动范围，C区域代表系统频率严重超出频率允许波动范围，D 区代表系统频率已超出正常可控范围；
[0080] 步骤2:微电网系统中各分布式电源的控制器实时监控并采集微电网系统的频率f 值，并判断该值所在的频率控制分区；
[0081 ] 步骤3:判断系统频率f是否在正常范围内即A区（49.5化<f< 50.5化），若f在A区 域，则蓄电池储能系统和柴油发电机组不参与调节;若f不在A区域，则进入步骤4;
[008引步骤4:判断f是否在化低频区（4細Z y<49.5化），若在化区域，蓄电池储能系统通 过放电控制来调节系统的频率，使频率回到A区，如果蓄电池剩余容量低于蓄电池的最低容 量，则需要调节柴油发电机组的有功功率输出，使得系统频率恢复;若f不在化低频区，则进 入步骤5;
[008引步骤5:判断f是否在化高频区（50.5化<f ^ 51化），若在化区域，蓄电池储能系统通 过充电控制来调节系统的频率，使频率回到A区，如果蓄电池剩余容量等于蓄电池的最大容 量，则需要根据风力发电机组和光伏发电系统的优先级和电能质量高低切出部分电源，使 得系统频率维持在允许波动范围内；若f不在Bh高频区，则进入步骤6;
[0084] 步骤6:判断f是否在Cl低频区（47.5Hz y <48Hz)，若在Cl区，系统有功功率缺额 较大，需增加柴油发电机组的有功功率输出，使系统频率恢复到额定值，如果柴油发电机组 已达到最大技术出力，则根据负荷分级卸载部分可中断负荷;若f不在Cl低频区，则进入步 骤7;
[008引步骤7:判断f是否在Ch高频区（5mz<f ^ 51.5化），若在Ch区，需减少柴油发电机组 的功率输出，使系统频率恢复的额定值，如果柴油发电机组已达到最小技术出力，则需要根 据风力发电机组和光伏发电系统的优先级和电能质量高低切出部分电源，使得系统频率恢 复;若f不在Ch高频区，则进入步骤8;
[0086] 步骤8:判断f是否在D区（f >51.5化或f <47.5化），若在D区，表示独立微电网系统 频率超出正常可控范围，系统受到了较大的扰动如系统故障等问题，应采用相应的故障保 护控制技术快速切除故障，恢复系统正常运行。
[0087] 步骤9:重复采集系统频率f，直到判断f处在A区域，达到恢复系统频率质量的目 的。
[0088]参阅图6,本发明在Matlab/Simulink中搭建风光柴蓄混合能源独立微电网仿真模 型，仿真结果如图7-图10所示，仿真结果验证了所提方法能够有效提高微电网的频率动态 性能，保证了系统频率的快速响应性和鲁棒性。
[0089] W上运些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在 阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可W对本发明作各种改动或修改，运些等效变 化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
【主权项】
1. 一种基于肥SS和DE协调的独立微电网频率分层鲁棒控制方法，其特征在于，包括w 下步骤： 101、 获取独立微电网系统的总输出功率Pmg、柴油发电机组的输出有功功率Pde、风力发 电机组的输出有功功率P WT、光伏发电系统的输出有功功率Pp V、蓄电池储能系统的充/放电 有功功率Pbess及系统有功负荷总需求Pl，计算独立微电网系统的频率偏差Δ?·，与有功功率 偏差A Ρ满足如下关系式：其中，Δ P = Pmg-Pl，Pmg = Pde+Pwt+Ppv±Pbess，表示储能系统放电，"一"表示储能系统 充电），M为惯性常数，D为阻尼系数，S为拉普拉斯算子； 102、 根据独立微电网系统频率波动特性，将系统频率的波动幅度划分为A、B、C和D四个 区域，A区域包括低频Al区和高频Ah区，B区域包括低频化区和高频Bh，C区域包括低频Cl区和 高频Ch区，D区包括低频化区和高频化区； 103、 将独立微电网系统内除风电和光伏出力外的净负荷波动分量分类成Ξ类； 104、 将微电网频率分层控制结构采用Ξ层控制； (1) 第一层为基于H。。