所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉一種可并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)光儲(chǔ)一體微電網(wǎng)的監(jiān)控方法。

背景技術(shù)：

能源和環(huán)境危機(jī)已經(jīng)成為影響人類持續(xù)發(fā)展的重要問題，清潔、可再生能源的利用是解決這一問題的根本途徑。隨著風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、波浪發(fā)電等可再生能源發(fā)電技術(shù)的成熟，越來越多的可再生能源微電網(wǎng)以分布式形式接入電網(wǎng)，滿足人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活用電的需求。

以風(fēng)電和光伏發(fā)電為主的微電網(wǎng)作為超高壓、遠(yuǎn)距離、大電網(wǎng)供電模式的補(bǔ)充，代表著電力系統(tǒng)新的發(fā)展方向。風(fēng)電機(jī)組的原動(dòng)力為風(fēng)能，風(fēng)能由于風(fēng)的間歇性和隨機(jī)波動(dòng)性使得風(fēng)電機(jī)組的發(fā)出的功率是間歇和波動(dòng)的，這些波動(dòng)性的風(fēng)能接入系統(tǒng)會(huì)給電力系統(tǒng)帶來沖擊。同時(shí)，由于風(fēng)電機(jī)組為異步機(jī)，若不加以控制，在發(fā)出有功功率的同時(shí)，需要吸收一定的無功功率，不利用系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定。當(dāng)風(fēng)電滲透率較低時(shí)，這些影響不明顯，隨著風(fēng)電滲透率的提高，風(fēng)能對(duì)電力系統(tǒng)的影響逐漸增大，在給電力系統(tǒng)帶來經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也給電網(wǎng)的運(yùn)行造成了一定的困難。

在風(fēng)光發(fā)電并網(wǎng)比重較大的電力系統(tǒng)中，由于風(fēng)電場和光伏電場輸出功率具有不完全可控性和預(yù)期性，會(huì)在一定程度上改變原有電力系統(tǒng)潮流分布、線路輸送功率及整個(gè)系統(tǒng)的慣量，從而對(duì)電網(wǎng)的有功、無功功率平衡、頻率及電壓穩(wěn)定產(chǎn)生了影響。儲(chǔ)能技術(shù)很大程度上解決新能源發(fā)電的波動(dòng)性和隨機(jī)性問題，有效提高間歇性微源的可預(yù)測性、確定性和經(jīng)濟(jì)性。此外，儲(chǔ)能技術(shù)在調(diào)頻調(diào)壓和改善系統(tǒng)有功、無功平衡水平，提高微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行能力方面的作用也獲得了廣泛研究和證明。在風(fēng)光發(fā)電滲透率較高的電力系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)出現(xiàn)頻率及電壓變化時(shí)，要求風(fēng)光儲(chǔ)集群對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量的實(shí)時(shí)性較強(qiáng)，必須根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，充分考慮到風(fēng)光儲(chǔ)集群的調(diào)節(jié)能力，才能保證電力系統(tǒng)的可靠與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種可并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)光儲(chǔ)一體微電網(wǎng)的監(jiān)控方法，該的監(jiān)控方法可預(yù)測微電網(wǎng)中的風(fēng)光發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率和微電網(wǎng)中的負(fù)載變化，可追蹤大電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓信息，實(shí)時(shí)獲取大電網(wǎng)調(diào)度指令，實(shí)時(shí)檢測的蓄電池模塊電池容量，設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間，基于soc分層控制策略，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)能量進(jìn)行優(yōu)化管理，實(shí)時(shí)修正儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率，優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)工作性能，制定和實(shí)施最適宜的控制策略，保障微電網(wǎng)在并網(wǎng)時(shí)按照大電網(wǎng)的需求參與大電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)，保障并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的電壓穩(wěn)定。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種可并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)光儲(chǔ)一體微電網(wǎng)的監(jiān)控方法，方法包括如下步驟：

