专利名称：一种基于储能换流器控制的离网型微电网频率调节方法
—种基于储能换流器控制的离网型微电网频率调节方法 技术领域
本发明属于微电网的运行与控制技术领域，具体涉及一种基于储能换流器控制的 离网型微电网频率调节方法。
背景技术：
微电网是由分布式电源、储能单元、负荷以及控制保护装置组成的集合，是一个能 够自我控制、保护和管理的自治系统。根据微电网与大电网的连接关系，微电网分为联网型 微电网和离网型微电网，对于联网型微电网的频率调节，由于存在大电网的电压和频率支 撑，微电网系统内各分布式电源、储能单元及负荷可直接并网运行，微电网系统频率直接由 大电网决定，且相对较稳定；对于离网型微电网的频率调节，需要微电网内部的组网单元通 过灵活控制、协调运行进而实现整个独立型微电网的频率调节。因此，离网型微电网的频率 调节是实现微电网灵活、可靠、经济运行的关键技术。
对于离网型微电网，要求系统内部有一个电源为系统提供参考电压和频率信号， 充当微电网的参考电源，此电源即为微电网的主网单元。目前，国内外能够实现独立型微电 网频率调节技术分以下几种
(I)以单台储能换流器组网的小型离网型微电网。目前，对于某些功率等级在百千 瓦级的小型离网型微电网，以单台大功率的储能换流器作为微电网的主网单元，该储能换 流器运行于V-F模式，其他分布式新能源发电单元则运行于P-Q模式。此时离网型微电网的 系统运行频率由单台储能换流器直接决定，并且在系统的负荷或新能源出力波动过程中， 系统的运行频率始终保持储能换流器外部设定的频率参考值。由于目前单台储能换流器的 功率等级有限，因此该类技术只适用于某些小型的离网型微电网，直接制约了微电网的规 模。
(2)以同步发电机组网且无储能系统接入的离网型微电网。以常规电源作为主网 单元，且系统中无储能单元，该类常规电源采用同步发电机技术实现系统电压和频率调节， 此类组网方式对化石燃料资源的依赖程度大，容易造成环境污染，而且独立运行时为保持 微电网的稳定运行，风电和光伏等间歇性新能源所占的比例不能太大或必须停运，影响了 微电网节能环保的作用。
(3)以同步发电机组网且有储能系统接入的离网型微电网。在某些离网型微电网 中，有柴油发电机或燃气轮机等常规电源，同时为实现系统功率的平衡接入储能系统，此时 的储能系统只能以P-Q模式运行，运行功率完全取决于上级调度系统，在系统负荷波动或 新能源出力突变较大情况下，系统频率无法实现在规定区间内运行，影响了系统供电质量。发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于储能换流器控制的离网型微 电网频率调节方法，离网型微电网运行过程中，根据系统的负荷以及新能源的出力实时波 动情况，控制储能自同步电压源换流器输出特性，实现离网型微电网频率的自动调节，在实现离网型微电网频率控制的同时，进一步提高可再生能源利用率以及微电网供电的可靠性，该方法可以实现以多台储能自同步电压源换流器组网的离网型微电网安全、稳定、经济运行。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案
提供一种基于储能换流器控制的离网型微电网频率调节方法，所述方法包括以下步骤
步骤1:离网型微电网频率进行一次调频；
步骤2 :离网型微电网频率进行二次调频；
步骤3 :离网型微电网频率进行三次调频。
所述步骤I中，储能换流器实时采集输出的三相电压和电流，根据瞬时功率理论， 计算储能换流器输出的瞬时有功功率P，采用Droop控制，计算储能换流器输出电压相量的参考频率fMf，储能换流器运行于状态A时，出力和工作频率分别为Pa和fA，由于系统负荷波动，储能换流器运行于状态B时，出力和工作频率分别为Pb和fB，储能换流器有功功率与频率的线性对应关系如式(I)
fref = f*-m(P*-P) (I)
式中
fref-储能换流器输出电压相量的参考频率；
f*_微电网系统额定电压的参考频率；m-有功/频率Droop控制的下垂系数；
P*-储能换流器在额定频率P下输出的有功功率参考值；
P-储能自同步电压源换流器输出的有功功率；
