本發(fā)明公開了一種微電網(wǎng)離網(wǎng)模式下主電源柔性切換方法，屬于電力系統(tǒng)微電網(wǎng)運(yùn)行控制的
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：由于電力電子和新能源技術(shù)的迅速發(fā)展，微電網(wǎng)技術(shù)得到了越來越多的應(yīng)用，成為解決海島、偏遠(yuǎn)高海拔等地區(qū)供電的重要途徑。微電網(wǎng)作為分布式發(fā)電的重要形式之一，是一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我運(yùn)行管理的自治系統(tǒng)，既可以與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤網(wǎng)運(yùn)行(也稱離網(wǎng)運(yùn)行或孤島運(yùn)行)，因此微電網(wǎng)具有靈活的運(yùn)行方式，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。微電網(wǎng)由于存在并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種運(yùn)行模式，因此有關(guān)并網(wǎng)和離網(wǎng)運(yùn)行模式間的切換成為微電網(wǎng)運(yùn)行控制的重要研究方向。微電網(wǎng)并網(wǎng)和離網(wǎng)模式間的切換總體可以分為并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)模式切換和離網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)模式切換。根據(jù)模式切換是否按照計劃進(jìn)行可以分為計劃和非計劃模式切換，有些按照切換過程中是否存在停電過程，將其分為有縫和無縫切換。目前，對于微電網(wǎng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)和離網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)兩種模式切換中，離網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)模式切換技術(shù)難度小，易于實(shí)現(xiàn)，而并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)模式切換若實(shí)現(xiàn)非計劃無縫切換技術(shù)難度較大。因此當(dāng)前并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)模式切換相關(guān)研究和專利較多，如《基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的微網(wǎng)運(yùn)行模式無縫切換控制策略》中提出一種基于控制器狀態(tài)跟隨的并行切換方法，即PQ控制的電流源模式和VSG(虛擬同步發(fā)電機(jī)，VirtualSynchronousGenerator)控制的電壓源模式的相位和電流指令都實(shí)時跟蹤，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)行模式的無縫切換；《基于GOOSE的微電網(wǎng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)平滑切換智能控制方法》專利中提出了一種基于GOOSE快速控制網(wǎng)實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)平滑切換智能控制方法。雖然微電網(wǎng)并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種運(yùn)行模式的切換至關(guān)重要，但是對于一些僅運(yùn)行于離網(wǎng)模式的微電網(wǎng)而言，離網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行和主電源的切換是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證。有些離網(wǎng)型微電網(wǎng)中既含有傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電源(如柴油發(fā)電機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī))，也含新型分布式電源和儲能，在運(yùn)行中可以作為系統(tǒng)主電源的有旋轉(zhuǎn)電源和儲能，儲能做主電源運(yùn)行時常見的運(yùn)行模式為V/F或下垂(VSG)運(yùn)行模式。