控制的蓄电池储能系统的一级控制； (2) 第二层为基于H。。控制的柴油发电机的二级控制； (3) 第Ξ层为基于系统级集中控制的微电网中央控制中屯、MGCC的Ξ级控制或经济运行 控制模式。2. 根据权利要求1所述的基于BESS和DE协调的独立微电网频率分层鲁棒控制方法，其 特征在于，步骤102中的A区域为49.5Hz < f < 50.5Hz，化低频区为48Hz < f <49.5Hz，Bh高频 区为 50.5Hz < f < 51 Hz，Cl低频区为47.5Hz < f < 4細z，Ch高频区为 51Hz<f<51.5Hz，D区为f >51.5Hz 或 f<47.5Hz。3. 根据权利要求1或2所述的基于肥SS和DE协调的独立微电网频率分层鲁棒控制方法， 其特征在于，所述步骤103中将除风电和光伏出力外的负荷波动分量即净负荷波动分量根 据变化规律分类为W下Ξ类： (1) 变化周期为毫秒级的随机波动净负荷分量； (2) 变化周期为秒级的净负荷分量； (3) 变化周期为分钟级或小时级的缓慢的持续变动净负荷分量。4. 根据权利要求3所述的基于BESS和DE协调的独立微电网频率分层鲁棒控制方法，其 特征在于，步骤104中设计蓄电池储能系统的Hoc控制器具体为： ① 蓄电池储能系统的Hoc控制器Κι的输入为系统频率偏差Δ f，控制器的输出为Pbess，通 过控制蓄电池储能系统的输出功率Pbess来实现微电网系统的频率调节； ② 选择加权函数Wi，W2，和W3，满足，其中，S (S)为闭环控制系统灵 敏度函数，T(s)为闭环控制系统互补灵敏度函数，S(s)和T(s)分别决定系统跟踪误差大小 和系统鲁棒稳定性；③选取蓄电池储能系统的时间常数为Τ = 0.3,通过MatlaVSimilink中的鲁棒控制工 具箱，求得蓄电池储能系统的圧。控制器5.根据权利要求3所述的基于BESS和DE协调的独立微电网频率分层鲁棒控制方法，其 特征在于，步骤104中设计柴油发电机组的Hoc控制器具体为： ① 柴油发电机组的H。。控制器K2的输入为系统频率偏差Δ f，控制器的输出为时E，通过控 制柴油发电机组的输出功率时E来实现微电网系统频率的无差调节； ② 选择加权函数Wi '、W2 '和W3 '，满足_③ 选取柴油发电机组调速系统的时间参数Τι = 0.化，Τ2=0.09，Τ3=0.4，Τι = 1，比例系数为K =10，利用Matl油鲁棒控制工具箱，求得柴油发电机组Hoc控制器
【专利摘要】本发明公开了一种基于蓄电池储能系统(Battery？Energy？Storage？System，BESS)和柴油发电机组(Diesel？Generator？Engine，DE)协调的独立微电网频率分层鲁棒控制方法，所述独立微电网包含蓄电池储能系统和柴油发电机组两种可控电源，以及风力发电机组和光伏发电系统两种不可控电源；所述独立微电网的频率鲁棒控制方法包括：(1)蓄电池储能系统采用H∞控制替代传统的下垂控制实现系统频率的一级控制；(2)柴油发电机组调速系统采用H∞控制替代传统的PI控制实现系统频率的二级控制。本发明解决了独立微电网系统中包含的蓄电池储能系统和柴油发电机组两种不同类型的可控分布式电源的协调控制问题，有效提高了微电网系统的频率动态性能，保证了系统频率的快速响应性和鲁棒性，改善了系统频率的稳定性。
【IPC分类】H02J3/24, H02J3/32, H02J3/48
【公开号】CN105552932
【申请号】CN201510990629
【发明人】马艺玮
【申请人】重庆邮电大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月25日