有功/频率Droop控制的下垂系数m计算公式如下
权利要求
1.一种基于储能换流器控制的离网型微电网频率调节方法，其特征在于所述方法包括以下步骤 步骤1:离网型微电网频率进行一次调频； 步骤2 :离网型微电网频率进行二次调频； 步骤3 :离网型微电网频率进行三次调频。
2.根据权利要求1所述的基于储能换流器控制的离网型微电网频率调节方法，其特征在于所述步骤I中，储能换流器实时采集输出的三相电压和电流，根据瞬时功率理论，计算储能换流器输出的瞬时有功功率P，采用Droop控制，计算储能换流器输出电压相量的参考频率fMf，储能换流器运行于状态A时，出力和工作频率分别为Pa和fA，由于系统负荷波动，储能换流器运行于状态B时，出力和工作频率分别为Pb和fB，储能换流器有功功率与频率的线性对应关系如式(I) fref = f*-m(P*-P) (I) 式中 fMf—储能换流器输出电压相量的参考频率； f*一微电网系统额定电压的参考频率； m一有功/频率Droop控制的下垂系数； P*-储能换流器在额定频率下输出的有功功率参考值； P—储能自同步电压源换流器输出的有功功率； 有功/频率Droop控制的下垂系数m计算公式如下
3.根据权利要求1所述的基于储能换流器控制的离网型微电网频率调节方法，其特征在于所述步骤2中，通过离网型微电网二次调频，离网型微电网的系统频率波动范围设定为f2 < f " ( f1； fi为通过二次调频后微电网系统运行的最高运行频率，f2为通过二次调频后微电网系统运行的最低运行频率。
4.根据权利要求3所述的基于储能换流器控制的离网型微电网频率调节方法，其特征在于所述离网型微电网频率二次调频过程分为以下两种情况 A)频率越上限 设储能换流器二次调频之前，其工作点为C点，有fMf = fc ； 此时储能换流器的工作频率为f。，有TJf1 ; 启动二次调频，即储能换流器的有功/频率对应关系如下 Γ ref 上=f*-m(P*-AP-P) (3) —储能换流器工作在C点且经过二次调频后输出电压相量的参考频率；Λ P—储能自同步电压源换流器二次调频有功调节步长； 储能自同步电压源换流器通过二次调频后，储能自同步电压源换流器工作点为C'，此时c ； 此时储能换流器的工作频率为P。，有f2<r，满足系统频率要求； B)频率越下限 设储能换流器二次调频之前，其工作点为D点，有fMf = fD ； 此时储能换流器的工作频率为fD，有fD < f2 ; 启动二次调频，即储能换流器的有功/频率对应关系如下 Γ ref 下=f*-m(P*+AP-P) (3) Γ储能换流器工作在D点且经过二次调频后输出电压相量的参考频率； 储能自同步电压源换流器通过二次调频后，储能自同步电压源换流器工作点为D'，此时 = f ' D ； 此时储能换流器的工作频率为P D，有f2 < Γ D < ，满足系统频率要求。
5.根据权利要求1所述的基于储能换流器控制的离网型微电网频率调节方法，其特征在于所述步骤3的离网型微电网的三次调频中，通过微电网能量管理系统，经过优化约束规则确定各台储能换流器的出力情况，通过能量管理系统设定各台储能换流器的下垂系数的斜率，进而实现在同样系统频率波动下，优化控制各台储能换流器的出力，实现离网型微电网的优化调度。
全文摘要
本发明提供一种基于储能换流器控制的离网型微电网频率调节方法，离网型微电网运行过程中，根据系统的负荷以及新能源的出力实时波动情况，控制储能自同步电压源换流器输出特性，实现离网型微电网频率的自动调节，在实现离网型微电网频率控制的同时，进一步提高可再生能源利用率以及微电网供电的可靠性，该方法可以实现以多台储能自同步电压源换流器组网的离网型微电网安全、稳定、经济运行。
文档编号H02J3/02GK103001223SQ201210464849
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者李光辉, 鲍薇, 何国庆, 孙艳霞, 冯凯辉, 赵伟然 申请人:中国电力科学研究院, 中电普瑞张北风电研究检测有限公司, 国家电网公司