在分布式電源大量接入微電網(wǎng)后，為實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，存在停止旋轉(zhuǎn)電源工作，儲能單獨(dú)作為主電源運(yùn)行的需求，這種和以往旋轉(zhuǎn)電源做主電源運(yùn)行方式之間則存在離網(wǎng)模式下的主電源切換控制。目前，對于含有旋轉(zhuǎn)電源和儲能的微電網(wǎng)，離網(wǎng)運(yùn)行時通常采用旋轉(zhuǎn)電源主電源穩(wěn)定運(yùn)行。但在一些儲能配比較大的離網(wǎng)型微電網(wǎng)中，有時因旋轉(zhuǎn)電源檢修或故障等原因，存在儲能做主電源運(yùn)行控制的需求，因此，微電網(wǎng)中離網(wǎng)運(yùn)行時的主電源切換也是必不可少的模式切換控制技術(shù)。由于國內(nèi)長期運(yùn)行于離網(wǎng)模式的微電網(wǎng)較少，所以對離網(wǎng)運(yùn)行時的主電源切換的相關(guān)文獻(xiàn)和專利較少?！兑环N獨(dú)立運(yùn)行微電網(wǎng)主控電源切換方法》專利中提出了一種微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時的主電源切換方法，但是該專利主要側(cè)重于闡述主電源切換的啟動條件，同時簡要地介紹了旋轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)儲能主電源、儲能轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)電源主電源的切換步驟，但是專利中未考慮切換過程中的負(fù)荷漸進(jìn)轉(zhuǎn)移，因此在大規(guī)模微電網(wǎng)中的離網(wǎng)主電源切換中可能存在切換擾動大甚至切換失敗的風(fēng)險，從而不適用于大規(guī)模微電網(wǎng)離網(wǎng)主電源切換控制中。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的發(fā)明目的是針對上述
背景技術(shù)：
的不足，提供了一種微電網(wǎng)離網(wǎng)模式下主電源柔性切換方法，提出了基于儲能PCS(變流器，PowerControlSystem)下垂或VSG(虛擬同步發(fā)電機(jī)，VirtualSynchronousGenerator)技術(shù)，采用負(fù)荷漸進(jìn)轉(zhuǎn)移的柔性平滑切換方法，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)離網(wǎng)(或稱作“孤網(wǎng)”)模式下，旋轉(zhuǎn)電源(如柴油發(fā)電機(jī)組或內(nèi)燃機(jī)組)主電源運(yùn)行方式與儲能主電源運(yùn)行方式間的柔性平滑無縫切換，解決了現(xiàn)有微電網(wǎng)尤其是大規(guī)模微電網(wǎng)離網(wǎng)(孤島)運(yùn)行時主電源切換過程中系統(tǒng)電壓和頻率承受較大擾動沖擊的技術(shù)難點(diǎn)。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案：一種微電網(wǎng)離網(wǎng)模式下主電源柔性切換方法，包括：旋轉(zhuǎn)電源主電源運(yùn)行模式切換至儲能主電源運(yùn)行模式的方法：在滿足旋轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)儲能主電源的切換啟動條件時，采用負(fù)荷漸進(jìn)轉(zhuǎn)移的控制方式將旋轉(zhuǎn)電源承擔(dān)的負(fù)荷逐漸轉(zhuǎn)移至儲能，調(diào)節(jié)儲能PCS運(yùn)行模式，控制旋轉(zhuǎn)電源停機(jī)；儲能主電源運(yùn)行模式切換至旋轉(zhuǎn)電源主電源運(yùn)行模式的方法：在滿足儲能轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)電源主電源的切換啟動條件時，啟動旋轉(zhuǎn)電源，以抵消旋轉(zhuǎn)電源同期并網(wǎng)后出現(xiàn)的逆功率為目標(biāo)調(diào)節(jié)部分儲能PCS的功率，待逆功率現(xiàn)象消除后，調(diào)節(jié)各儲能PCS運(yùn)行模式和有功輸出以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的漸進(jìn)轉(zhuǎn)移。