[发明专利]一种基于分布式发电的智能微电网系统功率协调控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能微电网控制与应用的技术领域，特别是涉及基于分布式发电的智能微电网系统功率协调控制方法。

背景技术

随着社会的进步及科学技术的日新月异，电力作为一种最为便捷清洁的能源成为人们利用能源的主要方式。然而全球电能消耗量不断增加的同时，也引发了化石能源日渐枯竭、环境生态恶化等一系列的问题。近年来的世界能源危机以及接连发生的大面积停电事故，使传统供能模式和电力网络的种种弊端暴露无遗，电力技术及建设模式急需改进。所以大力开发利用新能源已成为世界各国解决化石能源日渐枯竭、应对环境生态恶化、满足不断增长的能源需求的战略选择。从美国最先提出的智能电网开始，再到现在的微电网技术，电力革命的大幕被拉开。

智能微电网是将可再生能源发电技术、能源管理系统和输配电基础设施高度集成的新型电网，它具有提高能源效率、提高供电的安全性和可靠性、减少电网的电能损耗、保护环境的作用。一直以来，我国新能源发展走的便是集中开发和分散利用相结合的路线：在输电网侧，新能源接入以大规模集中式并网为主，通过以特高压为核心的坚强电网实现跨地区的清洁能源输送；在配电网侧，新能源以分散方式、小容量接入电网，通过智能微电网实现就地消纳。在我国，新能源的开发利用也是解决边远地区农牧民用电、促进农村经济社会发展的一项重要举措。与新能源大规模集中并网方式相比，智能微电网的应用可以弥补大电网安全稳定性的不足，通过合理的规划和管理还可以提高电网的供电可靠性，降低电网的损耗。同时，中国幅员辽阔，有着广袤的土地，有着丰富的风能、太阳能等分布式可再生能源，都是可以“就地取材”的清洁高效的新能源。以风力发电、太阳能光伏发电为代表的新能源发电的开发利用不仅可以有效缓解部分地区电力供给不足的局面，同时也能够解决化石能源枯竭以及 环境污染、气候变化等问题。

而风电和太阳能发电区别于传统发电的一个重要特征在于它的随机波动性以及地理分布性。由于产生电力的一次能源来自于自然界空气的流动和太阳光的辐射，不仅不可储存，而且受到季节、气候和时空等的影响，具有很强的随机波动性、间歇性及地理分布性。智能微电网的发电部分采用风能与太阳能互补的方式发电可以平抑新能源电力的随机波动性、间歇性；分布式预测控制可以在满足风力和光伏两子系统的地理分布性的同时，减轻整个系统的计算负担，使系统运行更快速且更具实用价值；储能部分通过使用蓄电池也可以调节、优化新能源电力波动、削峰填谷。在本系统中，风能和太阳能的优缺点正好能够互补，使得风光互补系统更加具有现实性和优势。同时，风力发电子系统和光伏发电子系统是两个地理上分开的子系统，但目前常规风光互补发电系统的控制方法多数基于集中式控制，显然这使风光互补系统仍然存在着不足；而独立的风能或太阳能等新能源发电又会导致输出功率波动大，存在峰谷现象明显、输出功率与外界负荷不匹配、风光互补发电电流突变、蓄电池频繁充放电等问题。

因此希望有一种基于分布式发电的智能微电网系统功率协调控制方法可以解决现有技术的上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于分布式发电的智能微电网系统功率协调控制方法来解决现有技术中存在的上述问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于分布式发电的智能微电网系统功率协调控制方法，所述微电网系统功率协调控制方法包括以下步骤：

步骤1：根据智能微电网的工作原理分别建立风力发电子系统、光伏发电子系统和蓄电池储能子系统的数学模型，以风力发电子系统、光伏发电子系统和蓄电池储能子系统的数学模型建立智能微电网系统的数学模型；

步骤2：基于风力发电为主、光伏发电为辅和蓄电池为补充的控制目标的目标函数，设计上层分布式模型预测控制器，上层分布式模型预测控制器分开控制地理呈现分布式的风力发电子系统、光伏发电子系统和蓄电池储能子系统， 风力发电子系统、光伏发电子系统和蓄电池储能子系统通过上层分布式模型预测控制器相互交互并传递所需信息，从而有效的合理协调和分配风力发电子系统、光伏发电子系统和蓄电池储能子系统的输出功率，并将输出功率传递至下层滑模变结构子控制器；

步骤3：根据步骤1所建立的风力发电子系统的数学模型及步骤2中上层分布式预测控制器分配的输出功率分别设计第一滑模变结构控制器和第二滑模变结构控制器，第一滑模变结构控制器使风力发电子系统在风力充足的情况下功率输出跟踪给定值，第二滑模变结构控制器使风力发电子系统在风力不足的情况下处于最佳叶尖速比，并以最大输出功率运行；