[发明专利]一种允许直供电源计划性减供的储能微网主动控制方法

摘要

本发明公开了一种允许直供电源计划性减供的储能微网主动控制方法，它以实现储配一体化设计微型配电网控制方法的主动型微电网系统为核心控制对象，在借助110kV、10kV和400V等三级电网实现负荷直供的配电网系统环境下，统一管理110kV含微网供电节点内的大容量储能阵列的充、放电，实现配电网注入功率的主动调节，在全部或部分供电节点主变压器及储能容量足够的前提下，实现对直供负荷减少电力供应的计划出力曲线的跟踪调度。本发明能在最大限度保证直供负荷供电可靠性的前提下，实现直供电源在对外发电量和直供电量上的智能分配，同时减少不必要功率互济，降低网损，并同时延长所有供电节点在受减供计划影响时可靠供电的时间。

主权项

1.一种允许直供电源计划性减供的储能微网主动控制方法，其特征在于：其工作依赖的配电网环境包括一个110kV交流网(1)，所述110kV交流网(1)通过一个直供电源(2)与输电网(3)连接，所述110kV交流网(1)上连接有若干个常规110kV供电节点(4)和若干个110kV含微网供电节点(5)；所述110kV含微网供电节点(5)中包含有一个10kV交流网(6)、一个主变压器(7)以及若干个连接在所述10kV交流网(6)上的400V无源配电节点(8)和若干个连接在所述10kV交流网(6)上的400V储配一体化设计微网供电节点(9)，所述10kV交流网(6)通过所述主变压器(7)与所述110kV交流网(1)连接；所述400V储配一体化设计微网供电节点(9)中包含有一个第一400V交流网(10)、一个第一变压器(11)、储能阵列(12)、分布式发电单元(13)、第一常规负荷(14)和第一可调节负荷(15)，所述第一400V交流网(10)通过所述第一变压器(11)与所述10kV交流网(6)连接，所述储能阵列(12)、所述分布式发电单元(13)通过PCS(20)连接在所述第一400V交流网(10)上、所述第一常规负荷(14)和所述第一可调节负荷(15)分别直接连接在所述第一400V交流网(10)上；所述400V无源配电节点(8)中包含有一个第二400V交流网(16)、一个第二变压器(17)、第二常规负荷(18)和第二可调节负荷(19)，所述第二400V交流网(16)通过所述第二变压器(17)与所述10kV交流网(6)连接，所述第二常规负荷(18)和所述第二可调节负荷(19)分别连接在所述第二400V交流网(16)上；该方法的具体过程如下：1)1项直供负荷减供计划由减供开始时间、减供持续时间、减供期平均供电功率组成，直供负荷减供计划由所述直供电源(2)的运营方提出，并由包括所述110kV含微网供电节点(5)在内的配电运营方执行；多项直供负荷减供计划的执行时段不得重叠；2)所述直供电源(2)的运营方在制定直供负荷减供计划前，应先确定减供开始时间、减供持续时间TPR及减供期平均供电功率PPR，可供选择的TPR和PPR组合的获取方法如下：2.1)预测从减供开始时间t1起到减供期任意时刻t2止的配电网系统中各个供电节点的净负荷曲线Lnet.i(t)；各个供电节点任何瞬时的净负荷为所述第一常规负荷(14)的功率与所述分布式发电单元(13)的功率之差；2.2)对每个供电节点，计算从减供开始时间t₁起到减供期任意时刻t₂止的各个供电节点的预测用电量曲线以及所述储能阵列(12)的最大可用电量E_bpos.i＝E_b.i(t₁)‑E_bmin，i；其中，E_b.i(t₁)表示t1时刻节点i的储能阵列的存储电量，E_bmin，i表示节点i的储能阵列的最小电量允许值；2.3)对每个供电节点，计算从减供开始时间t1起到减供期任意时刻t2止的所述储能阵列(12)的剩余可用电量Ebremain,i＝Ebpos.i·ηb，i‑Eest.i(t2)；其中，ηb，i为该储