一種微電網平滑風力發電出力的方法
【專利摘要】本發明涉及一種微電網平滑風力發電出力的方法，屬于微電網【技術領域】。本發明通過實時采集風力發電的實際出力并與微電網對風力發電出力需求值比較，當風力發電的實際出力能夠維持微電網系統的能量平衡時，通過調節微電網系統中可控發電或儲能裝置的出力情況來平滑風力發電對微電網的影響，如果不能夠維持平衡且風力發電的實際出力大于微電網對風力發電出力的需求值時，進行削峰調節以平滑風力發電的多余出力，否則進行填谷調節以平滑風力發電的缺額出力。本發明能夠通過通過微電網儲能設備、負荷投切、風力發電最大功率調整和卸荷電阻調整手段減少風力發電波動對微電網的影響。
【專利說明】—種微電網平滑風力發電出力的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種微電網平滑風力發電出力的方法，屬于微電網【技術領域】。
【背景技術】
[0002]微電網可以看成電力系統的一種結構，包括分布式電源、負荷、儲能設備等的小型系統。新能源如風光發電系統接入是微電網的特色，但是風資源的不確定性和風電機組本身的運行特性使風電機組的輸出功率存在較大波動，這種波動常常引起電壓偏差、電壓波動和閃變等問題，因此在微電網中對風力發電的控制需要解決風機出力波動性對微電網系統帶來的穩定性問題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種微電網平滑風力發電的方法，以解決將風力發電系統接入微電網中由于風資源的不確定性和風電機組本身的運行特性使風電機組的輸出功率有較大波動所導致的增加了微電網系統不穩定性問題。
[0004]本發明為解決上述技術問題而提供一種微電網平滑風力發電出力的方法，該方法的步驟如下:
[0005]I).根據歷史發電數據確定微電網對風力發電所需的出力值X ;
[0006]2).實時采集風力發電的實際出力P，判斷風力發電的實際出力是否滿足下式:
[0007](Pcur-Pmin) ( I P-X I 5? (Pcur-Pmax)
[0008]其中P為風力發電的實際出力，X為微電網對風力發電的出力需求值，Pmax為主控裝置的最大發電出力，Pcm為主控裝置的當前發電出力，Pmin為主控裝置的最小發電出力；
[0009]3).如果風力發電的實際出力P滿足上式，調整微電網可控發電或儲能裝置的出力情況，以平滑風力發電對微電網的影響，否則，判斷微電網風力發電的實際出力是否大于微電網對風力發電的出力需求值，如果是，進入步驟4)，如果否，則進入步驟5)；
[0010]4).當微電網風力發電實際出力大于微電網對風力發電出力的需求值時，調整風力發電的實際出力，滿足如下公式:
[0012]Pq。為需調整的風力發電出力差值，調整后的微電網風力發電實際出力能夠維持微電網獨立運行時的能量平衡，平滑風力發電的多余出力；
[0013]5).當微電網風力發電的實際出力小于微電網對風力發電出力需求值時，調整風力發電實際出力，使滿足:
[0014](Pcur-Pmin) P+Pqc (Pcur-Pmax)`[0015]Pq。為調整的風力發電出力值，調整后的微電網風力發電實際出力能夠維持微電網獨立運行時的能量平衡，平滑風力發電的缺額出力。
[0016]所述的步驟4)中平滑風力發電的多余出力的具體步驟如下:
[0017]a.設定閾值a、c和e，使距離風力發電出力需求值X的距離分為4個區域，X〈a〈C〈e，其中閾值a為微電網中主控裝置的當前發電出力減去主控裝置的最小發電出力，閾值c和e都是風力發電的出力值，c和e可根據實際情況設定；
[0018]b.判斷微電網風力發電的實際出力P所處的區域，當風力發電的實際出力P大于微電網對風力發電需求值X小于閾值a時，調節微電網的主控設備吸收多余出力，以平滑風力發電出力，當風力發電的實際出力P大于閾值a小于閾值c時，將微電網中的卸荷電阻或者備用消納負荷投入使用，以平滑風力發電出力，當風力發電的實際出力P大于閾值c而小于閾值e時,減小風力發電系統的風力發電功率，以平滑風力發電出力，當風力發電的實際出力P大于閾值e時，將微電網中的風力發電系統緊急停機或者直接切除風力發電系統，用于平滑風力發電出力。
[0019]所述步驟5)中平滑風力發電缺額出力的具體步驟如下:
