专利名称：基于主动配电网的区域协调控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及智能配电网领域对于大规模接入分布式能源的主动配电网下的协调控制区域协调控制，本发明提出一种主动配电网的协调控制区域协调控制方法。
背景技术：
主动配电网以其在配电网中主动控制机制的引入，是未来智能配电网实现对大量接入的分布式能源进行主动管理的有效解决方案。但是分布式能源集中参与配网调度运行的需求给主动配电网的协调控制带来了极大的挑战。目前，配网针对分布式能源的大规模接入并没有有效的在配网层面的协调控制技术，多集中表现为小容量的单一发电装置的就地控制，其次只有依靠微网控制技术，从系统性的角度出发，将分布式发电、负荷、储能装置以及控制装置等结合，形成一个单一可控的单元，同时向用户提供电能和热能。但是微网控制也有其局限性，首先表现在其整体单一可控性，整个微网控制协调控制区域必须处于相对集中的范围，其次微网更加强调控制协调控制区域内部的自治，没有进行配网层面的优化协调。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于主动配电网的区域协调控制系统，其中，该配电网包括若干分布式能源，各分布式能源通过各自的并网逆变器控制输出，该配电网包括一个协调控制区域，该协调控制区域内的分布式能源包括可控分布式能源和间隙式分布式能源，所述基于主动配电网的区域协调控制系统包括源网协调控制器以及区域协调控制器，其中:
源网协调控制器，控制分布式能源的功率输出，监测分布式能源的运行状态并向区域协调控制器上传状态信息，所述各分布式能源分别设置有一个源网协调控制器；
区域协调控制器，与该协调控制区域内的各所述源网协调控制器连接，接收各所述源网协调控制器上传的分布式能源的状态信息并根据该些状态信息向所述可控分布式能源下发控制指令，对其对应的分布式能源进行功率调度。较佳地，所述配电网包括多个协调控制区域。较佳地，所述分布式能源的状态信息包括其额定的有功无功功率值以及当前的功率出力。较佳地，所述控制指令根据可控分布式能源的优先级进行发送的。较佳地，所述优先级根据可控分布式能源的发电成本指定的，成本越低优先级越闻。较佳地，所述间隙式分布式能源以最大功率进行发电。较佳地，当前调度功率高于被调度的分布式能源的额定功率时，该分布式能源的源网协调控制器向所述区域协调控制器发送功率超额信号。
较佳地，所述区域协调控制器在接收到所述源网协调控制器的功率超额信号后，计算得到当前达到协调控制区域目标的功率缺额并向下一个优先级的分布式能源的源网协调控制器发送控制指令。本发明还提供了一种基于主动配电网的区域协调控制系统的控制方法，该系统包括若干分布式能源，各分布式能源通过各自的并网逆变器控制输出，该配电网包括一个协调控制区域，该协调控制区域内的分布式能源包括可控分布式能源和间隙式分布式能源，该方法包括以下步骤:
Si:为该配电网的协调控制区域设置一个区域协调控制器，为该协调控制区域内的各分布式能源分别设置一个源网协调控制器；
S2:协调控制区域内各源网协调控制器获取其控制的各分布式能源的状态，包括其额定的有功无功功率值以及当前的功率出力，并上传至区域协调控制器；
S3:为满足主动配电网间歇式能源百分之百消纳的目标，间歇式能源分布式发电设备不列入可调度分布式能源，其源网协调控制器控制其以最大功率输出；将可调度分布式电源按发电成本进行优先级划分，发电成本越低优先级越高；
S4:区域协调控制器根据获取的各分布式能源的状态，根据协调控制区域的功率目标值得到协调控制区域内分布式能源的调度功率目标值，并首先向优先级顺序最高的源网协调控制器下发控制指令；
S5:源网协调控制器在接收到控制指令后控制该分布式能源逆变器达到调度功率目标
值；
S6:若当前调度功率高于该分布式能源的额定功率，源网协调控制器向区域协调控制器发送功率超额信号；
S7:区域协调控制器在接收到源网协调控制器的功率超额信号后，计算得到当前达到协调控制区域目标还需要的功率缺额，向下一个优先顺序的分布式能源源网协调控制器发送控制指令；
S8:继续步骤S7，直至当前调度功率低于被调度的分布式能源的额定功
率。与现有技术相比，本发明的有益效果如下:
1、本发明引入的控制策略要求对间歇式能源分布式发电设备的最大功率输出，大大提高了间歇式能源的使用效率；
2、本发明考虑了不同发电成本的可控分布式能源装置在参与区域协调时的优先顺序，使控制过程更加符合经济性要求；
3、本发明对于分布式发电单元的区域协调控制，使得配电网对于分布式能源更加开放，更利于分布式能源的推广应用。当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
