1.本发明涉及一种适用于微电网的多类型设备功率协调控制方法及系统，属于电网控制技术领域。
背景技术：
2.新形势下，新能源发电得到了更为广泛应用，微电网数量也在不断增加。对于需要进行并入大电网的新能源微电网，一般需要一套能量管理系统对整个新能源微电网进行能量管理，尤其是需要准确控制微电网并网点的有功功率、无功功率、电压、频率等，其中涉及有功功率控制的部分一般包括自动发电控制系统（automatic generation control，agc）、一次调频系统（primary frequency control，pfc）和电池管理系统（battery management system，bms）。
3.对于单一类型的微电网，比如风电场、光伏电站，控制系统往往比较简单，使用一套pid控制算法就可以完成整个电站的有功功率输出控制。对于一个复杂的新能源微电网而言，可能包含光伏设备、风机设备、储能设备以及传统柴发等设备，当一个微电网同时包含多种设备时，由于各类设备的响应特性不同，使用单一的控制算法难以统筹兼顾。
4.以风机和光伏设备为例，风机的调节速度一般较慢，需要5-10秒，部分性能较好的光伏设备需1-5秒即可完成调节工作，储能设备在1秒内往往能够调节到设定值，目前常用的控制算法为pid控制，用同一套控制参数进行调节往往难以同时调节到位。
5.对于agc和pfc系统，目前常用的控制方案为，选用其中一种设备进行调节、或几种设备进行优先级排序后进行调节。对于风电+储能的微电网，可使用仅风电进行一次调频、储能进行一次调频和风机储能结合的方式进行一次调频。使用风机储能结合的方式一般也采用优先使用其中一种，当其中一种调节资源耗尽后使用另一种。此类方法调节效果一般，对微电网的调节性能利用率不高，随着微电网发展，各地区的微电网数量不断增加，结构越加复杂，亟需一种更为通用高效的控制算法。
技术实现要素：
6.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种适用于微电网的多类型设备功率协调控制方法及系统，能够提高自动发电控制系统和一次调频系统的控制准确性、快速性和稳定性。
7.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：第一方面，本发明提供了一种适用于微电网的多类型设备功率协调控制方法，包括以下步骤：对新能源微电网中的所有发电及储能设备，使用统一的模型描述为多项参数；实时获取所述统一的模型的各项参数；实时更新系统的总功率目标值；当系统总功率目标值改变时，调用所有设备的输出功率调节至新的全站总目标功
率值。
8.进一步的，所述统一的模型包含下述参数：额定功率、实时功率、功率可调上下限、功率最大变化率、期望功率。
9.进一步的，实时获取所述统一的模型的各项参数的方法包括以下步骤：获取额定功率；获取实时功率；获取功率可调上下限；获取功率最大变化率；获取期望功率。
10.进一步的，获取额定功率的方法包括通过设备厂商说明书获得；获得实时功率的方法包括通过规约读取；获取功率可调上下限的方法包括：若设备为发电设备，则功率可调上下限为根据当前风光资源计算的当前设备可以达到的最大或最小输出功率，若设备为储能设备，则功率可调上下限为当前储能设备允许充放电的最大功率；所述功率最大变化率为该设备在当前工况下，在单位时间内，实时功率的最大变化速度。
11.进一步的，所述期望功率的获取方法包括：计算总功率目标值和bms系统削峰填谷计划功率的功率差值，如果功率差值在风、光设备的总可调上下限范围内，则同时满足储能设备的削峰填谷需求和总功率目标；此时储能设备的的期望功率为削峰填谷计划功率，风、光设备的期望功率为剩余功率按照风、光可调上下限进行均衡分配；如果功率差值超出风、光设备上下限，则充分发挥风光设备的发电能力，优先满足总功率目标，其次尽量满足储能设备的削峰填谷需求；此时风、光设备期望功率为可调上下限，储能设备的期望功率为剩余功率按照储能设备的可调上下限进行均衡分配。
12.进一步的，实时更新系统的总功率目标值的方法包括：接收到调度agc指令，或fpc系统接收到并网点频率变化，或bms系统根据储能管理计划修改系统的储能充放电目标值时，系统的总功率目标值发生改变，重新计算新的系统的总功率目标值。
13.进一步的，调用所有设备的输出功率调节至新的全站总目标功率值的方法包括：对总功率目标值和并网点检测到的计算待分配的功率差值，进行风光储设备的功率分配；由当前功率向期望功率调节，调节过程中保持全站总功率不变。
14.进一步的，对总功率目标值和并网点检测到的计算待分配的功率差值，进行风光储设备的功率分配的方法包括以下步骤：步骤a：获取未分配的功率差值；步骤b：判断是否存在未分配的功率差值，若是则跳转步骤c；否则跳转步骤e;步骤c：对所有未分配的功率差值进行分配，分配对象为对所有分配功率未达到功率上下限的设备，分配权重为设备的最大功率变化率；