作為所述一種微電網(wǎng)離網(wǎng)模式下主電源柔性切換方法的進(jìn)一步優(yōu)化方案，在旋轉(zhuǎn)電源主電源運(yùn)行模式切換至儲能主電源運(yùn)行模式過程中，采用負(fù)荷漸進(jìn)轉(zhuǎn)移的控制方式將旋轉(zhuǎn)電源承擔(dān)的負(fù)荷逐漸轉(zhuǎn)移至儲能，具體方法為：以每臺旋轉(zhuǎn)電源停機(jī)瞬間對微電網(wǎng)電壓和頻率產(chǎn)生的擾動在允許偏差范圍內(nèi)為目標(biāo)，逐次調(diào)節(jié)儲能PCS的有功輸出直至各臺儲能PCS輸出有功達(dá)到計算目標(biāo)值，各臺儲能PCS輸出有功計算目標(biāo)值包含其自身有功輸出部分以及根據(jù)其自身額定功率占比承擔(dān)的負(fù)荷有功轉(zhuǎn)移量部分，其中，第k臺儲能PCS的有功計算目標(biāo)值Pbat_goal(k)為：Pbat(k)表示第k臺儲能PCS在旋轉(zhuǎn)電源主電源運(yùn)行模式向儲能主電源運(yùn)行模式切換前的有功輸出，1≤k≤N，N為儲能PCS的臺數(shù)，ΔP表示旋轉(zhuǎn)電源主電源運(yùn)行模式向儲能主電源運(yùn)行模式切換過程中的負(fù)荷有功轉(zhuǎn)移總量，Pbat_cap(k)、Pbat_cap(i)分別表示第k臺、第i臺儲能PCS的額定功率，Pdg表示旋轉(zhuǎn)電源主電源運(yùn)行模式向儲能主電源運(yùn)行模式切換前旋轉(zhuǎn)電源的總有功輸出，Pdg_limit(j)表示旋轉(zhuǎn)電源主電源運(yùn)行模式向儲能主電源運(yùn)行模式切換時第j臺旋轉(zhuǎn)電源停機(jī)前允許的有功輸出限值，1≤j≤M，M為旋轉(zhuǎn)電源的臺數(shù)。再進(jìn)一步的，所述一種微電網(wǎng)離網(wǎng)模式下主電源柔性切換方法中，逐次調(diào)節(jié)儲能PCS的有功輸出直至各臺儲能PCS輸出有功達(dá)到計算目標(biāo)值的方法為：按照時間間隔和調(diào)節(jié)步長逐次逐臺調(diào)節(jié)各臺儲能PCS的有功輸出直至每臺儲能PCS輸出有功達(dá)到計算目標(biāo)值，調(diào)節(jié)步長定值整定遵循變化調(diào)節(jié)步長引起的有功變化對微電網(wǎng)電壓和頻率產(chǎn)生的擾動在允許偏差范圍內(nèi)。更進(jìn)一步的，所述一種微電網(wǎng)離網(wǎng)模式下主電源柔性切換方法，旋轉(zhuǎn)電源主電源運(yùn)行模式切換至儲能主電源運(yùn)行模式方法中，調(diào)節(jié)儲能PCS運(yùn)行模式的具體方法為：逐次逐臺控制運(yùn)行于PQ模式的儲能PCS轉(zhuǎn)為下垂或VSG運(yùn)行模式。作為所述一種微電網(wǎng)離網(wǎng)模式下主電源柔性切換方法的進(jìn)一步優(yōu)化方案，儲能主電源運(yùn)行模式轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)電源主電源運(yùn)行模式切換啟動時，首先根據(jù)微電網(wǎng)的實(shí)時運(yùn)行信息計算應(yīng)啟動的旋轉(zhuǎn)電源數(shù)量Ndg，然后逐次逐臺啟動旋轉(zhuǎn)電源，其中，Pbat表示儲能PCS在儲能主電源運(yùn)行模式向旋轉(zhuǎn)電源主電源運(yùn)行模式切換前的總有功，Pdg_nom表示單臺旋轉(zhuǎn)電源的額定容量，當(dāng)微電網(wǎng)系統(tǒng)中多臺旋轉(zhuǎn)電源額定功率不一致時，Pdg_nom等于各臺旋轉(zhuǎn)電源額定功率中的最小值，β為系數(shù)，0≤β≤1，符號表示向上取整。再進(jìn)一步的，所述一種微電網(wǎng)離網(wǎng)模式下主電源柔性切換方法，在逐次逐臺啟動旋轉(zhuǎn)電源的過程中，以抵消旋轉(zhuǎn)電源同期并網(wǎng)后出現(xiàn)的逆功率為目標(biāo)逐次逐臺調(diào)節(jié)儲能PCS的功率，具體方法為：調(diào)節(jié)第l臺儲能PCS由下垂或VSG模式轉(zhuǎn)為PQ模式，根據(jù)當(dāng)前旋轉(zhuǎn)電源同期并網(wǎng)后出現(xiàn)的逆功率調(diào)節(jié)第l臺儲能PCS的有功輸出，第l臺儲能PCS的目標(biāo)調(diào)節(jié)功率Pbat_adjust(l)為：Pbat_adjust(l)＝Pbat(l)-(Preverse+ΔPdev)，在第l臺儲能PCS的目標(biāo)調(diào)節(jié)功率達(dá)到充電功率限值時，調(diào)節(jié)第l臺儲能PCS按其充電功率限值吸收逆功率，控制第l+1臺儲能PCS由下垂或VGS模式轉(zhuǎn)為PQ模式，并調(diào)節(jié)第l+1臺儲能PCS的有功輸出，第l+1臺儲能PCS的目標(biāo)調(diào)節(jié)功率Pbat_adjust(l+1)為：Pbat_adjust(l+1)＝Pbat(l+1)-(Preverse+ΔPdev)+Pbat(l)+Pbat_climit(l)，在滿足各臺儲能PCS充電功率限值約束的前提下，逐次逐臺調(diào)節(jié)儲能PCS的有功輸出直至逆功率現(xiàn)象消除，其中，Pbat(l)、Pbat(l+1)分別表示第l臺、第l+1臺儲能PCS的當(dāng)前有功功率,Pbat_adjust(l)≥-Pbat_climit(l)，Pbat_climit(l)表示第l臺儲能PCS允許的充電功率限值，Preverse表示旋轉(zhuǎn)電源同期并網(wǎng)后出現(xiàn)的逆功率，ΔPdev表示為確保消除逆功率現(xiàn)象而增加的偏置量，l為小于儲能PCS臺數(shù)的正整數(shù)。