s1.風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和光伏發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)獲取風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和光伏發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)獲取微電網(wǎng)內(nèi)負(fù)載功率需求情況；根據(jù)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、光伏發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)未來預(yù)定時(shí)刻內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、光伏發(fā)電設(shè)備的輸出有功和無功進(jìn)行預(yù)測；

s2.采集并網(wǎng)點(diǎn)電壓信息，同時(shí)根據(jù)大電網(wǎng)調(diào)度指令確定微電網(wǎng)有功及無功輸出需求；

s3.實(shí)時(shí)檢測獲取蓄電池模塊的soc，設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間，構(gòu)建soc分層控制策略；

s4.將微電網(wǎng)有功及無功輸出需求、當(dāng)前soc分層控制策略、當(dāng)前微電網(wǎng)內(nèi)負(fù)載功率需求、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和光伏發(fā)電設(shè)備可輸出有功和無功作為約束條件，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行。

優(yōu)選的，在步驟s3中，具體包括如下具體步驟：

s31.設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間

所述儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間確定器在接納風(fēng)電功率后未突破電網(wǎng)可利用空間極限值的時(shí)段，設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電區(qū)間α，0≤α<100％，即儲(chǔ)能系統(tǒng)放電功率與接納風(fēng)電后剩余的空間比值為α；若系統(tǒng)無剩余可利用空間時(shí)α＝1，若儲(chǔ)能系統(tǒng)不放電α＝0；基于放電區(qū)間α的儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率如下：

其中pess(t)為t時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率；pwd(t)、分別為t時(shí)刻風(fēng)電場和光電場群實(shí)際輸出功率之和以及風(fēng)電和光電可運(yùn)行域極值；α為儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電區(qū)間；

儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電能量et以及儲(chǔ)能系統(tǒng)在各調(diào)度時(shí)段結(jié)束后充放電累積容量wt如下所示：

其中t1，t2分別為充放電的起始與結(jié)束時(shí)刻；ηcharge，ηdischarge分別為儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電效率；pess為儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率；e0為儲(chǔ)能系統(tǒng)初始能量。

s32.構(gòu)建soc分層控制策略

所述soc分層控制器，將儲(chǔ)能系統(tǒng)soc按照充放電能力分為以下五個(gè)層次：不充電緊急層、少充電預(yù)防層、正常充放電安全層、少放電預(yù)防層、不放電緊急層；

儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電能量需求值pess，經(jīng)儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)確定的修正系數(shù)ksoc進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，得到儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際充放電指令psoc_ess；ksoc值與sigmoid函數(shù)特性類似，因此利用sigmoid函數(shù)對(duì)其進(jìn)行修正，具體表達(dá)如下所示：

儲(chǔ)能系統(tǒng)處于充電狀態(tài)下，pess(t)>0

xc＝(s-smax)/(spre_max-smax)(6)

儲(chǔ)能系統(tǒng)處于放電狀態(tài)下，pess(t)<0

xf＝(s-smin)/(spre_min-smin)(8)

經(jīng)調(diào)整系數(shù)ksoc修正確定儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際充放電功率psoc_ess(t)為：

psoc_ess(t)＝ksocpess(t)(9)

其中s為儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)；smax為不充電緊急層的下限；smax、spre_max為少充電預(yù)防層的上下限；spre_max、spre_min為正常充放電安全層的上下限；smin為少放電預(yù)防層的下限；xc為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電狀態(tài)下計(jì)算ksoc的系數(shù)；xf為儲(chǔ)能系統(tǒng)放電狀態(tài)下計(jì)算ksoc的系數(shù)。

優(yōu)選的，光伏發(fā)電設(shè)備包括光伏組件，所述在步驟s1中，采用如下方式預(yù)測光伏發(fā)電設(shè)備的輸出功率：

s11.建立光伏組件的出力模型：ppv(t)＝ηinvηpv(t)g(t)spv(10)