图1是本发明的主动配电网下的区域协调控制框架示意 图2是本发明的优先顺序控制方法示意 图3是本发明的区域协调控制方法流程图。
具体实施例方式下方结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。本发明提供了一种基于主动配电网的区域协调控制系统，该系统包括若干分布式能源，各分布式能源通过各自的并网逆变器控制输出，该配电网包括一个协调控制区域，该协调控制区域内的分布式能源包括可控分布式能源和间隙式分布式能源，包括:
源网协调控制器，控制分布式能源的功率输出，监测分布式能源的运行状态并向区域协调控制器上传状态信息，所述各分布式能源分别设置有一个源网协调控制器；
区域协调控制器，与该协调控制区域内的各所述源网协调控制器连接，接收各所述源网协调控制器上传的分布式能源的状态并根据该些状态向所述可控分布式能源下发控制指令对其对应的分布式能源进行功率调度。所述配电网也可以设置为多个协调控制区域。该控制系统的工作方法如下:
Si:为该配电网的协调控制区域设置一个区域协调控制器，为该协调控制区域内的各分布式能源分别设置一个源网协调控制器；
S2:协调控制区域内各源网协调控制器获取其控制的各分布式能源的状态，包括其额定的有功无功功率值以及当前的功率出力，并上传至区域协调控制器；
S3:为满足主动配电网间歇式能源百分之百消纳的目标，间歇式能源分布式发电设备不列入可调度分布式能源，其源网协调控制器控制其以最大功率输出；将可调度分布式电源按发电成本进行优先级划分，发电成本越低优先级越高；
S4:区域协调控制器根据获取的各分布式能源的状态，根据协调控制区域的功率目标值得到协调控制区域内分布式能源的调度功率目标值，并首先向优先级顺序最高的源网协调控制器下发控制指令；
S5:源网协调控制器在接收到控制指令后控制该分布式能源逆变器达到调度功率目标
值；
S6:若当前调度功率高于该分布式能源的额定功率，源网协调控制器向区域协调控制器发送功率超额信号；
S7:区域协调控制器在接收到源网协调控制器的功率超额信号后，计算得到当前达到协调控制区域目标还需要的功率缺额，向下一个优先顺序的分布式能源源网协调控制器发送控制指令；
S8:继续步骤S7，直至当前调度功率低于被调度的分布式能源的额定功 率。
具体实施例方式 请参见图1，在如图所示的实施例中，主动配电网下的一条馈线上，每个带分布式能源发电设备的分支线路均可作为一个协调控制区域，在如图区域协调控制框架下，第一区域协调控制区域I内共有三处分布 式能源，分别为光伏发电6、燃气轮机8以及储能系统9，其中间歇性能源发电设备只有光伏发电6—种。在如图1所示的实施例中，共配置了第一源网协调控制器3、第二源网协调控制器7以及第三源网协调控制器5，分别控制光伏发电6、燃气轮机8以及储能系统9的工作，而配置的区域协调控制器4则统一控制三个源网协调控制器，如果在馈线的其他分支区域内也存在分布式能源，那么该区域可作为一个新的协调控制区域，如图1中的第二协调控制区域2。请参见图2，主动配电网下的区域协调控制方法步骤如下:
区域内各源网协调控制器获取其控制的各分布式能源的状态，包括其额定的有功无功功率值以及当前的功率出力，并上传至区域协调控制器11;
为满足主动配电网间歇式能源百分之百消纳的目标，间歇式能源分布式电源13不列入可调度分布式能源，区域协调控制器11发送控制指令给源网协调控制器12控制其以最大功率输出；
区域协调控制器11根据获取的区域状态信息，根据区域协调控制目标计算得到区域内分布式能源的调度功率目标值，并首先向优先级顺序最高的第一分布式电源15的源网协调控制器第一 14下发控制指令；
第一源网协调控制器14在接收到控制指令后控制第一分布式电源15的逆变器达到调度功率目标值；
判断当前第一分布式电源15输出功率，若达到区域协调控制目标，则协调过程终止；若当前调度功率高于该分布式能源的额定功率时，则第一源网协调控制器14向区域协调控制器11发送功率超额信号；
区域协调控制器11在接收到第一源网协调控制器14的功率超额信号后，计算得到当前达到区域目标还需要的功率缺额，向下一个优先顺序的第二分布式电源17的第二源网协调控制器16发送控制指令，按照优先顺序对各可控分布式电源进行控制直到各被调控的可控分布式电源总发电功率达到调度功率目标值。图3为本发明的提供主动配电网下的区域协调控制流程图。综上所述，本发明使用主动配电网下的区域协调控制技术，实现了自治区域内可再生能源的高效利用，并针对分布式能源设备的发电成本确定了其调度动作的优先顺序，由区域协调控制器和源网协调控制器相互配合，实现了区域最优控制目标，同时保证了整个控制过程的经济性。以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式