[0020]A.設定閾值b、d和f，使距離風力發電出力需求值X的距離分為4個區域，f〈d〈b〈X，閾值b為微電網中主控裝置的當前發電出力減去主控裝置的最大發電出力，閾值d和f都是風力發電的出力值，d和f可根據實際情況設定；
[0021]B.判斷微電網風力發電的實際出力P所處的區域，當風力發電的實際出力P大于閾值b小于微電網對風力發電需求值X時，調節微電網的主控設備來補充缺額處理，當風力發電的實際出力P大于閾值d而小于閾值b時，切除微電網中的卸荷電阻或者備用消納負荷，當風力發電的實際出力P大于閾值f而小于閾值d時,調整風力發電最大功率跟蹤方式，當風力發電的實際出力P小于閾值f時，切除微電網部分非重要負荷。
[0022]本發明的有益效果是:本發明通過實時采集風力發電的實際出力并與微電網對風力發電出力需求值比較，當風力發電的實際出力能夠維持微電網系統的能量平衡時，通過調節微電網系統中可控發電或儲能裝置的出力情況來平滑風力發電對微電網的影響，如果不能夠維持平衡且風力發電的實際出力大于微電網對風力發電出力的需求值時，進行削峰調節以平滑風力發電的多余出力，否則進行填谷調節以平滑風力發電的缺額出力。本發明能夠通過通過微電網儲能設備、負荷投切、風力發電最大功率調整和卸荷電阻調整手段減少風力發電波動對微電網的影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是是本發明的微電網平滑風力發電出力的流程圖；
[0024]圖2是本發明調節區域說明圖；
[0025]圖3是本發明的風力發電削峰調節的流程圖；
[0026]圖4是本發明的風力發電填谷調節的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步的說明。
[0028]微電網系統通過GOOSE網絡獲得系統廣域測量數據(按20毫秒/幀的時間間隔發送，當微電網中的控制器監測到系統頻率波動或電壓波動較大時，快速制定并下發控制計劃(主要是通過GOOSE命令提啊接儲能PCS的出力)，彌補風力出力波動，實現風力發電的平滑。當儲能設備功率受限(如儲能電池SOC過低或者過高)時，微電網能量管理系統可以通過向風力發電機逆變器下發功率輸出命令來短時抑制風力發電機的輸出，只要下發功率變化比較平緩則可保證風力發電機最終輸出功率的平滑。其具體步驟如下:
[0029]1.設定出微電網對風力發電出力的需求值X，該需求值X以歷史發電數據、仿真數據及可實時需求確定，可根據實際情況更改，同時實時查詢微電網各個發電設備出力情況、儲能設備出力情況和負荷情況，并通過風速檢測判斷風力發電出力是否發生突變。
[0030]2.根據設定的微電網對風力發電出力需求值X判斷微電網風力發電的實際出力P是否滿足能夠維持微電網系統能量平衡，判斷公式如下:
[0031](Pcur-Pmin) ( IP-XI 5? (Pcur-Pmax) (I)
[0032]其中P為微電網風力發電的實際出力，X為微電網對風力發電的出力需求值，Pmax為主控裝置的最大發電出力，Pcur為主控裝置的當前發電出力，Pmin為主控裝置的最小發電出力。
[0033]3.如果風力發電的實際出力滿足上式，即風力發電的實際出力能夠維持微電網系統的能量平衡，微電網系統受風力發電出力的影響不大，此時進而通過微電網系統調整可控發電或者儲能裝置的出力情況，來平滑風力發電對微電網的影響，同時風力發電系統也可最大功率出力，如果風力發電的實際出力不滿足上式，判斷風力發電的實際出力是否大于微電網對風力發電出力的需求值，如果是，進入步驟4，否則進入步驟5。
[0034]4.當微電網風力發電的實際出力大于微電網對風力發電出力需求值X時，調整風力發電的實際出力P應滿足如下公式:
[0035](Pcur-Pmin) ( P-X-Pqc ( (Pcur-Pmax)
[0036]其中Pqc為需調整的風力發電出力差值，調整后的風力發電實際出力能夠維持微電網獨立運行時的能量平衡，平滑風`力發電的多余出力，以實現削峰功能，其主要流程如圖3所示，具體過程如下:
[0037]設定閾值a、c和e，使距離風力發電出力需求值X的距離分為4個區域，如圖2所示，閾值a為微電網中主控裝置的當前發電出力減去主控裝置的最小發電出力，閾值c和e都是風力發電的出力值，可根據歷史發電數據、仿真數據及可實時需求來確定，X<a<c<e ；
