微电网暂稳态运行控制方法、装置、终端设备及存储介质与流程

1.本发明涉及微电网控制技术领域，尤其涉及一种微电网暂稳态运行控制方法、装置、终端设备及存储介质。


背景技术：

2.现有的风光柴储微电网系统承受扰动的能力相对较弱，由于可再生能源发电具有间歇性、随机性、波动性的特点，微电网在运行过程中稳定性较差而大电源瞬间脱网使得其面临更大运行风险。因此如何实现微电网的稳定运行是一个亟需解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明实施例提供一种微电网暂稳态运行控制方法及系统，能对微电网的运行状态进行控制，保证微电网的稳定运行。
4.本发明一实施例提供一种微电网暂稳态运行控制方法，包括：
5.实时监测微电网中各柴油发电机的负载率以及储能系统的储能soc状态值；
6.若任意一柴油发电机的负载率高于负载率运行上限且所述储能soc状态值在预设区间范围内，则提升储能系统的输出功率；
7.若任意一柴油发电机的负载率高于负载率运行上限且所述储能soc状态值不小于储能运行上限，则切除所述微电网中的可中断负荷；其中，所述储能运行上限为所述预设区间范围最大值；
8.若任意一柴油发电机的负载率低于负载率运行下限且所述储能soc状态值在预设区间范围内，则降低储能系统的输出功率；其中，所述区间范围不包含边界值；
9.若任意一柴油发电机的负载率低于负载率运行下限且所述储能soc状态值小于储能运行下限，则切除柴油发电机组，或在切除柴油发电机组的同时回降可再生能源机组出力；其中，所述储能运行下限为所述预设区间范围最小值，所述可再生能源机组包括风电发电机组和光伏发电机组。
10.进一步地，所述提升储能系统的输出功率，具体为：
11.根据当前时刻柴油发电机的有功功率和上一采样时刻柴油发电机的有功功率计算有功功率差值；
12.若有功功率差值的绝对值小于有功功率差值的设定值，则按照预设储能调节速度对储能系统充电，并将所述预设储能调节速度作为第一储能调节速度；
13.若有功功率差值的绝对值大于有功功率差值的设定值，则将有功功率差值的绝对值与有功功率差值的设定值相除得到第一比值，将所述第一比值乘以第一储能调节速度得到第二储能调节速度，按照所述第二储能调节速度对储能系统充电。
14.进一步地，所述降低储能装置的输出功率，具体为：
15.若有功功率差值的绝对值小于有功功率差值的设定值，则按照第一储能调节速度对储能系统放电；
16.若有功功率差值的绝对值大于有功功率差值的设定值，则按照第二储能调节速度对储能系统放电。
17.进一步地，述切除所述微电网中的可中断负荷，包括：
18.分别计算当前时刻运行中每一台柴油发电机的有功功率与负载运行上限的差值得到若干第一差值；
19.将所有第一差值累加得到第一累加值；
20.将所述第一累加值乘以切负荷控制裕度得到需切负荷量；
21.根据所述需切负荷量切除所述微电网中的可中断负荷。
22.进一步地，所述切除柴油发电机组或回降可再生能源机组出力，包括：
23.分别计算每一柴油发电机负载运行下限与柴油发电机的有功功率的差值得到若干第二差值；
24.将所有第二差值累加得到第二累加值；
25.将所述第二累加值乘以切负荷控制裕度得到需切机量；
26.若当前需切机量小于当前柴油发电机总数，则按需切机量切除柴油发电机；
27.若当前需切机量大于或等于当前柴油发电机总数，则设定预留柴油发电机组，将当前柴油发电机总数与预留柴油发电机总数的差值作为需切柴油发电机量，并将需切机量减去所述需切柴油发电机量得到需回降量；根据所述需切柴油发电机量切除微电网中的柴油发电机组，根据需回降量回降微电网中的可再生能源机组出力；其中，所述预留柴油发电机组至少需保留在运行中的一台柴油发电机组。
28.在上述方法项实施例的基础上，本发明对应提供了装置项实施例；
29.本发明一实施例对应提供了一种微电网的暂稳态运行控制装置，包括：监控模块和控制模块；
30.所述监控模块，用于实时监测微电网中各柴油发电机的负载率以及储能系统的储能soc状态值；
31.所述控制模块，用于在任意一柴油发电机的负载率高于负载率运行上限且所述储能soc状态值在预设区间范围内时，提升储能系统的输出功率；
32.在任意一柴油发电机的负载率高于负载率运行上限且所述储能soc状态值不小于储能运行上限时，切除所述微电网中的可中断负荷；其中，所述储能运行上限为所述预设区间范围最大值；
33.在任意一柴油发电机的负载率低于负载率运行下限且所述储能soc状态值在预设区间范围内时，降低储能系统的输出功率；