更進(jìn)一步的，所述一種微電網(wǎng)離網(wǎng)模式下主電源柔性切換方法，儲能主電源運(yùn)行模式切換至旋轉(zhuǎn)電源主電源運(yùn)行模式的方法中，待逆功率現(xiàn)象消除后，調(diào)節(jié)各儲能PCS運(yùn)行模式和有功輸出以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的漸進(jìn)轉(zhuǎn)移，具體方法為：首先，逐次逐臺控制運(yùn)行于下垂或VSG模式的儲能PCS轉(zhuǎn)為PQ模式，在調(diào)整各臺儲能PCS運(yùn)行模式時保持轉(zhuǎn)換前后的功率不變；然后，再根據(jù)儲能電池荷電量逐次逐臺按步長調(diào)節(jié)各儲能PCS的有功輸出，直至各臺儲能PCS有功輸出滿足調(diào)節(jié)目標(biāo)值，第k臺儲能PCS有功輸出的調(diào)節(jié)目標(biāo)值Pbat_target(k)為：Pbat_climit(k)表示第k臺儲能PCS的充電功率限值，α表示第k臺儲能PCS所控電池的荷電量SOC(k)小于其自身荷電量下限值SOCmin(k)時的充電系數(shù)，0<α≤1，Pbat_dlimit(k)表示第k臺儲能PCS的放電功率限值，λ表示第k臺儲能PCS所控電池的荷電量SOC(k)大于其自身荷電量上限值SOCmax(k)時的放電系數(shù)，0<λ≤1。作為所述一種微電網(wǎng)離網(wǎng)模式下主電源柔性切換方法的進(jìn)一步優(yōu)化方案，旋轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)儲能主電源的切換啟動條件根據(jù)旋轉(zhuǎn)電源出力下限、儲能電池容量以及分布式電源實(shí)時滲透率確定。作為所述一種微電網(wǎng)離網(wǎng)模式下主電源柔性切換方法的進(jìn)一步優(yōu)化方案，儲能轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)電源主電源的切換啟動條件根據(jù)儲能電池荷電量和充放電功率確定。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果：本發(fā)明在離網(wǎng)旋轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)儲能主電源柔性切換時基于負(fù)荷漸進(jìn)轉(zhuǎn)移控制，大大減小了切換過程中對系統(tǒng)的沖擊，實(shí)現(xiàn)了柔性平滑無縫切換；在離網(wǎng)儲能轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)電源主電源柔性切換時基于旋轉(zhuǎn)電源逆功率和儲能功率調(diào)節(jié)，有效保護(hù)了旋轉(zhuǎn)電源，實(shí)現(xiàn)了儲能PCS功率的智能調(diào)節(jié)和柔性平滑無縫切換。同時，兩種柔性切換控制中都采用了逐次逐臺漸進(jìn)控制原則，可廣泛應(yīng)用于大型微電網(wǎng)(如MW級微電網(wǎng))離網(wǎng)運(yùn)行時的主電源平滑無縫切換，增強(qiáng)系統(tǒng)切換過程中的柔性和平滑性。附圖說明圖1為微電網(wǎng)離網(wǎng)主電源柔性切換示意圖。圖2為儲能電池SOC區(qū)間劃分示意圖。圖3為某海島微電網(wǎng)主接線示意圖。圖4為柴發(fā)轉(zhuǎn)儲能主電源柔性切換曲線。圖5為儲能轉(zhuǎn)柴發(fā)主電源柔性切換曲線。具體實(shí)施方式本發(fā)明提供的一種微電網(wǎng)離網(wǎng)模式下主電源柔性切換方法，考慮大規(guī)模微電網(wǎng)離網(wǎng)主電源切換過程中的平滑無縫切換需求，提出了基于負(fù)荷漸進(jìn)轉(zhuǎn)移和儲能PCS功率漸進(jìn)調(diào)節(jié)的柔性切換方法，并給出了相關(guān)切換控制中的轉(zhuǎn)移控制量的計算方法。下面結(jié)合附圖闡述本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思。微電網(wǎng)離網(wǎng)模式下的主電源柔性切換方法如圖1所示，主要包括：旋轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)儲能主電源柔性切換、儲能轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)電源主電源柔性切換。目前微電網(wǎng)中的旋轉(zhuǎn)電源主要有柴油發(fā)電機(jī)、小型燃?xì)廨啓C(jī)等。以下針對兩種主電源柔性切換技術(shù)方案進(jìn)行說明。