[0038]判斷風力發電實際出力P所處的區域，當風力發電實際出力P大于X而小于a時，調節為電網系統的主控設備，吸收多余出力，以平滑風力發電出力；當風力發電實際出力P大于a而小于c時，將卸荷電阻或者備用消納負荷投入微電網系統中，以平滑風力發電出力；當風力發電的實際出力P大于c而小于e時,調整風力發電系統的風力發電功率，以平滑風力發電出力；當風力發電的實際出力P大于e時，將風力發電系統進行緊急停機或者切除風力發電設備，來平滑風力發電出力。
[0039]5.當微電網風力發電的實際出力小于微電網對風力發電出力需求值X時，調整風力發電的實際出力P應滿足如下公式:
[0040](Pcur-Pmin) ( P+Pqc ( (Pcur-Pmax)
[0041]其中Pqc為需調整的風力發電出力差值，調整后的風力發電實際出力能夠維持微電網獨立運行時的能量平衡，平滑風力發電的缺額出力，以實現填谷功能，其主要流程如圖4所示，具體過程如下:
[0042]設定閾值b、d和f，使距離風力發電出力需求值X的距離分為4個區域，如圖2所示，閾值b為微電網中主控裝置的當前發電出力減去主控裝置的最大發電出力，閾值d和f都是風力發電的出力值，可根據歷史發電數據、仿真數據及可實時需求來確定，f〈d〈b〈X ；[0043]判斷風力發電實際出力P所處的區域，當風力發電實際出力P大于b而小于X時，調節微電網系統的主控設備，補充缺額出力，以平滑風力發電出力；當風力發電實際出力P大于d而小于b時，將微電網系統中的卸荷電阻或者備用消納負荷切除，以平滑風力發電出力；當風力發電的實際出力P大于f而小于d時,調整風力發電系統的最大功率跟蹤方式，以平滑風力發電出力；當風力發電的實際出力P小于f時，切除微電網系統中部分非重要負荷，來平滑風力發電出力。
【權利要求】
1.一種微電網平滑風力發電出力的方法，其特征在于:該方法的步驟如下: 1).根據歷史發電數據確定微電網對風力發電所需的出力值X; 2).實時采集風力發電的實際出力P，判斷風力發電的實際出力是否滿足下式:
2.根據權利要求1所述的微電網平滑風力發電出力的方法，其特征在于:所述的步驟4)中平滑風力發電的多余出力的具體步驟如下: a.設定閾值a、c和e，使距離風力發電出力需求值X的距離分為4個區域，X<a<c<e,其中閾值a為微電網中主控裝置的當前發電出力減去主控裝置的最小發電出力，閾值c和e都是風力發電的出力值，c和e可根據實際情況設定； b.判斷微電網風力發電的實際出力P所處的區域，當風力發電的實際出力P大于微電網對風力發電需求值X小于閾值a時，調節微電網的主控設備吸收多余出力，以平滑風力發電出力，當風力發電的實際出力P大于閾值a小于閾值c時，將微電網中的卸荷電阻或者備用消納負荷投入使用，以平滑風力發電出力，當風力發電的實際出力P大于閾值c而小于閾值e時,減小風力發電系統的風力發電功率，以平滑風力發電出力，當風力發電的實際出力P大于閾值e時，將微電網中的風力發電系統緊急停機或者直接切除風力發電系統，用于平滑風力發電出力。
3.根據權利要求1所述的微電網平滑風力發電出力的方法，其特征在于:所述步驟5)中平滑風力發電缺額出力的具體步驟如下: A.設定閾值b、d和f，使距離風力發電出力需求值X的距離分為4個區域，f〈d〈b〈X，閾值b為微電網中主控裝置的當前發電出力減去主控裝置的最大發電出力，閾值d和f都是風力發電的出力值，d和f可根據實際情況設定； B.判斷微電網風力發電的實際出力P所處的區域,當風力發電的實際出力P大于閾值b小于微電網對風力發電需求值X時，調節微電網的主控設備來補充缺額處理，當風力發電的實際出力P大于閾值d而小于閾值b時，切除微電網中的卸荷電阻或者備用消納負荷，當風力發電的實際出力P大于閾值f而小于閾值d時，調整風力發電最大功率跟蹤方式，當風力發電的實際出 力P小于閾值f時，切除微電網部分非重要負荷。
【文檔編號】H02J3/24GK103457280SQ201310344704
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月8日 優先權日:2013年8月8日
【發明者】李富生 申請人:許繼集團有限公司, 許繼電氣股份有限公司, 許昌許繼軟件技術有限公司