34.在任意一柴油发电机的负载率低于负载率运行下限且所述储能soc状态值小于储能运行下限时，切除柴油发电机组，或在切除柴油发电机组的同时回降可再生能源机组出力；其中，所述储能运行下限为所述预设区间范围最小值。
35.本发明另一实施例提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述发明实施例所述的一种微电网的暂稳态运行控制方法。
36.本发明另一实施例提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的一
种微电网的暂稳态运行控制方法。
37.通过实施本发明具有如下有益效果：
38.本发明提供了一种微电网暂稳态运行控制方法、装置、终端设备及存储介质该暂稳态运行方法，通过实时监测微电网中各柴油发电机的负载率以及储能系统的储能soc状态值，对储能控制系统的充放电、配变柜的负荷量、各柴油发电机组和风、光机组出力进行控制，维持各类能源装置供能平衡，实现微电网的暂稳态运行，提高微电网运行的稳定性。
附图说明
39.图1是本发明一实施例提供的一种微电网的暂稳态运行控制方法的流程示意图。
40.图2是本发明一实施例的一个微电网结构示意图。
41.图3是本发明一实施例提供的一种微电网的暂稳态运行控制装置的结构示意图。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.如图1所示，本发明一实施例提供的一种微电网的暂稳态运行控制方法，包括：
44.步骤s1：实时监测微电网中各柴油发电机的负载率以及储能系统的储能soc状态值；
45.步骤s2：若任意一柴油发电机的负载率高于负载率运行上限且所述储能soc状态值在预设区间范围内，则提升储能系统的输出功率；
46.步骤s3：若任意一柴油发电机的负载率高于负载率运行上限且所述储能soc状态值不小于储能运行上限，则切除所述微电网中的可中断负荷；其中，所述储能运行上限为所述预设区间范围最大值；
47.步骤s4：若任意一柴油发电机的负载率低于负载率运行下限且所述储能soc状态值在预设区间范围内，则降低储能系统的输出功率；
48.步骤s5：若任意一柴油发电机的负载率低于负载率运行下限且所述储能soc状态值小于储能运行下限，则切除柴油发电机组，或在切除柴油发电机组的同时回降可再生能源机组出力；其中，所述储能运行下限为所述预设区间范围最小值。
49.其中，上述步骤中所述的柴油发电机的负载率运行上限为柴油发电机额定功率的80％，所述柴油发电机的负债率运行下限为柴油发电机额定功率的30％，且柴油发电机的最优经济运行区间为柴油发电机额定功率的30％～80％，柴油发电机最小出力限制为30％的柴油发电机额定功率，柴油发电机以小于额定功率的30％的功率运行会影响柴油发电机的寿命，同时也会增加单位输出的功率耗油量，所述储能soc状态值的预设区间范围为储能系统容量的35％～75％，且不包含边界值，所述有功功率差值的设定值和预设储能调节速度的定值设定与微电网的负荷容量及微电网内各类装置所能承受的频率波动的耐受能力有关，需在具体的微电网架构下，深入分析频率稳定性特性后确定有功功率差值的设定值和预设储能调节速度的值，这样选取的有功功率差值的设定值和预设储能调节速度的值更
贴合当前微电网架构，可以达到对储能调节速度计算更准确以及对微电网中各系统更合理调控的效果。
50.对于步骤s1、通过监控模块实时监测微电网中各柴油发电机的负载率以及储能系统的储能soc状态值，监控模块通过光纤通道与就地部署在风电发电机组、光伏发电机组、储能系统、配变柜以及柴油发电厂的相关控制柜中的各采集单元通信，实现实时采集储能系统的储能soc状态值、柴油发电机的运行状态、柴油发电机的实际出力、柴油发电机的负载率、风电发电机组的实际出力、光伏发电机组的实际出力以及配变柜的负荷情况。
51.对于步骤s2、在一个优选的实施例中，所述提升储能系统的输出功率，具体为：根据当前时刻柴油发电机的有功功率和上一采样时刻柴油发电机的有功功率计算有功功率差值；若有功功率差值的绝对值小于有功功率差值的设定值，则按照预设储能调节速度对储能系统充电，并将所述预设储能调节速度作为第一储能调节速度；若有功功率差值的绝对值大于有功功率差值的设定值，则将有功功率差值的绝对值与有功功率差值的设定值相除得到第一比值，将所述第一比值乘以第一储能调节速度得到第二储能调节速度，按照所述第二储能调节速度对储能系统充电。
