发明专利｜南瑞继保提出的一种大容量离网型微电网混合调频方法

摘要：本发明公开了一种大容量离网型微电网混合调频方法：将储能配置为电压频率型(VF)储能和功率型(PQ)储能两部分;协调控制器采集系统频率，并通过快速总线与储能通讯;判断系统频率位于何区间，根据不同区间给出控制策略;并通过PQ储能电源转移储能电源出力。本发明的控制方法能够合理分配储能出力，PQ储能电源在正常情况可以用于产生经济效益，在VF储能电源接近满功率运行情况时可以用于维持系统的稳定;并能优化VF储能电源的工作环境，防止因电量异常导致VF电源停止工作;在维持离网微电网系统经济效益的情况下，提高系统的稳定性，适合实际工程应用。

申请人：南京南瑞继保电气有限公司;南京南瑞继保工程技术有限公司

发明人：徐光福; 陈俊; 朱皓斌; 侯炜; 王万纯; 魏阳; 王晨

技术领域

本发明属于微电网技术领域，具体涉及一种大容量离网型微电网混合调频方法。

背景技术

大容量离网型微电网往往配置较大容量的储能，需要配置多台储能变流器PCS，故存在多PCS并列运行的情况。若所有PCS均采用VF运行模式，控制参数整定越发困难，越易导致弱阻尼，从而引起多机系统振荡，因此对系统稳定运行存在隐患。同时，离网型微网的控制目标为在确保系统稳定性的前提下提高经济性，而VF储能无法产生直接的经济效益，因此，大容量离网型微电网往往配置一部分储能运行于PQ模式，另一部分运行于VF模式。

上述配置方案的问题是，在投资成本不变的情况下，VF储能电源容量被压缩，在应对一些大的负荷扰动时VF电源出力可能超过额定功率，导致VF电源的控制环节饱和，引起系统电压频率大幅振荡，进而引发PCS的电压频率保护动作，最终导致系统崩溃。同时，若系统投入一个稳定的大负荷，则VF电源长期出力用以给该负荷供电，引起VF电源电量持续下降，最终导致VF电源因电量低而停止工作，系统崩溃。

中国专利申请号CN201310346399.4，申请日2013年8月9日，公开号CN103414186A，公开日2013年11月27日，发明名称为一种微网离网模式下基于逆变器的分布式调频方法，本发明公开了一种微网离网模式下利用发电和储能系统逆变器分布式调频方法，当微网处于离网模式时，微网中各个发电系统和储能系统的逆变器的输出功率随系统频率变化而变化，从而保证离网运行的微网系统的频率偏差在可接受的范围内。该发明中储能系统用于系统调频，但是未考虑储能的经济效益。

中国专利申请号CN201410608218 .5 ， 申请日2014年11 月03日 ， 公开号CN104300583B，公开日2016年08月31日，发明名称为一种计及设备调节响应特性的微网频率控制方法了一种计及设备调节响应特性的微网频率控制方法，微网在离网运行过程中，储能蓄电池、柴油发电机、能量管理系统及微网稳定控制装置测量单元同步检测系统频率，并进行判断其偏差是否越限，如果系统频率的偏差超过定值，蓄能电池将进行充/放电，实现微网一次调频，稳定系统频率，能量管理系统将同步监测储能电池的放电时间，当储能电池持续放电时间超出定值，能量管理系统输出功率调节指令给柴油发电机，调整其功率输出，实现微网二次调频，当微网频率偏差持续时间超过定值时，微网稳定控制装置将启动切负荷或风机、柴油发电机逻辑，直到微网频率恢复正常。该发明采用判断放电时间的方法并不合理，因为放电时间并不能代表放电功率，可能导致二次调节设备频繁启动，不利于提高系统的经济性。

综上所述，需要提出一种新的微网频率控制方法，能够在维持系统稳定性的前提下提高经济效益。

发明专利要点简析：

1 .一种大容量离网型微电网混合调频方法，其特征在于，将储能电源配置为电压频率型VF储能电源和功率型PQ储能电源两部分;协调控制器采集系统频率，并与储能电源通讯，判断系统频率位于何区间，根据不同区间给出控制策略;并通过PQ储能电源转移储能电源出力;系统负荷波动小时由VF储能电源调频，PQ储能电源经济运行;当系统负荷波动较大时，PQ储能电源紧急出力，维持系统的频率。

2.如权利要求1所述的一种大容量离网型微电网混合调频方法，其特征在于，VF储能电源出力后经过设定延时，计算设定时间内的VF储能电源出力平均值，并据此调节PQ储能电源出力。

3.如权利要求1所述的一种大容量离网型微电网混合调频方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤1：协调控制器采集系统频率，并与储能通讯;

步骤2：判断系统频率，当系统频率在(fliml，flimh)之外时，切机切负荷;否则，进入步骤3;其中，f_liml表示系统频率的下极限，f_limh表示系统频率的上极限;

步骤3：当系统频率在(f_dbl，f_dbh)之外时，VF储能电源出力调节系统的频率;若VF储能电源的充放电功率超过kPvfN，PQ储能电源增发出力ΔP_pq，参与系统频率的调节;其中，fdbl表示死区下限频率，f_dbh表示死区上限频率，k表示比例系数，取值区间为(0，1)，P_vfN表示VF储能电源的额定功率。

4.如权利要求3所述的一种大容量离网型微电网混合调频方法，其特征在于，所述方法还包括步骤4：VF储能电源出力后经过T2延时，计算T₂时间内的补偿功率P_pqcomp，并据此调节PQ储能电源出力。

5.如权利要求1至4任一项所述的一种大容量离网型微电网混合调频方法，其特征在于：所述协调控制器通过快速总线与储能通讯。

6.如权利要求5所述的一种大容量离网型微电网混合调频方法，其特征在于：所述快速总线包括GOOSE、CAN总线。

7 .如权利要求3所述的一种大容量离网型微电网混合调频方法，其特征在于：所述步骤1中协调控制器根据储能容量大小配置一台或者两台;配置两台的情况下，一台用于协调控制VF储能电源，另一台用于协调控制PQ储能电源。