一种含介质储能的智能微电网发电功率控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本申请属于分布式发电与微电网技术领域，特别涉及一种风电、光伏、光热和大容量介质储热的智能微电网控制系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]以风电、光伏发电为代表的新能源近年来取得了巨大的发展。但受天气条件多变的影响，其发电功率波动较大，特别体现在大规模集中式新能源发电场的直接并网会对电网产生较大的冲击。因此，国内很多地区出现“弃风”、“弃光”现象。为解决这一现象，我国正大力发展以分布式电源为核心的微电网系统，实现风电、光伏发电的就地消纳。微电网是由分布式电源、储能和负荷组成的小型低压配电系统，作为分布式电源的有效载体，既可实现微电网内部电量的自平衡，又可与主电网相连并双向传输功率。
[0003]为了平抑微电网中新能源发电功率的波动，可以分别对分布式电源、微网负荷、储能系统进行协调控制，以维持微电网功率的平衡。而在实际应用中对分布式电源及微网负荷的控制，必然会导致弃风、弃光以及微网甩负荷等现象的出现。而通过控制储能系统平抑功率波动的方法，可以有效解决上述问题。当前常见的微网储能方式主要是化学储能和机械储能。其中化学储能，如蓄电池储能、超级电容储能等模方法，可控制好，但总储能量有限、成本高;机械式储能，如飞轮储能、抽水蓄能等方法，虽储能容量大，但能量转换效率低且受地理条件、技术等因素的限制。介质储能单元的应用，特别是含有介质储热单元的光热发电机组的逐步成熟，成为近年来微电网储能利用的新方向，其优势在于储热装置能够大量存储热能且有良好的可调度性，其中汽轮机组具有良好的可控性，而且其热电转换部分与常规火力发电机组相同，有相对成熟的技术加以利用，是可再生能源发电中最具发展前景的发电形式之一。若将其与风电、光伏等分布式电源配合应用，可有效解决风力、太阳能发电功率波动较大的问题，构成的新型微电网具有控制灵活、输出稳定、发电成本低、能源利用率高等优点。
【发明内容】
[0004]本申请的目的是提供一种利用含介质储能的光热发电机组平抑微电网发电功率波动的控制系统及控制方法。
[0005]为解决所述技术问题，本申请具体采用以下技术方案:
[0006]—种含介质储能的智能微电网发电功率控制系统，所述智能微电网通过主电网开关与配电网相连，通过负荷并网开关与微网负荷相连，其特征在于:
[0007]所述智能微电网包括风光互补发电系统、光热发电机组、介质储热系统、功率控制系统；
[0008]所述风光互补发电系统通过风光互补发电系统并网开关连接至智能微电网输出母线，通过电转热开关连接至介质储热系统；
[0009]所述光热发电机组中包括光热汽轮机和光热发电机，光热汽轮机带动光热发电机发电，所述介质储热系统以及光热镜场均连接至光热汽轮机的输入端，所述光热发电机通过光热发电机组并网开关连接至智能微电网输出母线；
[0010]所述功率控制系统实时监测风光互补发电系统、微网负荷及光热发电机组的功率值，接收微电网调度自动化系统下发的功率指令，优化分配风光互补发电系统、光热发电机组的发电量以及介质储热系统的储热量。
[0011]本发明还进一步优选包括以下方案:
[0012]风光互补发电系统包括多个风电机组和光伏机组，风电机组和光伏机组的输出端汇接到风光互补发电系统母线后通过升压变压器连接到电转热开关和风光互补发电系统并网开关。
[0013]所述功率控制系统首先确保风光互补发电系统优先发电，通过调节光热发电机组出力及介质储热系统的储热、放热速度，稳定微电网的发电功率。
[0014]本申请还公开了一种含介质储能的智能微电网发电功率控制方法，其特征在于:
[0015]智能微电网功率控制系统实时接收微电网调度自动化系统下发的功率指令，并实时采集风光互补发电系统、光热发电机组的发电功率，检测介质储热系统的储热量，对介质储热系统的储热、放热速度及光热发电系统、风光互补发电系统的发电功率进行协调控制，实现微电网发电功率的稳定输出。