52.首先，在步骤s1中获取到各柴油发电机的实际出力，根据当前时刻在运行中的柴油发电机的数量计算当前时刻柴油发电机的有功功率，根据上一采样时刻在运行中的柴油发电机的数量计算上一采样时刻柴油发电机的有功功率，根据当前时刻柴油发电机的有功功率和上一采样时刻柴油发电机的有功功率计算有功功率差值；
53.若当前时刻在运行的柴油发电机数量为n，则当前时刻柴油发电机的有功功率计算为：
[0054][0055]
其中，p
t
表示当前时刻柴油发电机的有功功率，n表示当前时刻在运行的柴油发电机总数，n表示当前时刻任意一台柴油发电机，p
tn
表示当前时刻任意一台柴油发电机的实际出力；
[0056]
若上一采样时刻在运行的柴油发电机数量为m，则上一采样时刻柴油发电机的有功功率计算为：
[0057][0058]
其中，p
t-1
表示上一采样时刻柴油发电机的有功功率，m表示上一采样时刻在运行的柴油发电机总数，m表示上一采样时刻任意一台柴油发电机，p
(-1)
表示上一采样时刻任意一台柴油发电机的实际出力；
[0059]
根据当前时刻柴油发电机有功功率与上一采样时刻柴油发电机有功功率的差值可得到有功功率差值：
[0060]
δp＝p
t-p
t-1
[0061]
其中，δp表示有功功率差值；
[0062]
若有功功率差值的绝对值小于有功功率差值的设定值，则按照预设储能调节速度
对储能系统充电，并将所述预设储能调节速度作为第一储能调节速度；具体方案为：若|δp|《pm，则以预设储能调节速度wkw/100ms对储能系统充电，其中，pm表示有功功率的设定值，w表示预设储能调节速度；
[0063]
若有功功率差值的绝对值大于有功功率差值的设定值，则将有功功率差值的绝对值与有功功率差值的设定值相除得到第一比值，将所述第一比值乘以第一储能调节速度得到第二储能调节速度，按照所述第二储能调节速度对储能系统充电；具体方案为：若|δp|》pm，则第二储能调节速度的计算为：通过对储能速度的调节，来降低柴油发电机组的负载率，实现微电网暂稳态运行的效果。
[0064]
对于步骤s3、在一个优选的实施例中，所述切除所述微电网中的可中断负荷，包括：分别计算当前时刻运行中每一台柴油发电机的有功功率与负载运行上限的差值得到若干第一差值；将所有第一差值累加得到第一累加值；将所述第一累加值乘以切负荷控制裕度得到需切负荷量；根据所述需切负荷量切除所述微电网中的可中断负荷。
[0065]
在步骤s1、步骤s2的基础上，所述需切负荷量的计算为：
[0066][0067]
其中，n表示当前时刻任意一台柴油发电机，p
tn
表示当前时刻任意一台柴油发电机的实际出力，p
dg_max
表示柴油发电机的运行上限，表示切负荷控制裕度，k可取1.1～1.2；
[0068]
其中，切负荷控制裕度取值范围的考虑参考稳控装置控制系统整定原则，为考虑一定的控制量裕度，在大电厂以1.05～1.1作为切负荷控制裕度考虑的基础上，由于本发明是针对微电网的控制方法，考虑到微电网中机组和负荷容量与大电厂相比较小，因此在切负荷控制裕度取值上在大电厂取值基础上适当提升，以1.1～1.2作为切负荷控制裕度的取值范围，以计算所得的需切负荷量对配变柜中的可中断负荷进行切除，使柴油发电机组的负载率降低，实现微电网暂稳态运行的效果。
[0069]
对于步骤s4、在一个优选实施例中，所述降低储能装置的输出功率，具体为：若有功功率差值的绝对值小于有功功率差值的设定值，则按照第一储能调节速度对储能系统放电；若有功功率差值的绝对值大于有功功率差值的设定值，则按照第二储能调节速度对储能系统放电。
[0070]
在步骤s1、步骤s2的基础上，步骤s4的具体方案为：若|δp|《pm，则以预设储能调节速度wkw/100ms对储能系统放电；若|δp|》pm，则以第二储能调节速度：对储能系统放电，降低储能装置的输出功率，使柴油发电机到经济稳定运行区间内，实现微电网暂稳态运行的效果。
[0071]
对于步骤s5、在一个优选实施例中，所述切除柴油发电机组或回降可再生能源机组出力，包括：分别计算每一柴油发电机负载运行下限与柴油发电机的有功功率的差值得到若干第二差值；将所有第二差值累加得到第二累加值；将所述第二累加值乘以切负荷控制裕度得到需切机量；若当前需切机量小于当前柴油发电机总数，则按需切机量切除柴油发电机；若当前需切机量大于或等于当前柴油发电机总数，则设定预留柴油发电机组，计算
当前柴油发电机总数减去预留柴油发电机总数的差值作为需切柴油发电机量，并将需切机量减去所述需切柴油发电机量得到需回降量；
