一种微电网功率平衡控制方法与流程

1.本发明涉及电网技术领域，具体是一种微电网功率平衡控制方法。


背景技术：

2.微电网能够整合大量分布式新能源发电，有助于解决大电网遇到的各种问题，是未来智能电网中配电网的重要组成部分，微电网运行控制是微电网研究领域中最为重要的课题，其必须具有在并网和孤岛运行方式下平稳切换的能力；
3.在孤岛模式下，保持微电网发电和负荷之间的功率平衡十分重要，由于微电网中分布式能源功率以及负荷的变化，需要不断的调整系统中可控源的功率来保障系统稳定，然而现有的微电网运行，存在无法分层级控制稳定微电网功率的问题，容易造成供电不足、电压波动大、功率因数低等问题；为此，我们提出一种微电网功率平衡控制方法。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种微电网功率平衡控制方法。
5.为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种微电网功率平衡控制方法，所述微电网仅有一条公共母线，所述公共母线包括多个分布式电源，所述分布式电源包括燃气轮机、光伏单元以及储能电池；包括如下步骤：
6.步骤一：预先根据微电网母线周期功率值相较于额定功率的波动范围，将所述微电网母线周期功率值划分为四个层级；
7.其中周期功率值是指对采集到的连续多个电压信号和电流信号的功率进行累加并求平均所得到的值；
8.步骤二：采集微电网母线的周期功率值并对采集的周期功率值作波动系数分析，得到微电网母线周期功率值相较于额定功率的波动系数wc；
9.步骤三：根据波动系数wc确定所述微电网母线周期功率值位于所述四个层级中的哪一个层级；
10.步骤四：根据所确定出的所述微电网母线周期功率值的层级，采用微电网中与所述层级相对应的分布式电源维持母线周期功率值的稳定。
11.进一步地，所述波动系数wc的具体分析步骤为：
12.将采集的周期功率值与额定功率进行差值计算，得到功率差值wti；以时间t1为一个周期，周期性的将功率差值wti进行统合，建立功率差值wti随时间变化的曲线图；其中t1为预设值；
13.判断wti是否等于0；若wti＝0，则在对应的曲线图中截取对应的曲线段标注为红色，记为平衡曲线段，并将剩余曲线段标记为波动曲线段；
14.统计平衡曲线段的数量为c1，将波动曲线段对应的wti取绝对值并对时间进行积分得到波动参考能量e1；利用公式wc＝(c1
×
e1
×
a1+u)
1/2
计算得到波动系数wc，其中a1为
系数因子，u为预设补偿因子。
15.进一步地，步骤三中根据波动系数wc确定所述微电网母线周期功率值位于所述四个层级中的哪一个层级，具体为：
16.将波动系数wc与波动阈值相比较，所述波动阈值包括l1、l2、l3，且0＜l1＜l2＜l3；l1、l2、l3均为管理员预设值；
17.若0＜wc＜l1，则判定微电网母线周期功率值位于第一层级；
18.若l1≤wc＜l2，则判定微电网母线周期功率值位于第二层级；
19.若l2≤wc＜l3，则判定微电网母线周期功率值位于第三层级；
20.若wc≥l3，则判定微电网母线周期功率值位于第四层级。
21.进一步地，当确定出所述母线周期功率值位于第一层级时，采用所述微电网中的储能电池对母线周期功率值维持稳定；
22.当确定出所述母线周期功率值位于第二层级时，采用所述微电网中的光伏单元对母线周期功率值维持稳定；
23.当确定出所述母线周期功率值位于第三层级时，采用所述微电网中的燃气轮机对母线周期功率值维持稳定；
24.当确定出所述母线周期功率值位于第四层级时，采用所述微电网外接的交流电网对母线周期功率值维持稳定。
25.进一步地，所述储能电池具体采用自适应下垂控制方式维持所述微电网母线周期功率值的稳定。
26.进一步地，所述光伏单元和燃气轮机具体采用双pi控制方式维持所述微电网母线周期功率值的稳定。
27.进一步地，微电网中的每个分布式电源均存在两种工作模式：恒压控制模式和功率控制模式；其中恒压控制模式实现对母线电压的控制，功率控制模式则控制电源输出或输入的功率。
28.进一步地，当采用微电网中与所述层级相对应的分布式电源维持所述母线周期功率值的稳定时，所述相对应的分布式电源工作在功率控制模式，其他的分布式电源工作在恒压控制模式。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
30.本发明中通过采集微电网母线的周期功率值并与额定功率进行差值计算，得到功率差值；以时间t1为一个周期，周期性的将功率差值wti进行统合，建立功率差值wti随时间变化的曲线图；统计曲线图中平衡曲线段的数量以及波动参考能量，计算得到微电网母线周期功率值相较于额定功率的波动系数wc；根据波动系数wc确定微电网母线周期功率值位于四个层级中的哪一个层级，然后根据所确定出的微电网母线周期功率值的层级，采用微电网中与层级相对应的分布式电源维持母线周期功率值的稳定，本发明通过分层级控制稳定微电网母线周期功率值，一方面提高了微电网系统的稳定性，提升了微电网的运作独立性；另一方面，提升了分布式电源的使用范畴，从而实现分布式电源的最大化利用。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明一种微电网功率平衡控制方法的流程示意图。
