求1所述的微网协调控制系统，其特征在于所述负荷分为可中断负荷和敏感负荷；分布式电源分为间隙性电源和连续性电源。
3.根据权利要求2所述的微网协调控制系统，其特征在于所述中央控制器将微网有效运行状态定义为12种，每种状态对间隙性电源、储能装置、连续性电源、配电网和可中断负荷的控制方式如下表
4.根据权利要求3所述的微网协调控制系统，其特征在于所述中央控制器将可能引起微网状态转换的触发事件分为11种，对应的编号为编号1-储能装置电能耗尽或故障而退出运行；编号2-储能单元恢复运行；编号3-连续性电源全部退出运行；编号4-连续性电源部分恢复运行；编号5-间歇性电源全部退出运行；编号6-间歇性电源部分恢复运行； 编号7-连续性电源的备用容量能够满足最大敏感负荷；编号8-连续性电源功率输出达到最大值；编号9-连续性电源的备用容量能够满足最大可中断负荷；编号10-配电网故障或停电；编号11-配电网恢复正常；触发事件发生时，微网由当前运行状态转换到下一个状态的转换关系如下表
5.微网协调控制方法，其特征在于本方法先将微网中的间隙性电源、储能装置、连续性电源、配电网和可中断负荷按在网或退网两种情形排列组合出全部可能的运行状态，共 32种，微网中的敏感负荷始终在网连接；然后将32种可能的运行状态中不允许出现的情形和不符合实际情况、不予考虑的情形去除，简化得到12种有效运行状态，每种状态对间隙性电源、储能装置、连续性电源、配电网和可中断负荷的控制方式如下表
全文摘要
本发明公开了一种基于状态转换的微网协调控制系统和方法，它包括分别通过收发信模块与中央控制器双向连接的负荷测控模块、配电网测控模块、分布式电源测控模块和储能装置测控模块；各负荷、配电网、分布式电源和储能装置通过投切开关(分布式电源和储能装置还有相应的接口)与微网总线连接；各测控模块与对应的投切开关双向连接；各分布式电源测控模块的其中一路输出接对应的电力电子/旋转接口，储能装置测控模块输出接储能装置的电力电子接口；中央控制器根据所采集的各路信息向各测控模块发出操作指令，以实现各受控元件间的协调控制。本系统既能满足电能质量要求，又对敏感负供电可靠性高，实现对重要负荷不间断供电。
文档编号H02J9/06GK102394497SQ20111031746
公开日2012年3月28日 申请日期2011年10月18日 优先权日2011年10月18日
发明者付鹏武, 周念成, 王强钢, 胡斌 申请人:重庆大学