基于柴发主电源的微电网协调运行控制方法及电子设备与流程

本发明属于微电网，特别涉及一种基于柴发主电源的离网型微电网协调运行控制方法及电子设备。

背景技术：

1、微电网具备独立运行、新能源就地消纳的能力，作为大电网的有力补充，构建微电网成为了偏远山区、海岛的重要供电方式。微电网内部的分布式能源一般具备间歇性强、发电不稳定的特点，需要配备储能系统平抑功率波动，而储能系统的容量有限且建设成本高，储能电池的安全稳定运行对电池的状态有一定的要求，无法时刻保证充足的功率裕量。为了提高微电网的供电可靠性，可以配备柴油发电机作为电源补充。值得注意的是，现有的柴发很多都不具备控制功能，只能作为主电源按照v/f模式运行，且微网用的柴发一般惯量小，在系统的负荷和间歇性电源波动下稳定性不佳，电能质量差，且增加了系统失稳的风险。因此，采用柴发、储能和其他分布式电源协调运行的模式，储能和柴发之间优势互补，可以提高系统的稳定性与经济性，同时充分发挥分布式能源的消纳能力。

2、中国专利申请号cn201911318469.9，申请日2019年12月19日，公开号cn113013914a，公开日2021年6月22日，发明名称为一种风光柴储型孤岛微电网控制方法及系统。柴发作为主电源v/f运行时，根据源荷功率比较得到系统的功率缺额，从而决定储能出力大小。该方法需要采样到所有电源、负荷的出力，代价较高，且只考虑到储能的稳态控制以及soc限制，没有充分发挥储能快速响应的能力支撑系统的暂态过程，鲁棒性不高。

3、基于以上分析，本发明提出了一种基于柴发主电源的离网型微电网协调运行控制方法，根据系统不同的电压、频率区间，选择不同的控制模式。稳态时储能、光伏进行长周期的控制，分担柴发功率，提高系统运行经济性，同时限制储能的电量、功率范围，保证暂态裕量。暂态时储能快速响应，降低系统的电压、频率波动，柴发调节到位之后仍能恢复额定状态运行。同时考虑到系统故障时进行紧急控制，继电保护装置在超短时间内动作，在最小范围内切除故障线路。采用不同时间尺度的控制方法，可以实现不同控制模式之间的解耦，提高控制系统的可靠性。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种基于柴发主电源的离网型微电网协调运行控制方法，适用柴发作为主电源v/f运行，储能、光伏以及其他分布式电源pq运行的微电网，可以提高柴发运行经济性以及微电网系统的安全稳定性。

2、根据本发明的一方面，提供一种基于柴发主电源的离网型微电网协调运行控制方法，包括：

3、设置多个电压区间和多个频率区间；

4、采集监视微电网系统的电压u和频率f，判断所述电压和频率所在的电压区间和频率区间；

5、基于区间判断结果，选择微电网系统的控制模式。

6、根据一些实施例，所述设置多个电压区间包括：

7、采用设置两级电压波动门槛实现，具体如下：

8、额定电压为u0，电压波动区间门槛分为电压上限告警门槛uh_alarm,电压上限预警门槛uh_pre_alarm,电压下限预警门槛ul_pre_alarm和电压下限告警门槛ul_alarm；满足：uh_alarm>uh_pre_alarm>u0>ul_pre_alarm>ul_alarm；

9、所述设置多个频率区间包括：

10、采用设置两级频率波动门槛实现，具体如下：

11、额定频率为f0，频率波动区间门槛分为频率上限告警门槛fh_alarm,频率上限预警门槛fh_pre_alarm,频率下限预警门槛fl_pre_alarm和频率下限告警门槛fl_alarm；满足：fh_alarm>fh_pre_alarm>f0>fl_pre_alarm>fl_alarm。

12、根据一些实施例，所述微电网系统的控制模式具体包括：稳态控制模式、暂态控制模式和紧急控制模式。

13、根据一些实施例，所述稳态控制模式，进行功率优化分配，储能、光伏和其他分布式电源分担柴发的稳态负荷；

14、所述暂态控制模式，由储能快速响应，平抑系统波动，补偿功率缺额；柴发调速系统和励磁系统逐渐响应后，使微电网系统恢复额定状态运行；

15、所述紧急控制模式，进行切分布式电源或切负荷操作，使微电网系统恢复稳定运行。

16、根据一些实施例，当系统电压u满足u>uh_alarm或u<ul_alarm，或系统频率f满足f>fh_alarm或f<fl_alarm条件时，选择紧急控制模式；