式中spv為光伏面板接收太陽光照輻射的面積(m²)，g(t)光照輻射數(shù)值(w/m²)，ηpv(t)為光伏組件能量轉(zhuǎn)換效率，ηinv為逆變器轉(zhuǎn)換效率；

其中，光伏組件的能量轉(zhuǎn)換效率與環(huán)境的溫度有關(guān)，環(huán)境溫度對(duì)光伏組件能量轉(zhuǎn)換效率的影響為：

式中ηr為光伏組件標(biāo)準(zhǔn)溫度下測試的參考能量轉(zhuǎn)換效率，β為溫度對(duì)能量轉(zhuǎn)換效率的影響系數(shù)，tc(t)為t時(shí)刻光伏組件的溫度值，tcr為光伏組件參考標(biāo)準(zhǔn)溫度值；光伏組件吸收太陽輻射，會(huì)與環(huán)境溫度一起作用引起光伏組件溫度發(fā)生變化，其表達(dá)式如下：

式中t為周圍的環(huán)境溫度，trat光伏組件運(yùn)行的額定溫度；

s12.實(shí)時(shí)檢測和收集光伏組件的周邊的日照信息和環(huán)境溫度，根據(jù)歷史日照信息和環(huán)境溫度，預(yù)測未來一段時(shí)間內(nèi)的日照強(qiáng)度和環(huán)境溫度；

s13.根據(jù)未來一段時(shí)間內(nèi)的日照強(qiáng)度和環(huán)境溫度，利用上述光伏組件的出力模型計(jì)算未來時(shí)間內(nèi)的光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率。

優(yōu)選的，在s1后還有如下步驟，根據(jù)風(fēng)速和風(fēng)電場調(diào)頻、調(diào)壓備用容量需求，利用風(fēng)電機(jī)組的超速控制與槳距角控制，確定各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的初始有功功率、無功功率出力及初始轉(zhuǎn)速、初始槳距角。

優(yōu)選的，各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的初始轉(zhuǎn)速的確定與風(fēng)速有關(guān)，根據(jù)風(fēng)電機(jī)組有功功率輸出能力與電力系統(tǒng)調(diào)頻備用需求，將風(fēng)速劃分為啟動(dòng)風(fēng)速段、低風(fēng)速段、中風(fēng)速段和高風(fēng)速段4部分。其中，啟動(dòng)風(fēng)速段為切入風(fēng)速到門檻風(fēng)速，啟動(dòng)風(fēng)速段風(fēng)電機(jī)組有功功率輸出能力較小，轉(zhuǎn)速變化對(duì)風(fēng)電機(jī)組有功功率輸出影響不大；低風(fēng)速段上限為利用超速控制可提供全部電力系統(tǒng)調(diào)頻備用需求的風(fēng)速；高風(fēng)速段下限為采用最大功率點(diǎn)跟蹤時(shí)，風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到最大轉(zhuǎn)速時(shí)的風(fēng)速；對(duì)應(yīng)不同風(fēng)速，風(fēng)電機(jī)組的初始轉(zhuǎn)速不同，初始轉(zhuǎn)速ω與風(fēng)速關(guān)系滿足：

式(4)中，rw為風(fēng)電機(jī)組半徑，λ為風(fēng)電機(jī)組按照最大功率點(diǎn)跟蹤控制時(shí)得到的葉尖速比，λ'為風(fēng)電機(jī)組按照預(yù)留d％的有功功率作為調(diào)頻備用容量需求時(shí)得到的葉尖速比，v風(fēng)速為檢測到的風(fēng)電機(jī)組風(fēng)速，v門檻風(fēng)速為啟動(dòng)風(fēng)速段的最大風(fēng)速，vmid.in為中風(fēng)速段的最小風(fēng)速。