1)旋轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)儲能主電源柔性切換技術(shù)方案(1)滿足切換啟動條件時旋轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)儲能主電源柔性切換啟動實(shí)際工程中考慮旋轉(zhuǎn)電源運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和儲能電池容量約束，啟動條件通?；谛D(zhuǎn)電源出力下限、儲能電池容量和分布式電源實(shí)時滲透率進(jìn)行制定。例如：啟動條件可設(shè)置為：旋轉(zhuǎn)電源有功出力小于額定功率的10％，且當(dāng)前儲能電池SOC在[60％,85％]范圍內(nèi)，且當(dāng)前光伏和風(fēng)機(jī)的實(shí)時滲透率(實(shí)時滲透率＝光伏和風(fēng)機(jī)輸出總有功/(旋轉(zhuǎn)電源有功+儲能有功+光伏和風(fēng)機(jī)輸出總有功)，規(guī)定儲能放電功率為正)大于90％。(2)負(fù)荷漸進(jìn)轉(zhuǎn)移控制啟動轉(zhuǎn)換后首先進(jìn)行負(fù)荷的漸進(jìn)轉(zhuǎn)移，即逐步減小旋轉(zhuǎn)電源有功和無功輸出，增加儲能有功和無功輸出，逐漸將旋轉(zhuǎn)電源承擔(dān)的部分負(fù)荷轉(zhuǎn)移至儲能，從而避免系統(tǒng)頻率和電壓承受較大沖擊，避免造成系統(tǒng)切換過程中失穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)柔性平滑無縫切換。旋轉(zhuǎn)電源做主電源的運(yùn)行模式下，儲能PCS運(yùn)行于PQ模式。根據(jù)每臺旋轉(zhuǎn)電源停機(jī)時減小的有功不會對系統(tǒng)頻率和電壓造成較大沖擊為目標(biāo)，通過對儲能PCS功率進(jìn)行調(diào)節(jié)而間接實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)電源功率的目的。對于負(fù)荷轉(zhuǎn)移量、儲能PCS功率調(diào)節(jié)目標(biāo)值的計算，具體可通過下式進(jìn)行計算：ΔP=Pdg-Σj=1MPdg_limit(j)Pbat_goal(k)=Pbat(k)+ΔP×Pbat_cap(k)/(Σi=1NPbat_cap(i))---(1)]]>其中，Pdg表示切換啟動前旋轉(zhuǎn)電源的總有功輸出；Pdg_limit(j)表示切換時第j臺旋轉(zhuǎn)電源停機(jī)前允許的有功輸出限值(該限值即為停機(jī)瞬間對微電網(wǎng)電壓和頻率產(chǎn)生擾動的允許最大值)，1≤j≤M，旋轉(zhuǎn)電源共計M臺，M≥1；ΔP表示切換控制中負(fù)荷有功轉(zhuǎn)移總量；Pbat(k)表示當(dāng)前第k臺儲能PCS在切換啟動前的有功輸出，1≤k≤N，儲能PCS共計N臺，N≥1，規(guī)定放電為正；Pbat_cap(k)、Pbat_cap(i)分別表示第k臺、第i臺儲能PCS的額定功率；Pbat_goal(k)表示第k臺儲能PCS的有功計算目標(biāo)值。注意為實(shí)現(xiàn)負(fù)荷漸進(jìn)轉(zhuǎn)移，避免對系統(tǒng)造成沖擊，儲能PCS的功率調(diào)節(jié)是按照每間隔ΔT時間、調(diào)節(jié)步長Pstep逐次逐臺調(diào)節(jié)至每臺的有功目標(biāo)值，調(diào)節(jié)步長定值整定遵循變化調(diào)節(jié)步長引起的有功變化對微電網(wǎng)電壓和頻率產(chǎn)生的擾動在允許偏差范圍內(nèi)。因此，在逐次調(diào)節(jié)儲能PCS有功值的同時，旋轉(zhuǎn)電源的有功值則對應(yīng)地逐漸減小直至旋轉(zhuǎn)電源滿足Pdg(j)≤Pdg_limit(j)，Pdg(j)表示切換時第j臺旋轉(zhuǎn)電源停機(jī)前的有功輸出。(3)儲能PCS運(yùn)行模式調(diào)整負(fù)荷漸進(jìn)轉(zhuǎn)移控制完成后，多臺儲能PCS仍運(yùn)行于PQ模式，為實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)運(yùn)行時的主電源切換，須逐次控制儲能PCS轉(zhuǎn)為下垂或VSG模式。儲能PCS下垂和VSG模式可以實(shí)現(xiàn)與旋轉(zhuǎn)電源的聯(lián)合運(yùn)行，且PQ轉(zhuǎn)下垂或VSG模式時有功和無功波動很小，而V/F模式不能與旋轉(zhuǎn)電源聯(lián)合運(yùn)行，因此基于儲能PCS的下垂或VSG技術(shù)實(shí)現(xiàn)主電源的切換。儲能PCS運(yùn)行模式調(diào)整時，為最大化減小對系統(tǒng)的沖擊，采用逐次逐臺控制儲能PCS由PQ轉(zhuǎn)為下垂或VSG運(yùn)行模式。