能阵列的放电效率；2.4)对Ebremain.i为正数的供电节点累加其剩余可用电量并记作Ebsuf；对Ebremain.i为负数的节点累加其剩余可用电量并记作Ebreq；2.5)所述直供电源(2)需在减供开始时间t₁起到减供期任意时刻t₂止，向直供负荷所在配电网注入的最小电量其中，η_tm为微网间功率互济的平均效率，η_t为直供电源供电的平均效率；当E_inj小于0，强行设定E_inj为0；因此减供期持续时间T_PR为t₂‑t₁；减供期直供电源向配电网系统供电的减供期平均供电功率P_PR为E_inj/T_PR；3)当在可选的TPR和PPR组合中选择1项作为默认设定值后，对TPR的适当减少，以及对PPR的适当增加，不会影响直供负荷减供计划的合理性；相反，在该默认设定值基础上对TPR进行增加，或对PPR进行降低，可能危及直供负荷的供电可靠性；4)受1项直供负荷减供计划影响时，定义此时配电网系统的运行状态为供电受限状态，反之为供电不受限状态；当配电网系统处于供电受限状态时，所述400V储配一体化设计微网节点(9)和所述400V无源配电节点(8)中的可调节负荷均为禁用、切除或减少出力到0的状态；当配电网系统处于供电受限状态时，所述400V储配一体化设计微网节点(9)按照以下步骤进行储能充、放电调度：4.1)预测下一时刻配电网系统中各供电节点的净负荷Lnet.i，以及该供电节点中所述储能阵列(12)的最大出力Pbmax，i；计算该供电节点的不平衡功率Punbalance.i＝Pbmax.i‑Lnet.i；如果不平衡功率Punbalance.i于该供电节点主变压器最大容量PT.i的相反数，设定Punbalance.i＝‑PT.i；如果不平衡功率Punbalance.i大于该供电节点主变压器最大容量PT.i，设定Punbalance.i＝PT.i；下一时刻与当前时刻相差Δt时间；4.2)对不平衡功率Punbalance.i为非负数的供电节点，累加其不平衡功率并记作Psuf；对不平衡功率Punbalance.i为负数的供电节点，累加其不平衡功率并记作Preq；4.3)为满足直供负荷下一时刻预测的用电需求，直供电源需向直供负荷所在配电网注入的最小功率Pinj＝(‑Psuf·ηtm‑Preq)/ηt；定义总功率缺额Pex＝Pinj‑PPR；4.4)若总功率缺额Pex不小于0，则各供电节点的所述储能阵列(12)均设定为按最大出力放电；若总功率缺额Pex小于0，则各个供电节点的所述储能阵列(12)的功率Pb.i可适当减少，所述储能阵列(12)的功率Pb.i的初始值通过以下功率分配计算方法确定，该功率分配计算方法包括等比例分配方法，即将Pb.i设定为Pbmax.i+Pex·Pbmax.i/∑iPbmax.i；Pb.i大于0表示放电，Pb.i小于0表示充电；各供电节点的所述储能阵列(12)根据设定值及实际电量情况决定最终充、放电功率，其原则是满足所述储能阵列(12)电量上下限约束条件下尽可能接近Pb.i设定值；4.5)若总功率缺额Pex小于0，且在所述储能阵列(12)的功率Pb.i的初始值设定下直供电源向直供负荷所在配电网注入的实际功率Preal_inj不等于PPR时，采用包括基于线性比例积分器的、以PPR为参考值、以Preal_inj为待控值的反馈控制方法来取得合适的参考值Pex.ref以替换第4.4)步功率分配计算方法中的Pex，迭代完成跟踪锁定PPR的功率精确控制；4.6)在设定的一段时间ΔT以内，直供电源向直供负荷所在配电网注入的实际电量与PPR·ΔT之差如果大于设定的正数Ethres，则反映出直供负荷所在的配电网系统的储能总体放电能力趋于紧张，应向负责减供计划制定的调度方提示上述告警信息；调度方可以调整Ethres的设定值以控制告警的灵敏程度；调度方在收到后可决定是否终止或改变直供负荷减供计划。∑∈SPbmax.i