[0016]含介质储能的智能微电网发电功率控制方法包括以下步骤:
[0017](1)智能微电网功率控制系统智能微电网主并网开关的运行状态，当主并网开关断开时，所述智能微电网进入孤网运行模式，进入步骤(2);当主并网开关投入时，所述智能微电网进入并网运行模式，进入步骤(5);
[0018](2)断开风光互补发电系统的并网开关；
[0019](3)检测介质储热系统的储热量，若储热量未超过事先设定好的限值则投入电转热开关，将风光互补发电系统的发电功率储存于介质储热系统中，然后进入步骤(4);若储热量超过事先设定好的限值则断开电转热开关，风光互补发电系统停运，然后进入步骤
(4)；
[0020](4)所述介质储热系统将介质中的热量交换到高温蒸汽中，推动光热汽轮机带动光热发电机发电，所述智能微电网功率控制系统实时监测微网负荷功率的变化并调节光热系统的出力，维持智能微电网的用电功率平衡；
[0021](5)投入风光互补发电系统的并网开关；
[0022](6)智能微电网功率控制系统实时采集风光互补发电系统、微网负荷及光热发电机组的功率值，接收微电网调度自动化系统下发的计划发电功率指令；
[0023](7)当电网调度自动化系统下发的计划发电功率大于风光互补发电系统的实时发电功率时，进入步骤(8)，否则进入步骤(9);
[0024](8)智能微电网功率控制系统计算光热发电机组需要增加的发电功率，并通过PI控制器控制光热发电机组增加出力维持智能微电网并网功率与所述计划发电功率的平衡；
[0025](9)智能微电网功率控制系统计算光热发电机组需要减少的发电功率，并通过PI控制器控制光热发电机组减少出力；当光热发电机组需要减少的发电功率超出了光热发电机组的调节能力时，投入电转热开关将多余的风光互补发电系统的发电功率储存于介质储热系统中。
[0026]本申请具有以下有益的技术效果:该微电网功率控制方法适用于微电网的并网运行和孤网运行两种模式，可满足实时的电网调度要求和微网负荷需求，有效的抑制微电网的功率波动且兼顾了供电可靠性，有效的解决分布式新能源并网中出现是“弃风”、“弃光”现象，能够保障微电网的长时安全稳定运行，延长设备的使用寿命。
【附图说明】
[0027]图1是本申请含介质储能的智能微电网发电功率控制系统构架图；
[0028]图2是微电网发电功率PI控制器；
[0029]图3是本申请含介质储能的智能微电网发电功率控制方法流程图。
【具体实施方式】
:
[0030]下面通过实施例并结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。
[0031]本申请以图1所示的风电、光伏、光热联合稳定发电的微电网系统作为实施例。然而，本实施例可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限在这里诉述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明更全面地传达给本领域的技术人员。
[0032]实施例中的微电网系统，其一次拓扑结构是:
[0033]风光互补发电系统通过一台共用的升压变压器及断路器连接至10kV微电网的输出母线;光热镜场将接受到的光能转化成高温蒸汽输送给光热汽轮机与介质储能系统，带介质储能的光热发电机组的机端经过一台断路器接至10kV微电网的输出母线;微电网的输出母线通过并网断路器与35kV主电网相连，通过负荷断路器与微电网的用电负荷相连;微电网输出母线与电转热设备经过电转热变压器及电转热开关相互联接，将风光互补发电系统过剩的不能并网的电能转化为热能存储起来。
[0034]实施例中风光互补发电系统额定发电容量为15MW;光热镜场的热功率容量为30MW;光热发电机额定容量为15MW，增减出力的速度最快为每分钟调节机组额定容量的5%，即每分钟最大调节0.75MW功率;介质储热系统共分3个储热罐，每个储热罐的储热容量设计为240MWh，总储热