(4)旋轉(zhuǎn)電源停機(jī)控制儲能PCS轉(zhuǎn)為下垂或VSG運(yùn)行模式后，延遲一段時間(實(shí)際工程中通常為30s～1min)后即可控制旋轉(zhuǎn)電源停機(jī)。同樣地，為最大化減小旋轉(zhuǎn)電源停機(jī)對系統(tǒng)的沖擊，采用逐次逐臺停止旋轉(zhuǎn)電源，即每次只控制一臺旋轉(zhuǎn)電源停機(jī)，待上一臺旋轉(zhuǎn)電源停機(jī)且延遲一定時間(實(shí)際工程中通常為30s～1min)后再控制下一臺旋轉(zhuǎn)電源停機(jī)。2)儲能轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)電源主電源柔性切換技術(shù)方案(1)滿足切換啟動條件時旋轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)儲能主電源柔性切換啟動實(shí)際工程中考慮儲能電池充放電功率和容量約束，啟動條件通?；趦δ茈姵胤烹姽β屎腿萘窟M(jìn)行制定。例如啟動條件可設(shè)置為儲能電池SOC低于50％，或者儲能電池放電功率大于額定放電功率的60％。(2)旋轉(zhuǎn)電源啟動及逆功率控制切換啟動后，首先需根據(jù)實(shí)時運(yùn)行信息計算應(yīng)啟動的旋轉(zhuǎn)電源數(shù)量，然后逐次逐臺啟動旋轉(zhuǎn)電源。旋轉(zhuǎn)電源應(yīng)啟動的數(shù)量計算公式如下式所示：其中，Ndg表示旋轉(zhuǎn)電源應(yīng)啟動的數(shù)量；Pbat表示儲能PCS在切換前的總有功；Pdg_nom表示單臺旋轉(zhuǎn)電源的額定容量，當(dāng)微電網(wǎng)系統(tǒng)中多臺旋轉(zhuǎn)電源額定功率不一致時，Pdg_nom＝min(Pdg_nom_min,Pdg_nom_max)，即Pdg_nom等于各臺旋轉(zhuǎn)電源額定功率中的最小值，Pdg_nom_max、Pdg_nom_min分別表示各臺旋轉(zhuǎn)電源額定功率中的最大值、最小值；β為系數(shù)，0≤β≤1，通常取值范圍在0.3≤β≤0.8；符號表示向上取整。(3)儲能PCS模式調(diào)整及功率調(diào)節(jié)在旋轉(zhuǎn)電源啟動之前微電網(wǎng)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，且在旋轉(zhuǎn)電源同期并網(wǎng)瞬間產(chǎn)生的沖擊可能會導(dǎo)致儲能PCS增加輸出功率，易造成旋轉(zhuǎn)電源逆功率現(xiàn)象，但是逆功率對旋轉(zhuǎn)電源影響較大，嚴(yán)重時可引起機(jī)組進(jìn)相等問題，因此旋轉(zhuǎn)電源同期并網(wǎng)后須進(jìn)行逆功率控制。在逐次逐臺啟動旋轉(zhuǎn)電源的過程中，為消除每臺旋轉(zhuǎn)電源同期并網(wǎng)后出現(xiàn)的逆功率，須通過調(diào)節(jié)儲能PCS功率進(jìn)而間接調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)電源功率。為減小儲能運(yùn)行模式變化及功率變化的沖擊，每當(dāng)旋轉(zhuǎn)電源同期并網(wǎng)出現(xiàn)逆功率時，可通過儲能PCS進(jìn)行逆功率調(diào)節(jié)控制，即先控制1臺(如控制第l臺)儲能PCS由下垂或VSG模式轉(zhuǎn)為PQ模式，然后根據(jù)當(dāng)前旋轉(zhuǎn)電源的逆功率對第l臺儲能PCS進(jìn)行功率調(diào)節(jié)(實(shí)際控制過程中為避免功率產(chǎn)生較大波動，需在儲能PCS模式轉(zhuǎn)換之前下發(fā)功率調(diào)節(jié)指令，從而確保在儲能PCS轉(zhuǎn)為PQ后直接響應(yīng)該指令)。第l臺儲能PCS的目標(biāo)調(diào)節(jié)功率計算公式如下式所示：Pbat_adjust(l)＝Pbat(l)-(Preverse+ΔPdev)(3)其中，Preverse表示旋轉(zhuǎn)電源同期并網(wǎng)后出線的逆功率，規(guī)定逆功率值為正；ΔPdev表示為確保消除逆功率現(xiàn)象而增加的偏置量，該值為正；Pbat(l)表示用于調(diào)節(jié)逆功率的第l臺儲能PCS的當(dāng)前有功功率，規(guī)定放電為正；Pbat_adjust(l)表示第l臺儲能PCS的目標(biāo)調(diào)節(jié)功率，且須滿足Pbat_adjust(l)≥-Pbat_climit(l)，Pbat_climit(l)表示第l臺儲能PCS允許的充電功率限值(充電功率為負(fù)，但Pbat_climit(l)不含負(fù)號)。