。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
权利要求
1.一种基于主动配电网的区域协调控制系统，其中，该配电网包括若干分布式能源，各分布式能源通过各自的并网逆变器控制输出，其特征在于，该配电网包括一个协调控制区域，该协调控制区域内的分布式能源包括可控分布式能源和间隙式分布式能源，所述基于主动配电网的区域协调控制系统包括源网协调控制器以及区域协调控制器，其中: 源网协调控制器，控制分布式能源的功率输出，监测分布式能源的运行状态并向区域协调控制器上传状态信息，所述各分布式能源分别设置有一个源网协调控制器； 区域协调控制器，与该协调控制区域内的各所述源网协调控制器连接，接收各所述源网协调控制器上传的分布式能源的状态信息并根据该些状态信息向所述可控分布式能源下发控制指令，对其对应的分布式能源进行功率调度。
2.如权利要求1所述的基于主动配电网的区域协调控制系统，其特征在于，所述配电网包括多个协调控制区域。
3.如权利要求1所述的基于主动配电网的区域协调控制系统，其特征在于，所述分布式能源的状态信息包括其额定的有功无功功率值以及当前的功率出力。
4.如权利要求1所述的基于主动配电网区域协调控制器系统，其特征在于，所述控制指令根据可控分布式能源的优先级进行发送的。
5.如权利要求4所述的基于主动配电网区域协调控制器系统，其特征在于，所述优先级根据可控分布式能源的发电成本指定的，成本越低优先级越高。
6.如权利要求1所述的基于主动配电网区域协调控制器系统，其特征在于，所述间隙式分布式能源以最大功率进行发电。
7.如权利要求5所述的基于主动配电网区域协调控制器系统，其特征在于，当前调度功率高于被调度的分布式能源的额定功率时，该分布式能源的源网协调控制器向所述区域协调控制器发送功率超额信号。
8.如权利要求7所述的基于主动配电网区域协调控制器系统，其特征在于，所述区域协调控制器在接收到所述源网协调控制器的功率超额信号后，计算得到当前达到协调控制区域目标的功率缺额并向下一个优先级的分布式能源的源网协调控制器发送控制指令。
9.一种基于主动配电网的区域协调控制系统的控制方法，该配电网包括若干分布式能源，各分布式能源通过各自的并网逆变器控制输出，其特征在于，该配电网包括一个协调控制区域，该协调控制区域内的分布式能源包括可控分布式能源和间隙式分布式能源，该方法包括以下步骤: S1:为该配电网的协调控制区域设置一个区域协调控制器，为该协调控制区域内的各分布式能源分别设置一个源网协调控制器； S2:协调控制区域内各源网协调控制器获取其控制的各分布式能源的状态，包括其额定的有功无功功率值以及当前的功率出力，并上传至区域协调控制器； S3:为满足主动配电网间歇式能源百分之百消纳的目标，间歇式能源分布式发电设备不列入可调度分布式能源，其 源网协调控制器控制其以最大功率输出；将可调度分布式电源按发电成本进行优先级划分，发电成本越低优先级越高； S4:区域协调控制器根据获取的各分布式能源的状态，根据协调控制区域的功率目标值得到协调控制区域内分布式能源的调度功率目标值，并首先向优先级顺序最高的源网协调控制器下发控制指令；S5:源网协调控制器在接收到控制指令后控制该分布式能源逆变器达到调度功率目标值； S6:若当前调度功率高于该分布式能源的额定功率，源网协调控制器向区域协调控制器发送功率超额信号； S7:区域协调控制器在接收到源网协调控制器的功率超额信号后，计算得到当前达到协调控制区域目标还需要的功率缺额，向下一个优先顺序的分布式能源源网协调控制器发送控制指令； S8:继续步骤S7，直至当前调度功率低于被调度的分布式能源的额定功 率。
10.如权利要求9所述的基于主动配电网的区域协调控制系统的控制方法，其特征在于，该配电网 包括多个协调控制区域。
全文摘要
本发明公开了一种基于主动配电网的区域协调控制系统，该配电网包括一个协调控制区域，该控制系统包括源网协调控制器，控制分布式能源的功率输出，监测分布式能源的运行状态并向区域协调控制器上传状态信息，所述各分布式能源分别设置有一个源网协调控制器；区域协调控制器，与该协调控制区域内的各所述源网协调控制器连接，接收各所述源网协调控制器上传的分布式能源的状态并根据该些状态向所述可控分布式能源下发控制指令对其对应的分布式能源进行功率调度。本发明实现了自治区域内可再生能源的高效利用，由区域协调控制器和源网协调控制器相互配合，实现了区域最优控制目标。
文档编号H02J3/38GK103151796SQ20131004776
公开日2013年6月12日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6日
发明者刘 东, 潘飞, 尤毅, 黄玉辉, 陈飞, 陈云辉, 廖凡钦 申请人:上海交通大学