具体实施方式
33.下面将结合实施例对本发明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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
34.如图1所示，一种微电网功率平衡控制方法，微电网仅有一条公共母线，公共母线包括多个分布式电源，分布式电源包括燃气轮机、光伏单元以及储能电池；包括如下步骤：
35.步骤一：预先根据微电网母线周期功率值相较于额定功率的波动范围，将微电网母线周期功率值划分为四个层级；其中层级越高，则表明波动范围越大；
36.其中周期功率值是指对采集到的连续多个电压信号和电流信号的功率进行累加并求平均所得到的值；
37.步骤二：采集微电网母线的周期功率值并对采集的周期功率值作波动系数分析，得到微电网母线周期功率值相较于额定功率的波动系数wc；具体分析步骤为：
38.将采集的周期功率值与额定功率进行差值计算，得到功率差值wti；以时间t1为一个周期，周期性的将功率差值wti进行统合，建立功率差值wti随时间变化的曲线图；其中t1为预设值，例如：t1取值2小时；
39.判断wti是否等于0；若wti＝0，则在对应的曲线图中截取对应的曲线段标注为红色，记为平衡曲线段，并将剩余曲线段标记为波动曲线段；
40.统计平衡曲线段的数量为c1，将波动曲线段对应的wti取绝对值并对时间进行积分得到波动参考能量e1；将平衡曲线段的数量、波动参考能量进行归一化处理并取其数值，利用公式wc＝(c1
×
e1
×
a1+u)
1/2
计算得到波动系数wc，其中a1为系数因子，u为补偿因子；
41.步骤三：根据波动系数wc确定微电网母线周期功率值位于四个层级中的哪一个层级，具体为：
42.将波动系数wc与波动阈值相比较，波动阈值包括l1、l2、l3，且0＜l1＜l2＜l3；l1、l2、l3均为管理员预设值；
43.若0＜wc＜l1，则判定微电网母线周期功率值位于第一层级；
44.若l1≤wc＜l2，则判定微电网母线周期功率值位于第二层级；
45.若l2≤wc＜l3，则判定微电网母线周期功率值位于第三层级；
46.若wc≥l3，则判定微电网母线周期功率值位于第四层级；
47.步骤四：根据所确定出的微电网母线周期功率值的层级，采用微电网中与层级相对应的分布式电源维持母线周期功率值的稳定；
48.其中，当确定出母线周期功率值位于四个层级中的第一层级时，采用微电网中的储能电池对微电网母线周期功率值维持稳定；
49.当确定出母线周期功率值位于四个层级中的第二层级时，采用微电网中的光伏单
元对微电网母线周期功率值维持稳定；
50.当确定出母线周期功率值位于四个层级中的第三层级时，采用微电网中的燃气轮机对微电网母线周期功率值维持稳定；
51.当确定出母线周期功率值位于四个层级中的第四层级时，采用微电网外接的交流电网对微电网母线周期功率值维持稳定。
52.其中，储能电池具体采用自适应下垂控制方式维持微电网母线周期功率值的稳定；
53.其中，光伏单元和燃气轮机具体采用双pi控制方式维持微电网母线周期功率值的稳定；
54.在本实施例中，微电网中的每个分布式电源均存在两种工作模式：恒压控制模式和功率控制模式，其中恒压控制模式实现对母线电压的控制，功率控制模式则控制电源输出或输入的功率；
55.其中，当采用微电网中与层级相对应的分布式电源维持母线周期功率值的稳定时，相对应的分布式电源工作在功率控制模式，其他的分布式电源工作在恒压控制模式。
56.上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
57.本发明的工作原理：
58.一种微电网功率平衡控制方法，在工作时，预先根据微电网母线周期功率值相较于额定功率的波动范围，将微电网母线周期功率值划分为四个层级；采集微电网母线的周期功率值并与额定功率进行差值计算，得到功率差值，以时间t1为一个周期，周期性的将功率差值wti进行统合，建立功率差值wti随时间变化的曲线图；统计曲线图中平衡曲线段的数量以及波动参考能量，计算得到微电网母线周期功率值相较于额定功率的波动系数wc；根据波动系数wc确定微电网母线周期功率值位于四个层级中的哪一个层级，然后根据所确定出的微电网母线周期功率值的层级，采用微电网中与层级相对应的分布式电源维持母线周期功率值的稳定；其中，当采用微电网中与层级相对应的分布式电源维持母线周期功率值的稳定时，相对应的分布式电源工作在功率控制模式，其他的分布式电源工作在恒压控制模式；本发明通过分层级控制稳定微电网母线周期功率值，一方面提高了微电网系统的稳定性，提升了微电网的运作独立性；另一方面，提升了分布式电源的使用范畴，从而实现分布式电源的最大化利用。
59.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
60.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。