當(dāng)Pbat_adjust(l)<-Pbat_climit(l)時：則控制第l臺儲能PCS達(dá)到最大充電功率；同時控制另外1臺(如控制第l+1臺)儲能PCS由下垂或VSG模式轉(zhuǎn)為PQ模式，并調(diào)節(jié)其輸出功率，第l+1臺儲能PCS的目標(biāo)調(diào)節(jié)功率Pbat_adjust(l+1)計算公式為：Pbat_adjust(l+1)＝Pbat(l+1)-(Preverse+ΔPdev)+Pbat(l)+Pbat_climit(l)(4)其中，Pbat(l+1)為第l+1臺儲能PCS的當(dāng)前有功功率。(4)待逆功率現(xiàn)象消除后調(diào)節(jié)各儲能PCS的運(yùn)行模式及有功輸出以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的漸進(jìn)轉(zhuǎn)移提出基于儲能電池不同SOC區(qū)間進(jìn)行功率調(diào)整。如圖2所示，基于定值SOCmin(SOC下限值)和SOCmax(SOC上限值)將儲能電池SOC劃分為3個區(qū)域：SOC偏低、正常和偏高區(qū)域。因此基于SOC范圍的功率調(diào)整計算公式如下式所示：Pbat_target(k)=α×Pbat_climit(k)(SOC(k)<SOCmin(k))0(SOC(k)∈[SOCmin(k),SOCmax(k)])λ×Pbat_dlimit(k)(SOC(k)>SOCmax(k))---(5)]]>其中，Pbat_target(k)表示第k臺儲能PCS有功輸出的調(diào)節(jié)目標(biāo)值，規(guī)定放電為正；Pbat_climit(k)表示第k臺儲能PCS的充電功率限值，該值為負(fù)；α表示SOC偏低時的充電系數(shù)，0<α≤1；Pbat_dlimit(k)表示第k臺儲能PCS的放電功率限值，該值為正；λ表示SOC偏高時的放電系數(shù)，0<λ≤1；SOCmin(k)表示第k臺儲能PCS所控電池的SOC下限值；SOCmax(k)表示第k臺儲能PCS所控電池的SOC上限值。另外，在儲能PCS功率調(diào)整時，首先將功率控制指令下發(fā)，然后再控制其進(jìn)行模式切換。并且為減小切換過程對系統(tǒng)的沖擊，同樣逐次逐臺按照一定延遲時間(實(shí)際工程中通常為30s～1min)進(jìn)行功率指令下發(fā)和PCS模式切換。圖3為我國某海島微電網(wǎng)一次主接線示意圖，微電網(wǎng)系統(tǒng)為典型的10kV環(huán)網(wǎng)架構(gòu)，正常運(yùn)行時多斷開柴油發(fā)電機(jī)組站中下側(cè)的出線斷路器，采用開環(huán)運(yùn)行。微電網(wǎng)接有柴油發(fā)電站，該發(fā)電站建有3臺1.25MVA柴油發(fā)電機(jī)，因此該微電網(wǎng)中的旋轉(zhuǎn)電源即為此3臺柴油發(fā)電機(jī)；系統(tǒng)另一側(cè)接有10kV開關(guān)站，4套1.2MWh的儲能系統(tǒng)經(jīng)400V交流母線接入開關(guān)站，每套儲能系統(tǒng)中的PCS(即附圖中AC/DC雙向換流器)額定功率為500kW，同時開關(guān)站接有3臺750kW的失速型風(fēng)電機(jī)組；環(huán)網(wǎng)中建有4個環(huán)網(wǎng)柜，以便為島上負(fù)荷供電。該海島微電網(wǎng)主要運(yùn)行于離網(wǎng)模式，離網(wǎng)主電源柔性切換主要包括：柴發(fā)轉(zhuǎn)儲能主電源柔性切換，儲能轉(zhuǎn)柴發(fā)主電源柔性切換。以下結(jié)合該海島微電網(wǎng)針對兩種主電源柔性切換技術(shù)方案的具體實(shí)施過程進(jìn)行說明。1)柴發(fā)轉(zhuǎn)儲能主電源柔性切換(1)柴發(fā)轉(zhuǎn)儲能主電源柔性切換啟動條件考慮柴發(fā)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和儲能電池容量約束，同時為觸發(fā)柔性切換，將相關(guān)定值增大，示例中啟動條件設(shè)置為只有1臺柴發(fā)運(yùn)行且有功出力小于600kW，儲能電池SOC在[60％,85％]范圍內(nèi)，當(dāng)前風(fēng)機(jī)的實(shí)時滲透率大于50％，當(dāng)前風(fēng)機(jī)輸出有功在600～650kW范圍內(nèi)波動。啟動條件滿足后觸發(fā)柴發(fā)轉(zhuǎn)儲能主電源柔性切換啟動。(2)負(fù)荷漸進(jìn)轉(zhuǎn)移控制柴發(fā)主電源運(yùn)行時，儲能PCS運(yùn)行于PQ模式。為減小柴發(fā)停機(jī)時對系統(tǒng)頻率和電壓的沖擊，設(shè)置Pdg_limit為150kW，儲能PCS調(diào)節(jié)步長也設(shè)置為120kW，調(diào)節(jié)間隔時間設(shè)置為10s。如圖4所示(橫坐標(biāo)為時間，單位min)，基于儲能PCS的PQ模式逐次分別對4套儲能進(jìn)行有功調(diào)節(jié)，共調(diào)節(jié)4次，而柴發(fā)的有功功率也隨之下降4次，每次功率調(diào)節(jié)時會對系統(tǒng)電壓造成一定波動，但都保持在合理范圍內(nèi)，從而避免了通過單次調(diào)節(jié)造成系統(tǒng)大波動甚至導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)的情況出現(xiàn)。