17、当系统电压u满足uh_pre_alarm≥u≥ul_pre_alarm，且系统频率f满足fh_pre_alarm≥f≥fl_pre_alarm条件时，选择稳态控制模式；

18、其他工况下选择暂态控制模式。

19、根据一些实施例，限制储能系统在稳态控制模式时的电量范围和功率范围，保证微电网系统足够的调节裕量，具体如下：

20、soc门槛分为soc上限告警门槛soch_alarm,soc上限预警门槛soch_pre_alarm,soc下限预警门槛socl_pre_alarm和soc下限告警门槛socl_alarm；满足：1>soch_alarm>soch_pre_alarm>socl_pre_alarm>socl_alarm>0；

21、有功功率最大值pmax，为储能系统充电放电的最大有功功率,有功功率限制值plim，满足pmax>plim；

22、无功功率最大值qmax,为储能系统吸收释放的最大无功功率，无功功率限制值qlim，满足qmax>qlim；

23、稳态控制模式时，限制储能soc在预警门槛之内，并限制有功功率小于plim，无功功率小于qlim；暂态运行时，限制soc在告警门槛之内，且储能系统可以按照最大有功、无功功率运行。

24、根据一些实施例，所述稳态控制模式下进行所述功率优化分配时的储能系统具体分配方案如下：

25、微电网稳态运行过程中，柴发作为主电源不断响应系统内的负荷波动，经济性运行区间为[pdg_min,pdg_max],其中，pdg_min为柴发经济运行区间的下限，pdg_max为柴发经济运行区间的上限；以柴发经济运行区间的下限pdg_min作为有功目标,同时控制柴发输出无功为零，储能系统进行响应逐步分担额外部分的稳态负荷；

26、储能在稳态运行过程中，当soc小于soc下限预警门槛socl_pre_alarm时，表示储能soc较低，当柴发功率有增发裕量时储能应吸收有功，同时禁止释放有功；当soc大于soc上限预警门槛soch_pre_alarm时，表示储能soc较高，当柴发功率有减发裕量时储能应释放有功，同时禁止吸收有功，具体的限制策略如式(1)：

27、

28、根据一些实施例，所述稳态控制模式下进行所述功率优化分配时的光伏和其他分布式电源系统具体分配方案如下：

29、储能系统在稳态时快速响应逐步分担柴发的负荷，但无法长时间维持；光伏和其他分布式电源系统将逐渐转移储能的负荷，同时控制储能按照当前的最大允许充电功率进行充电。

30、根据一些实施例，所述暂态控制模式下储能快速响应，平抑系统波动，补偿功率缺额具体方法如下：

31、微电网监测系统的频率电压进入暂态运行区间时，暂态控制将快速响应，按照式(2)所示，其中p0、q0为当前储能有功、无功功率，kf、ku为系统有功频率调差系数和无功电压调差系数，p、q为储能有功、无功的目标值；暂态控制的响应速度达到毫秒级，能在较大负荷波动下支撑系统电压、频率稳定，维持系统运行；

32、

33、在暂态运行过程中，当soc小于soc下限告警门槛socl_alarm时，表示储能soc过低，储能禁止放电，频率下扰时仅允许通过降低充电功率实现调频功能；当soc大于soc上限告警门槛soch_alarm时，表示储能soc过高，储能禁止充电，频率上扰时仅允许通过降低放电功率实现调频功能，具体限制策略如式(3)：

34、

35、根据一些实施例，所述紧急控制模式下，进行切分布式电源切负荷操作具体方法如下：

36、微电网的频率电压进入紧急控制区间时，微电网系统即将崩溃，常规的调频调压、功率优化分配方法无法维持系统稳定；此时系统的继电保护装置将快速动作，以最小化的代价切除故障线路，频率高、电压高时将限制分布式电源的出力甚至切除电源，频率低、电压低时将切除部分不重要的负荷。

37、根据本发明的另一方面，提供一种电子设备，包括：

38、处理器；存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法中任一项所述的方法。

39、本发明提供一种基于柴发主电源的离网型微电网协调运行控制方法，根据系统不同的电压和频率区间，选择不同的控制模式，通过采用不同时间尺度的控制方法，提高柴发运行经济性和系统的稳定性，同时可以实现不同控制模式之间的解耦，提高控制系统的可靠性。