一種具有天氣預測的光伏發電微電網的綜合協調控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力系統領域，具體涉及一種具有天氣預測的光伏發電微電網的綜合協調控制方法。
【背景技術】
[0002]微電網是一種由分布式發電、儲能和負荷共同組成的小型低壓系統。微電網內部電源以清潔能源為主，主要由電力電子設備實現電能的變換。微電網克服分布式電源隨機性和間歇性的缺點，合理有效地利用分布式電源。提高能源利用率，優化能源結構，減小環境污染;解決偏遠農村地區的供電難題，減小大電網輸送容量，避免線路擁塞，降低線損，減少輸配電線路投資;提高供電的安全性和可靠性，增強電網應對災變的能力，當大電網發生失步、低壓、振蕩等異常情況時，微電網能夠迅速從并網點斷開轉為孤網運行，保證其內部負荷的供電不受影響，提高對內部負荷供電的可靠性。
[0003]當前，微電網的研究與發展尚未成熟，在技術和政策領域均有眾多問題需要解決。其中包括電能質量問題，如:電壓偏差、頻率偏差、諧波、電壓波動和閃變等;還有協調控制策略和對主網保護的影響等問題。現有的對微電網的電壓進行穩定控制的協調控制主要是以直流為控制電流，通過直流母線對負荷進行配電，而目前絕大多數的家用電器都是以交流為主，這樣的配電方式不僅會使逆變器等電力電子器件增多增加成本和調控難度，而且電力電子器件產生的諧波會讓電器設備使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀。
[0004]由于天氣的時變性會對發電量造成不同的影響，雖然目前已經提出幾種解決辦法，但現有的協調控制易產生諧波污染，也會產生孤島效應。這不僅影響了電能質量，而且對用電設備帶來破壞，甚至危害電力維修人員的生命安全，加之許多解決方法都放棄了保障對用戶供電充足，讓用戶的用電受到極大的時間限制，極大程度上干擾了用戶的用電體驗，給微電網的推廣造成很大的麻煩。
【發明內容】
[0005]為了確保對用戶供電充足，減少諧波污染，消除微電網孤島效應，克服已有光伏發電微電網運行時穩定性較差的不足。本發明提供一種具有天氣預測的光伏發電微電網的綜合協調控制方法，通過綜合運用天氣判別與預測、電源調度、儲能裝置調度，讓光伏發電微電網在天氣判別與預測的條件下提前做好調節準備，提高系統應對不同情況切換模式的速度，減少系統誤操作率。從而保障了電能質量與供電可靠性，讓用戶的負荷穩定運行。
[0006]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0007]—種具有天氣預測的光伏發電微電網的綜合協調控制方法，所述具有天氣預測的光伏發電微電網包括DC/AC逆變器、光伏陣列及雙向DC/AC變換器、斷路器、負荷及交流母線、儲能電池、協調控制器、連接協調控制器與變換器和斷路器的控制網絡、電力調度中心以及天氣預測模塊。
[0008]將天氣預測出的天氣分為兩大類，即陽光充足和陽光不足。
[0009]陽光充足只有晴天而且時間段還要處于白天，而這個時段的陽光強度可能是改變的，把它分為以下三個時段:
[0010]Xl時段:為陽光逐漸變強(基本是在早上)，及發電量不斷增大；
[0011]X2時段:為陽光強度基本不變(基本是在中午)，及發電量達到最大值；
[0012]X3時段:為陽光逐漸變若(基本是在下午)，及發電量不斷減少。
[0013]而陽光不足包括陰天，雨天，雪天，大霧天氣以及晴天的黑夜這段時間等等。
[0014]本發明以確保對用戶供電充足為前提，即不限制用戶用電，滿足用戶用電需求。本發明基于對發電量與用電量進行實時比較，然后進行實時調節，保證供電穩定。把發電量與用電量的比較分為3類，A類為發電大于用電；B類為發電等于用電；C類為發電小于用電。而這3類包含以下5種運行模式:
[0015]Al.閉合KF2，光伏發電向負荷供電，并通過對光伏組件列陣與逆變器的調節來調控輸出功率大小，從而控制交流母線的電壓，保證電壓平衡穩定。
[0016]A2.閉合KF2，KF3，這時雙向DC/AC處于整流狀態。光伏發電向負荷供電，并并把除了向負荷供電外多余發的電存儲到儲能電池中。
[0017]B1.閉合KF2，光伏發電僅向負荷供電。
[0018]Cl.閉合KF2，KF4，這時雙向DC/AC處于逆變狀態。光伏發電和蓄電池共同向負荷供電。