優(yōu)選的，根據(jù)風(fēng)速和風(fēng)電場調(diào)頻、調(diào)壓備用容量需求，利用風(fēng)電機(jī)組的超速控制與槳距角控制，確定各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的初始有功功率、無功功率出力、初始轉(zhuǎn)速、初始槳距角，以及儲(chǔ)能裝置的荷電狀態(tài)；其中風(fēng)電場的調(diào)頻備用容量需求與各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的初始有功功率出力、初始轉(zhuǎn)速、初始槳距角以及儲(chǔ)能裝置荷電狀態(tài)有關(guān)，風(fēng)電場的調(diào)壓備用容量需求與各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的初始無功功率出力有關(guān)。

優(yōu)選的，在步驟s4中，對(duì)于微電網(wǎng)有功功率的分配，優(yōu)先利用風(fēng)電機(jī)組和光伏發(fā)電設(shè)備自身的有功備用容量，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組和光伏發(fā)電設(shè)備自身的有功備用容量不足時(shí)，再利用儲(chǔ)能系統(tǒng)彌補(bǔ)有功功率出力的不足。

本發(fā)明的監(jiān)控方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)準(zhǔn)確預(yù)測風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和光伏發(fā)電設(shè)備的輸出功率變化情況；(2)自動(dòng)追蹤并網(wǎng)點(diǎn)的電壓變化，實(shí)時(shí)確定并網(wǎng)點(diǎn)的無功需求；(3)控制策略兼顧并網(wǎng)點(diǎn)無功需求和微電網(wǎng)運(yùn)行情況，可同時(shí)為大電網(wǎng)提供有功功率，并根據(jù)一定優(yōu)先級(jí)由微電網(wǎng)內(nèi)不同設(shè)備通過無功功率，滿足大電網(wǎng)的調(diào)度需求和微電網(wǎng)內(nèi)部負(fù)載需求的同時(shí)，可有效抑微電網(wǎng)對(duì)大電網(wǎng)造成的電壓的沖擊；(4)設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間，基于soc分層控制策略，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)能量進(jìn)行優(yōu)化管理，實(shí)時(shí)修正儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率，優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)工作性能，兼顧了供電可靠性和保障微電網(wǎng)的安全性，延長了微電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的使用壽命。

附圖說明

圖1示出了本發(fā)明的一種可并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)光儲(chǔ)一體微電網(wǎng)及其監(jiān)控裝置的框圖；

圖2示出了一種本發(fā)明的微電網(wǎng)的運(yùn)行及監(jiān)控方法。

具體實(shí)施方式

圖1是示出了本發(fā)明的一種可并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)光儲(chǔ)一體微電網(wǎng)10，該微電網(wǎng)10包括：風(fēng)力發(fā)電設(shè)備14、光伏發(fā)電設(shè)備12、儲(chǔ)能系統(tǒng)13、svg設(shè)備18、直流母線、用于將直流母線與大電網(wǎng)20連接和隔離的ac/dc雙向換流模塊一16、用于連接光伏發(fā)電設(shè)備12和直流母線的ac/dc雙向換流模塊二15、微電網(wǎng)內(nèi)負(fù)載17和監(jiān)控裝置11。

參見圖1，該儲(chǔ)能系統(tǒng)13包括蓄電池模塊131、與上述直流母線連接的雙向dc/dc變換器132。

該監(jiān)控裝置11包括：光伏發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊114，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控電池儲(chǔ)能系統(tǒng)10中的光伏發(fā)電設(shè)備12，并對(duì)光伏發(fā)電設(shè)備12的發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測；儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控模塊115，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控儲(chǔ)能系統(tǒng)131中的蓄電池模塊131和dc/dc雙向換能器132；并網(wǎng)調(diào)壓監(jiān)控模塊112；調(diào)頻調(diào)壓模塊116，用于控制微電網(wǎng)10參與大電網(wǎng)20的頻率和電壓調(diào)整，包括調(diào)頻模塊、調(diào)壓模塊與協(xié)同控制模塊；中控模塊117，用于確定微電網(wǎng)10的運(yùn)行策略，并向上述各模塊發(fā)出指令，以執(zhí)行該供電策略；風(fēng)力發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊113，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電設(shè)備14；負(fù)載監(jiān)控模塊118，用于實(shí)時(shí)微電網(wǎng)10內(nèi)的負(fù)載17；總線模塊111，用于該監(jiān)控裝置11的各個(gè)模塊的通信聯(lián)絡(luò)。