下降后使得柴發(fā)有功小于150kW，滿足儲能PCS運(yùn)行模式調(diào)整和柴發(fā)停機(jī)條件。(3)儲能PCS運(yùn)行模式調(diào)整如圖4所示，4套儲能PCS隨后逐次逐臺由PQ轉(zhuǎn)為下垂運(yùn)行模式，在PCS模式轉(zhuǎn)換工程中基本未對系統(tǒng)電壓造成影響，使系統(tǒng)平滑過渡。(4)柴發(fā)停機(jī)控制如圖4所示，儲能PCS全部轉(zhuǎn)為下垂運(yùn)行模式后，然后延遲較短時間控制柴發(fā)停機(jī)。柴發(fā)停機(jī)時對系統(tǒng)電壓基本無沖擊，所產(chǎn)生的電壓升高是儲能PCS下垂目標(biāo)電壓和柴發(fā)運(yùn)行時的目標(biāo)電壓存在一定偏差造成的，后續(xù)儲能主電源運(yùn)行時電壓則基本穩(wěn)定在10.38kV左右。通過上述步驟(1)～(4)完成了微電網(wǎng)由柴發(fā)主電源向儲能主電源的柔性切換，避免了切換過程中的系統(tǒng)失穩(wěn)風(fēng)險，減小了系統(tǒng)沖擊，實(shí)現(xiàn)了平滑無縫切換。2)儲能轉(zhuǎn)柴發(fā)主電源柔性切換(1)柴發(fā)轉(zhuǎn)儲能主電源柔性切換啟動條件考慮儲能電池充放電功率和容量約束，同時為觸發(fā)柔性切換，啟動條件設(shè)置為儲能電池SOC低于70％，或者儲能電池放電功率大于額定放電功率的60％(每臺PCS額定放電功率為300kW，4臺共計1.2MW)。如圖5所示，4套儲能PCS總有功約為520kW，電池SOC為69％，低于設(shè)定值，觸發(fā)柔性切換啟動。(2)旋轉(zhuǎn)電源啟動及逆功率控制單臺柴發(fā)額定功率Pdg_nom為1MW，β設(shè)置為0.6，儲能PCS總有功Pbat當(dāng)前值為500kW。因此根據(jù)旋轉(zhuǎn)電源應(yīng)啟動的數(shù)量計算公式得出應(yīng)啟動1臺柴發(fā)。微電網(wǎng)中3臺柴發(fā)參數(shù)一致，啟動柴發(fā)時，選擇啟動停機(jī)時間最長的柴發(fā)。如圖5所示，柴發(fā)同期并網(wǎng)后出現(xiàn)了短時逆功率現(xiàn)象，逆功率最大值約為25kW，為消除逆功率通過調(diào)節(jié)儲能PCS功率實(shí)現(xiàn)。設(shè)置偏置量ΔPdev為150kW，然后選定儲能放電功率最大的PCS減小約120kW，并控其由下垂轉(zhuǎn)為PQ運(yùn)行模式，從而消除了柴發(fā)逆功率。(3)儲能PCS模式調(diào)整及功率調(diào)節(jié)柴發(fā)啟動并網(wǎng)后，控制其它儲能PCS由下垂轉(zhuǎn)為PQ運(yùn)行模式并調(diào)節(jié)儲能PCS功率以消除柴發(fā)啟動并網(wǎng)后出現(xiàn)的逆功率現(xiàn)象。消除逆功率現(xiàn)象后，基于儲能電池不同SOC區(qū)間進(jìn)行功率調(diào)整。如圖2所示劃分的3個區(qū)域，設(shè)置每臺的SOCmin和SOCmax分別為65％和80％，因此每臺儲能PCS的目標(biāo)有功都為0kW。然后將功率控制指令下發(fā)至每臺儲能PCS，因此如圖5所示，用于消除逆功率的儲能PCS(已轉(zhuǎn)為PQ模式)隨后響應(yīng)了有功調(diào)節(jié)指令。再次按照延遲10s的方式逐次逐臺控制其他3臺儲能PCS調(diào)整運(yùn)行模式(轉(zhuǎn)為PQ模式)和有功功率。通過上述步驟(1)～(3)完成了微電網(wǎng)由儲能主電源向柴發(fā)主電源的柔性切換，避免了柴發(fā)長時間逆功率運(yùn)行風(fēng)險，減小了系統(tǒng)沖擊，實(shí)現(xiàn)了平滑無縫切換。綜上所述，本發(fā)明在離網(wǎng)旋轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)儲能主電源柔性切換時基于負(fù)荷漸進(jìn)轉(zhuǎn)移控制，大大減小了切換過程中對系統(tǒng)的沖擊。在離網(wǎng)儲能轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)電源主電源柔性切換時基于旋轉(zhuǎn)電源逆功率和儲能功率調(diào)節(jié)，有效保護(hù)了旋轉(zhuǎn)電源，實(shí)現(xiàn)了儲能PCS功率的智能調(diào)節(jié)。同時，采用了逐次逐臺漸進(jìn)控制原則，最大限度地降低了切換過程中對系統(tǒng)的沖擊，可廣泛應(yīng)用于大型微電網(wǎng)(如MW級微電網(wǎng))離網(wǎng)運(yùn)行時的主電源平滑無縫切換，以增強(qiáng)系統(tǒng)切換過程中的柔性和平滑性。當(dāng)前第1頁1 2 3