[发明专利]适用于含柴储孤立微电网的频率分层协调控制方法

摘要

一种适用于含柴储孤立微电网的频率分层协调控制方法，频率控制系统由中央决策层和就地决策层组成，实现系统的一次调频和二次调频功能，一次调频由就地决策层的柴油发电机作为主调节单元，中央决策层中设置死区的PI控制器和就地决策层的分布式储能组成辅助一次调频单元，两个层级相互协调配合完成对频率的一次调节。当频率稳定于辅助一次调频死区上限或下限时，启动二次调频功能；二次调频由中央决策层二次调频模块和就地决策层的微源协调配合完成，通过重新设置分布式储能的有功参考值、调整新能源出力、启停柴油发电机、负荷控制等方式，调整柴油发电机的旋转备用或调峰备用，使系统频率恢复至额定频率运行。本发明可以充分协调利用不同微源的响应特性对系统频率进行调节，实现对孤立微电网简单、快捷的稳定控制，具有较强的鲁棒性和灵活性，能够满足孤立微电网系统长期安全稳定运行的需要。

主权项

1.一种适用于含柴储孤立微电网的频率分层协调控制方法，其特征是：频率控制系统由中央决策层和就地决策层组成，通过微源间的相互协调控制，实现系统的一次调频和二次调频功能，其特征在于：一次调频由柴油发电机、中央决策层和储能配合完成，当系统功率波动在柴油发电机的备用区间内时，重新稳定后功率波动由柴油发电机承担，系统频率恢复至额定值50Hz；系统功率波动超出柴油发电机旋转备用时，系统功率波动与旋转备用限值之间的功率缺额由中央决策层分配给储能承担，系统频率稳定于中央决策层一次调频死区下限；系统功率波动超出柴油发电机调峰备用时，系统功率波动与调峰备用限值的功率差值由中央决策层分配给储能承担，系统频率稳定于中央决策层一次调频死区上限，中央决策层辅助一次调频方法如下：第一步：检测系统频率，当测量频率值越出辅助一次调频死区时，启动中央决策层一次调频功能，死区设置的原则是与柴油发电机的频率调节特性相配合，并避免储能有功参考值的频繁调节，中央决策层一次调频死区设置的推荐值为49.5Hz-50.5Hz，可以根据柴油发电机和负荷的综合频率特性对死区范围进行调整；第二步：频率波动Δf通过PI控制器进行调节，将微网频率采样值与频率额定值50Hz做差后经低通滤波器，然后分别送入正偏差控制通道和负偏差控制通道，在正、负偏差控制通道中与频率调节死区做差后送入PI控制器，PI控制器输出进行功率限幅后，最终将正偏差通道和负偏差通道输出加和后作为储能系统有功参考变化值P_f；第三步：检测储能SOC，设N台储能运行于允许的SOC区间内，将P_f按照下列原则分配至N台储能，作为储能下一时刻有功参考值的变化值ΔP_i(t+1)：取+；P_f＜0，取下一时刻第i台储能参考值P_i(t+1)＝P_i(t)+ΔP_i(t+1)；第四步：检查储能新的有功参考值P_i(t+1)是否超过储能限值，如果有M台储能功率越限，则将储能有功参考值按照限值设置，设N＝N-M,P_f＝P_f-M台储能有功变化值之和,返回第三步；否则，转到第四步；第五步将储能新的有功参考值下达至相应的PCS，储能输出功率跟随新的有功参考值变化；上述步骤中，P_f为储能系统有功变化值的总和，N为运行于SOC允许区间内的储能数，S_i额定为第i台储能PCS的额定视在功率，P_i(t+1)为第i台储能在t+1时刻恒P-Q控制模式中的有功参考值，充电功率取负值，放电功率取正值。