步骤d：判断是否所有设备功率分配是否已经达到上下限，若是则跳转步骤e，否则跳转步骤a；步骤e：按分配值下发功率，控制设备输出功率；步骤f：判断全站实际功率是否达到总功率目标值，是则保持当前功率，否则跳转步骤a。
15.进一步的，由当前功率向期望功率调节，调节过程中保持全站总功率不变的方法包括：计算该步骤的调节时间，计算所有设备的、期望有功功率差值，除以该设备的功率变化率，可得到功率变化时间；选择所有设备中功率变化时间最大值，视为第二阶段的调节时间；控制所有设备根据该调节时间，计算所需的功率变化率，功率变化率等于各设备、期望有功功率差值，除以调节时间；所有设备根据该功率变化率进行功率分步调节直到所有设备达到功率期望值。
16.进一步的，计算该步骤的调节时间的方法为：计算所有设备从当前功率，按照最大功率变化率调节到期望功率所需的时间，选取各设备所需调节时间的最大值，为该阶段的调节时间。
17.第二方面，本发明提供一种适用于微电网的多类型设备功率协调控制系统，包括：参数获取模块：用于对新能源微电网中的所有发电及储能设备，使用统一的模型描述为多项参数；实时获取所述统一的模型的各项参数；总功率目标计算模块：用于实时更新系统的总功率目标值；风光储功率分配模块：用于当系统总功率目标值改变时，调用所有设备的输出功率调节至新的全站总目标功率值。
18.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：1、本发明使用统一模型，各种设备进行统一管理，提高系统的兼容能力，也降低程序实现和工程应用的复杂度。针对在新能源微电网中，存在多种不同响应特性的设备时，对各类设备使用统一的控制模型，对此类模型使用控制算法进行有功功率分配，提高自动发电控制系统和一次调频系统的控制准确性、快速性和稳定性。
19.2、本发明采用分步调节的思路，能够提高系统的响应速度，也能够在达到系统目标值后，平稳过渡到负载均衡的运行状态中，调节过程中同时考虑储能削峰填谷的需求，提高系统稳定性和经济效益。
附图说明
20.图1为本发明的系统结构图；图2为本发明更新模型数据流程图；图3为本发明功率调节第一步流程图；图4为本发明功率调节第二步流程图。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明
的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
22.实施例一：如图1所示，本实施例提供一种适用于新能源微电网的快速功率控制方法，包括如下步骤：步骤1：对微电网内的各发电设备和储能设备进行统一模型化，一般包括电池簇、风机逆变器、光伏数据采集器，生成的模型包括额定有功功率、实际运行有功功率、有功功率可调上下限、最大功率变化率、期望功率等参数。除特殊说明外，下文中的功率指有功功率。
23.步骤2：系统实时更新模型中的各项参数。该步骤的操作在系统运行过程中周期性执行，执行周期根据实际需求设置，一般为秒级周期。当执行步骤3、4、5等，该步骤依然正常执行，提供其他步骤所需要的设备信息。该步骤中：设备的额定有功功率一般为固定值；实时有功功率通过通讯规约从各设备中获取；有功功率可调上下限，光伏设备通过辐照仪提供的辐照度换算，或由光伏数据采集器提供；风机设备通过测风塔的风速换算，或由风机逆变器提供；储能设备通过bms系统提供；期望功率的计算，首先计算总功率目标值和bms系统削峰填谷计划功率的功率差值，如果功率差值在风、光设备的总上下限范围内，则储能设备按削峰填谷计划功率为期望功率，其他设备将功率差值按照总功率上下限进行均衡分配；如果功率差值超出风、光设备上下限，则风光设备以上下限功率为期望功率，其他功率由储能设备按照上下限均衡分配。
24.步骤3：agc系统接收到调度agc指令，或fpc系统接收到并网点频率变化，或bms系统根据储能管理计划修改系统的储能充放电目标值时，系统的总功率目标值发生改变。此时总功率目标值计算模块重新计算新的目标值。
25.步骤4：风光储功率分配算法对总功率目标值和并网点检测到的计算待分配的功率差值，进行风光储设备的功率分配，分配分为两个阶段：第一阶段是功率差值分配，分配按图3的流程：4.1 对所有未分配的功率差值进行分配，分配对象为对所有分配功率未达到功率上下限的设备，分配权重为设备的最大功率变化率，分配后，各设备的分配功率不超过功率上下限；4.2 判断当前是否存在未分配的功率差值，及当前所有设备的目标值是否已经达到功率上下限，若所有功率差值已分配，或所有设备都达到上下限，则说明系统已经提供所有出力，按分配值下发功率，否则进入4.1；经过第一阶段调节，当全站实际功率达到总功率目标值时，进入第二阶段，即步骤5。
