[发明专利]控制微电网的方法

说明书

本发明涉及一种用于控制微电网的方法，所述微电网具有分布式可再生能量资源的至少一个可再生能源工厂和分布式不可再生能量资源的至少一个发电机工厂，其中，每个工厂具有本地控制器。所述方法包括：向每个本地控制器提供每个工厂的类型和大小；在每个本地控制器，测量频率并且基于测量到的频率估计所需的总的功率负载；本地可再生能源控制器在供应的功率降至低于所估计的功率负载时，减小供应功率的频率，并且在供应的功率超过所估计的功率负载时，增加所述频率；所述本地发电机控制器响应于检测到频率的减小，增加功率供应，并且响应于检测到频率增加，减小通功率供应。

技术领域

本发明涉及用于产生并分配电力的微电网领域。更具体地，本发明涉及用于提供对分布式能量资源的控制的方法以及分布式能量资源系统。

背景技术

微电网通常是用于在隔离且远离大型电能产生中心的地区中产生并分配电力的本地电网。隔离地区是例如岛屿、山区或沙漠区域。当连接到广泛配电网(widedistribution grid)的建筑物、社区、校园或其它实体希望以不同方式管理其能量的产生并增加其恢复能力时，微电网原理也适用。

微电网由各种能量资源组成，这些能量资源在空间上分布并与主电网断开。这种微电网被设置为能量供应的自治孤岛。这些分布式资源可以包括可再生能量资源，诸如光伏电池、太阳能电池板和风力涡轮机。它们还可以包括发动机-发电机能量资源，诸如燃料消耗发动机或涡轮机。并且它们可以包括用于本地存储能量的能量存储设施，其可以包括诸如电池之类的化学类型存储装置或者诸如飞轮之类的机械类型存储装置。

微电网的主要优点是它们自治操作，即，以孤岛模式操作，而无需连接到公共电网，并且位于消耗区域(负载)附近。因此，长距离配电网固有的损失是有限的。

微电网的能量自治由各种类型的电源提供，其中发电机组起着重要作用，其也可以被称为同步电源。具体地，从经济角度来看，发电机组代表小的初始投资并且提供足够灵活的发电以吸收高峰时段的消耗峰值。但是，它们的操作需要大量的柴油燃料，因此增加了能量消耗并且增加了大气污染。

在微电网中，可再生能量资源的逆变器可以被设置为虚拟发电机组。由于传统的发动机供电的发电机同步运行以提供恒定频率的能量供应，因此通过控制可再生能量逆变器以模拟传统同步发电机的特点和行为来缓和(alleviate)将可再生能量资源集成到相同的(微)电网。为了进一步提高可再生能源的渗透程度，美国专利申请2017/0235322A1描述了用于控制虚拟发电机组以改善由可再生能源组(set)产生的电功率与负载消耗的电功率之间的匹配、同时避免对微电网的稳定性产生负面影响的方法。此外，美国专利申请2017/0187188A1描述了通过调节下垂(droop)控制特点来协调可再生能量资源与同步发动机能量资源之间的能量产生的方法。

这些方法允许可再生能源工厂(即，可再生能量资源的工厂)成为电网形成(grid-forming)。成为电网形成被理解为意味着产生具有良好定义的频率和振幅(其或者恒定或者遵循下垂曲线)的AC电压。

在图1中示意性地示出了微电网的说明性示例。微电网可以在功能上被拆分成资源平面、网络平面和控制平面。资源平面包括分布式的可再生能量资源、发电机和存储资源。进而，每种不同类型的能量资源可以在不同的工厂(诸如可再生能源工厂、发电机组工厂和存储工厂)被共同地组织。网络平面包括分配网络和向其供应能量的负载。控制平面包括用于每个能量资源类型的工厂的本地控制器和用于集中控制不同的能量工厂之间的协调的整体微电网中央控制器。允许可再生能源组成为电网形成的上述方法由微电网的本地设定控制器和中央控制器实现。

但是，在这种微电网设置中，分布式资源组的本地控制器之间以及本地控制器与中央控制器之间的通信可能并不总是可用、可靠的或可能的，无论是否是暂时的。这种受阻碍或缺乏的通信影响微电网内的操作控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种以分散方式控制微电网的方法。