[0019]C2.閉合KF1，KF3，這時雙向DC/AC處于整流狀態。光伏發電給蓄電池充電，而電網給負荷供電。
[0020]因為微電網發電的接入會使配電網的配電變壓器或者電纜線路等設備在發電不足時閑置，這些設備就成了備用設備，導致配電網成本增加，電網企業效益下降；而且給電網送電會對電網造成諧波污染；當電網故障時，系統不及時斷開并網開關，還會產生孤島效應，損害公眾和電力公司維修人員的安全和供電的質量。Al模式不給配電網送電，減少了電網企業成本，提高效益，減小諧波對電網的污染，消除孤島效應。C2模式把配電網和儲能、發電系統分開，減少了逆變器等電力電子產生的諧波污染，保證配電網的電能質量。
[0021]當發電量大于用電量，而且儲能充足，則系統在Al模式下運行；當發電量大于用電量，但儲能不足，則運行A2模式。當發電等于用電，運行BI模式。當發電小于用電，儲能充足，運行于Cl模式；當發電量小于用電且儲能不足。則運行于C2模式。
[0022]本發明的協調控制是基于發電量與用電量的比較來進行實時調控的，結合儲能電池的情況與天氣情況一起對系統的運行進行控制，保證用戶用電穩定，安全，與節約。
[0023]本系統通過控制網絡對發電量，用電量，儲能情況的采集傳入電力調度中心與天氣預測的結果進行綜合協調，算出運行模式，并通過協調控制器對系統進行調控。
[0024]本發明的主要特點是:在確保對用戶供電充足的條件下，采用可再生能源光伏來發電，通過對光伏發電，配電網，儲能電池，雙向逆變器，負荷和天氣的采集與調控。當用電量不變，通過對天氣的判別與預測的分析，可以提前做好調節準備；當用電量改變，通過發電量與用電量的比較來進行實時調控，以保障用戶用電的穩定，而且對光伏發的電在最大程度上進行利用，節約而且環保。從而解決了分布式電源間歇性、不可控性、不穩定性等問題，而且解決了用戶在光伏發電不足，儲能不足情況下供電不足的問題，保證了用戶的用電體驗。
【附圖說明】
[0025]圖1是光伏發電微電網的結構示意圖；
[0026]圖2是對天氣進行分類判別劃分時段的流程圖；
[0027]圖3是光伏發電微電網與天氣結合的綜合協調控制方法流程圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發明作進一步描述。
[0029]參照圖2所示，首先對系統進行初始化，然后對此時的天氣進行判別并進行預測，若此時天氣為晴天且時段為白天，則陽光充足，有較大的發電量。早晨的發電量會逐漸增大;而到了中午，發電量到達最大而且基本不變;到了下午，發電量就會逐漸減小，從而對應著三個時段，Xl時段，X2時段，X3時段。若此時的天氣為陰天，雨天，雪天，霧天等等，陽光則為不足，那發電量基本為O。
[0030]參照圖1，圖2和圖3，可以把發電量與用電量的比較分為3類，A類為發電大于用電；B類為發電等于用電;C類為發電小于用電。而這3類包含以下5種運行模式:
[0031 ] Al.閉合KF2，光伏發電向負荷供電，并通過對光伏組件列陣與逆變器的調節來調控輸出功率大小，從而控制交流母線的電壓，保證電壓平衡穩定。
[0032]A2.閉合KF2，KF3，這時雙向DC/AC處于整流狀態。光伏發電向負荷供電，并把除了向負荷供電外多余發的電存儲到儲能電池中。
[0033]B1.閉合KF2，光伏發電僅向負荷供電。
[0034]Cl.閉合KF2，KF4，這時雙向DC/AC處于逆變狀態。光伏發電和蓄電池共同向負荷供電。
[0035]C2.閉合KF1，KF3，這時雙向DC/AC處于整流狀態。光伏發電給蓄電池充電，而電網給負荷供電。
[0036]本實施例的光伏發電微電網系統協調控制方法，具體包括如下步驟:
[0037]步驟1:開始，進行整個系統的初始化工作。
[0038]步驟2:判斷陽光是否充足，如果充足，轉步驟3 ο否則，轉步驟24。
[0039]步驟3:判斷發電量是否等于用電量，如果不等于轉步驟4。否則，轉步驟13。
[0040]步驟4:判斷發電量是否大于用電量，如果大于轉步驟5。否則，轉步驟16。
[0041 ] 步驟5:判斷儲能是否充足，如果充足轉步驟6。否則，轉步驟10。
[0042]步驟6:系統進行Al模式運行。
[0043]步驟7:系統在運行同時，判斷是否處于Xl時段，