26.步骤5：第二阶段各设备由当前功率向期望功率调节，调节过程中保持全站总功率不变。如图4所示，首先计算该步骤的调节时间，计算所有设备的、期望有功功率差值，除以该设备的功率变化率，可得到功率变化时间。选择所有设备中功率变化时间最大值，视为第二阶段的调节时间。所有设备根据该调节时间，计算所需的功率变化率，功率变化率等于各设备、期望有功功率差值，除以调节时间。所有设备根据该功率变化率进行功率分步调节。
当所有设备达到功率期望值时，该步骤结束。
27.步骤6：当步骤5结束时，全站及所有设备均达到期望功率调节结束。此时如果agc系统接收到调度agc指令，或fpc系统接收到并网点频率变化，或bms系统根据储能管理计划修改系统的储能充放电目标值时，进入步骤3；如果系统由于风光资源受限，导致全站功率偏离总功率目标值，进入步骤4。
28.通过上述步骤，系统在运行状态中，可以综合所有发电机储能设备的调节能力，为新能源微电网提供一个快速稳定的功率调节能力。
29.如图1所示，本方法适用的系统的具体结构包括：agc系统：agc（自动发电控制）系统，用于从调度端获取agc调节目标功率，并将该目标功率转发至总功率目标值计算模块进行功率计算；fpc系统：一次调频系统，用于检测发电站并网点的频率，根据频率的变化计算一次调频功率偏差，并将该频率偏差转发到总功率目标值计算模块进行功率计算；bms系统：电池管理系统，用于根据发电站的电池充放电计划、削峰填谷计划向电池下发控制指令，并将电池的运行参数转发到总功率目标值计算模块进行功率计算；总功率目标计算模块：该模块与风光储功率分配算法共同实现本发明的主要功能，该模块负责计算本发明中总体功率的计算部分；风光储功率分配模块：该模块与总功率目标计算模块共同实现本发明的主要功能，该模块负责功率的分配和执行；风光储设备：风力发电设备、光伏发电设备和储能电池设备，能够接受来自功率分配模块和bms系统的功率控制指令，进行设备的运行控制和发电量的调节；调度agc：表示地区调度系统下发到该发电站的有功调节目标指令；并网点：表示该发电站的各个发电设备，经过升压后接入、汇总到公共电网的接入点。
30.综上所述，本实施例的方法能够实现以下有益效果：本方法使用统一模型，将各类型设备进行统一管理，提高系统的兼容能力。
31.本方法通过分两步调节的过程，既满足了系统的高效性，也提高了系统稳定性和负载均衡。第一步首先利用所有设备共同完成功率调节，确保调节的快速性；第二步在总功率不变的情况下，将所有设备的功率平稳调节至期望的功率上，期望功率一般为系统发电计划和储能设备削峰填谷计划等一系列发用电计划，可提高各项计划的执行的稳定性。
32.实施例二：本实施提供一种适用于微电网的多类型设备功率协调控制系统，包括：参数获取模块：用于对新能源微电网中的所有发电及储能设备，使用统一的模型描述为多项参数；实时获取所述统一的模型的各项参数；总功率目标计算模块：用于实时更新系统的总功率目标值；风光储功率分配模块：用于当系统总功率目标值改变时，调用所有设备的输出功率调节至新的全站总目标功率值。
33.本实施例的系统可以用于实现实施例一所述的方法。
34.如图1所示，本系统总体包括：agc系统：agc（自动发电控制）系统，用于从调度端获取agc调节目标功率，并将该
目标功率转发至总功率目标值计算模块进行功率计算；fpc系统：一次调频系统，用于检测发电站并网点的频率，根据频率的变化计算一次调频功率偏差，并将该频率偏差转发到总功率目标值计算模块进行功率计算；bms系统：电池管理系统，用于根据发电站的电池充放电计划、削峰填谷计划向电池下发控制指令，并将电池的运行参数转发到总功率目标值计算模块进行功率计算；总功率目标计算模块：该模块与风光储功率分配算法共同实现本发明的主要功能，该模块负责计算本发明中总体功率的计算部分；风光储功率分配模块：该模块与总功率目标计算模块共同实现本发明的主要功能，该模块负责功率的分配和执行；风光储设备：风力发电设备、光伏发电设备和储能电池设备，能够接受来自功率分配模块和bms系统的功率控制指令，进行设备的运行控制和发电量的调节；调度agc：表示地区调度系统下发到该发电站的有功调节目标指令；并网点：表示该发电站的各个发电设备，经过升压后接入、汇总到公共电网的接入点。
35.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
36.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
37.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
38.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
39.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。