[发明专利]可再生能源驱动的发电单元的控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统、电力传动及自动控制技术领域，具体设计一种电网中可再生能源驱动的发电单元及其功率控制方法。

背景技术

随着能源越来越紧缺，当前电网中越来越多的包括利用风能、太阳能等可再生能源发电的支路。微电网是一种主要由分布式发电单元和负载组成的小型发电、配电和用电系统。微电网能够实现自我控制、自我保护和自我管理，可以与外部电网并网运行，也可以单独运行。微电网中的发电单元获取能量的方式有多种类型，可以采用风能、太阳能等间歇式可再生能源驱动，还可以采用煤、水电等传统能源驱动。由于风能和太阳能等间歇式能源受时间、天气和环境的影响较大，导致间歇式能源输出功率不稳定、波动性强，为了保证微电网安全稳定的运行，需要使得微电网中的发电单元输出稳定的电压和频率，从而输出稳定的无功功率和有功功率。

中国专利公布号CN102244498A公开了一种微电网中的发电单元，包括能量捕获设备、充电控制器、能量储存模块、发电单元驱动器、交流电动机和同步发电机，通过控制调节电动机和同步发电机的转速从而到达调节发电单元输出有功功率的目的，通过控制调节同步发电机的励磁电压，保证微电网的电压稳定。

在实际的微电网中，微电网一般包括一个或多个发电单元支路，因此需要该一个或多个发电单元支路在运行中使得微电网在保证电力供应的同时，其电压和频率能够保持稳定，并能兼顾使得微电网整体运行效率最高或损耗最低。

发明内容

为实现上述目的，本发明的一个实施例提出了一种电网中由可再生能源驱动的发电单元的功率控制方法，包括如下步骤：

（a）依据发电单元中的储能装置的可用容量值、发电单元的发电效率曲线、发电单元的当前有功功率值、发电单元的当前无功功率值、电网的电压幅值和电网的频率计算得到发电单元的有功功率参考值和无功功率参考值；

（b）依据频率额定值、发电单元的有功功率额定值、发电单元的当前有功功率值和有功功率参考值计算得到速度参考值或转矩参考值，并依据所述速度参考值或转矩参考值调节所述发电单元中同步发电机的转速，同时依据电压额定值、发电单元的无功功率额定值、发电单元的当前无功功率值和无功功率参考值计算得到电压参考值，并依据所述电压参考值调节所述同步发电机的输出电压幅值。

本发明的发电单元的控制方法，能够单独的控制发电单元的有功功率输出和无功功率输出，并且能够使得发电单元的有功功率和无功功率输出稳定。

优选的，在步骤（b）中，还包括依据储能装置的电压值、储能装置的电流值和储能装置的可用容量初始值计算得到储能装置的当前可用容量值。

优选的，在步骤（b）中，依据发电单元的有功功率额定值和发电单元的当前有功功率值的偏差得到一次频率偏差值，依据接收的有功功率参考值和有功功率额定值的偏差得到二次频率偏差值，将频率额定值与得到的一次频率偏差值和二次频率偏差值通过求和计算得到速度参考值或转矩参考值；同时依据发电单元的无功功率额定值和发电单元的当前无功功率值的偏差得到第一电压偏差值，依据接收的无功功率参考值和无功功率额定值的偏差得到第二电压偏差值，将电压额定值与得到的第一电压偏差值和第二电压偏差值通过求和计算得到电压参考值。

优选的，在步骤（a）中，依据所述储能装置的当前可用容量值以及接收电网中的能量获取装置的输出功率预测值，通过输出功率限幅计算得到所述发电单元的有功功率上限值和有功功率下限值；依据所述发电单元的有功功率上限值和有功功率下限值以及发电单元的发电效率曲线生成所述电网运行效率最大的目标函数，或当所述电网还包括传统发电支路时，依据所述发电单元的有功功率上限值和有功功率下限值、发电单元的发电效率曲线和所述传统发电支路的发电效率曲线生成所述电网运行效率最大的目标函数。更优选的，可以依据发电单元的当前有功功率值、发电单元的当前无功功率值、电网的电压幅值和电网的频率以及电网中的负荷预测值，基于所述电网运行效率最大的目标函数得到发电单元的有功功率参考值和无功功率参考值。可以通过多种现有算法，例如遗传算法，神经网络算法和模糊控制算法等，得到有功功率参考值和无功功率参考值。从而使得发电单元的运行效率最高，或损耗最低。

本发明的一个实施例还提供了一种微电网中可再生能源驱动的发电单元的控制装置，该控制装置包括中央控制器，其用于依据发电单元中的储能装置的可用容量值、发电单元的发电效率曲线、发电单元的当前有功功率值、发电单元的当前无功功率值、电网的电压幅值和电网的频率计算得到发电单元的有功功率参考值和无功功率参考值；