通信模塊111，用于上述各個(gè)模塊之間的通信，所述總線通信模塊111通過冗余雙can總線與其他模塊相連。

所述并網(wǎng)調(diào)壓監(jiān)控模塊112包括：大電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)單元，用于實(shí)時(shí)從大電網(wǎng)20調(diào)控中心獲知大電網(wǎng)20的運(yùn)行情況以及相關(guān)調(diào)度信息；ac/dc雙向換流模塊一監(jiān)控單元；用于控制ac/dc雙向換流模塊一的工作模式，調(diào)壓單元，用于監(jiān)控并網(wǎng)點(diǎn)的電壓變化，并確定微電網(wǎng)的電壓補(bǔ)償策略。

所述調(diào)壓單元包括并網(wǎng)點(diǎn)電壓測量子單元、無功需求確定子單元和無功出力分配子單元。，所述無功需求確定子單元根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓測量子單元獲取的電壓值與其電壓參考值的誤差信號(hào)確定當(dāng)前無功需求量。所述無功出力子單元根據(jù)風(fēng)電設(shè)備和光儲(chǔ)系統(tǒng)的無功出力極限，將無功需求按照優(yōu)先級(jí)分配方法分配給風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、光儲(chǔ)系統(tǒng)和svg設(shè)備。

光伏發(fā)電設(shè)備12包括多個(gè)光伏發(fā)電模塊，光伏發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊114至少包括光伏發(fā)電設(shè)備的電壓、電流、頻率檢測設(shè)備、光強(qiáng)檢測設(shè)備。

所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊113實(shí)時(shí)獲取風(fēng)力發(fā)電設(shè)備12的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控模塊116至少包括蓄電池端電壓、電流、soc獲取設(shè)備以及溫度檢測設(shè)備，可實(shí)時(shí)監(jiān)控蓄電池模塊的soc。

優(yōu)選的，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間確定器在接納風(fēng)電功率后未突破電網(wǎng)可利用空間極限值的時(shí)段，設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電區(qū)間α，0≤α<100％，即儲(chǔ)能系統(tǒng)放電功率與接納風(fēng)電后剩余的空間比值為α；若系統(tǒng)無剩余可利用空間時(shí)α＝1，若儲(chǔ)能系統(tǒng)不放電α＝0；基于放電區(qū)間α的儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率如下：

其中pess(t)為t時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率；pwd(t)、分別為t時(shí)刻風(fēng)電場和光電場群實(shí)際輸出功率之和以及風(fēng)電和光電可運(yùn)行域極值；α為儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電區(qū)間；

儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電能量et以及儲(chǔ)能系統(tǒng)在各調(diào)度時(shí)段結(jié)束后充放電累積容量wt如下所示：

其中t1，t2分別為充放電的起始與結(jié)束時(shí)刻；ηcharge，ηdischarge分別為儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電效率；pess為儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率；e0為儲(chǔ)能系統(tǒng)初始能量。

優(yōu)選的，所述soc分層控制器，將儲(chǔ)能系統(tǒng)soc按照充放電能力分為以下五個(gè)層次：不充電緊急層、少充電預(yù)防層、正常充放電安全層、少放電預(yù)防層、不放電緊急層。

優(yōu)選的，儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電能量需求值pess，經(jīng)儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)確定的修正系數(shù)ksoc進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，得到儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際充放電指令psoc_ess；ksoc值與sigmoid函數(shù)特性類似，因此利用sigmoid函數(shù)對(duì)其進(jìn)行修正，具體表達(dá)如下所示：