[0072]
在步骤s1、步骤s2和步骤s3的基础上，对于步骤s5的具体方案为：通过计算得到需要切除的柴油发电机组数量，或需要切除的柴油发电机组数量和需回降的可再生能源发电机组数量，其计算为：
[0073][0074]
其中，k表示切负荷控制裕度，k可取1.1～1.2，p
dg_min
表示柴油发电机的运行下限；
[0075]
为避免弃风弃光，原则上在保留预留柴油发电机组作为主要能源的情况下，优先切除柴油发电机组，在柴油发电机组数量不满足需切机量时，再回降风力发电机组出力和光伏发电机组出力，且所述预留柴油发电机组最少需保留一台柴油发电机机组作为主要能源运行，通过计算所得需切机量或回降量，切除柴油发电机组或回降风电发电机组和光伏发电机组出力，实现微电网的暂稳态运行。
[0076]
为更好的说明本技术所能达到的技术效果，以下例举实际例子进行说明。
[0077]
例如：如图2所示，本发明一实施例的一个微电网结构示意图，图中包括有#1柴油发电机组、#2柴油发电机组、风机阵列、光伏阵列、蓄电池以及用电负荷，通常柴油发电机出口电压10kv，光伏阵列经dc/ac接入10kv线路，风机阵列经ac/dc/ac变流器接入10kv线路，储能系统即图中所示蓄电池则采用dc/ac接入电网。
[0078]
采用本发明的方案，假设当前运行场景为夜间，则当前光伏阵列出力为零，#1柴油发电机组与#2柴油发电机组并机运行，#1柴油发电机组的额定容量为1000kw，当前实际出力为440kw，#2柴油发电机组的额定容量为2000kw，当前实际出力为870kw，储能soc在20％附近用作紧急支撑，以-15kw功率浮充运行，风机阵列出力为200kw，电网负荷为1500kw，设置在当前微电网中有功功率设定值pm为200kw，预设储能调节速度w为200kw。
[0079]
在某一时刻，#2柴油发电机组因本体水箱发生故障跳机，导致#1柴油发电机组调速器紧急提升，当前出力增加到900kw，由当前时刻柴油发电机组实际出力与柴油发电机组额定功率可计算出当前柴油发电机组的负载率为90％，#1柴油发电机组的高负载率运行导致微电网运行波动，#2柴油发电机跳机不影响储能soc，即储能soc状态值在设定区间范围内，以本发明技术方案处理因#2柴油发电机组突发故障情况导致微电网运行波动的情况，具体实现步骤如下：
[0080]
首先，计算#2柴油发电组跳机前的微电网系统中柴油机有功功率p
t-1
，则p
t-1
等于#1柴油发电机组的实际出力加上#2柴油发电机组的实际出力，计算所得p
t-1
为1310kw；
[0081]
进一步地，计算#2柴油发电组跳机后的微电网系统中柴油机有功功率p
t
，则p
t
等于#1柴油发电机组的实际出力加上#2柴油发电机组的实际出力，由于#2柴油发电机组跳机，其实际出力为零，则计算所得p
t
为900kw；
[0082]
则当前时刻与上一时刻微电网中柴油发电机组的有功功率差值δp等于p
t
减去p
t-1
，即计算所得δp为410kw；
[0083]
由当前时刻柴油发电机组实际出力与柴油发电机组额定功率可计算出当前柴油发电机组的负载率为90％，高于本发明中设定的柴油发电机组负载率运行上限为柴油发电
programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分。
[0096]
所述存储器可用于存储所述计算机程序，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0097]
在上述方法项实施例的基础上，本发明对应提供了存储介质项实施例。
[0098]
本发明一实施例提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述存储介质所在设备执行本发明中任意一项所述的一种微电网的暂稳态运行控制方法。
[0099]
所述存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机程序存储在所述计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
[0100]
以上所述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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。