儲(chǔ)能系統(tǒng)處于充電狀態(tài)下，pess(t)>0

xc＝(s-smax)/(spre_max-smax)(6)

儲(chǔ)能系統(tǒng)處于放電狀態(tài)下，pess(t)<0

xf＝(s-smin)/(spre_min-smin)(8)

經(jīng)調(diào)整系數(shù)ksoc修正確定儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際充放電功率psoc_ess(t)為：

psoc_ess(t)＝ksocpess(t)(9)

其中s為儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)；smax為不充電緊急層的下限；smax、spre_max為少充電預(yù)防層的上下限；spre_max、spre_min為正常充放電安全層的上下限；smin為少放電預(yù)防層的下限；xc為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電狀態(tài)下計(jì)算ksoc的系數(shù)；xf為儲(chǔ)能系統(tǒng)放電狀態(tài)下計(jì)算ksoc的系數(shù)。

中控模塊117至少包括cpu單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和顯示單元。

大電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)模塊112至少包括無線通信設(shè)備。

并網(wǎng)點(diǎn)電壓測量子單元至少包括用于檢測大電網(wǎng)20和微電網(wǎng)10電壓、電流和頻率的檢測設(shè)備、數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元。數(shù)據(jù)采集單元包含采集預(yù)處理和a/d轉(zhuǎn)換模塊，采集八路遙測信號(hào)量，包含電網(wǎng)側(cè)a相電壓、電流，儲(chǔ)能電站側(cè)的三相電壓、電流。遙測量可通過終端內(nèi)的高精度電流和電壓互感器將強(qiáng)交流電信號(hào)(5a/110v)不失真地轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)部弱電信號(hào)，經(jīng)濾波處理后進(jìn)入a/d芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)處理單元計(jì)算，獲得風(fēng)電場儲(chǔ)能系統(tǒng)10側(cè)的三相電壓電流值和大電網(wǎng)20側(cè)相電壓電流值。本遙測信號(hào)量處理采用了高速高密度同步采樣、頻率自動(dòng)跟蹤技術(shù)還有改進(jìn)的fft算法，所以精度得到充分保證，能夠完成風(fēng)電場儲(chǔ)能系統(tǒng)10側(cè)有功、無功和電能從基波到高次諧波分量的測量和處理。

參見附圖2，本發(fā)明的方法包括如下步驟：

s1.風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和光伏發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)獲取風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和光伏發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)獲取微電網(wǎng)內(nèi)負(fù)載功率需求情況；根據(jù)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、光伏發(fā)電設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)未來預(yù)定時(shí)刻內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、光伏發(fā)電設(shè)備的輸出有功和無功進(jìn)行預(yù)測；

s2.采集并網(wǎng)點(diǎn)電壓信息，同時(shí)根據(jù)大電網(wǎng)調(diào)度指令確定微電網(wǎng)有功及無功輸出需求；

s3.實(shí)時(shí)檢測獲取蓄電池模塊的soc，設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間，構(gòu)建soc分層控制策略；

s4.將微電網(wǎng)有功及無功輸出需求、當(dāng)前soc分層控制策略、當(dāng)前微電網(wǎng)內(nèi)負(fù)載功率需求、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和光伏發(fā)電設(shè)備可輸出有功和無功作為約束條件，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行。

優(yōu)選的，在步驟s3中，具體包括如下具體步驟：

s31.設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間

所述儲(chǔ)能系統(tǒng)放電區(qū)間確定器在接納風(fēng)電功率后未突破電網(wǎng)可利用空間極限值的時(shí)段，設(shè)定儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電區(qū)間α，0≤α<100％，即儲(chǔ)能系統(tǒng)放電功率與接納風(fēng)電后剩余的空間比值為α；若系統(tǒng)無剩余可利用空間時(shí)α＝1，若儲(chǔ)能系統(tǒng)不放電α＝0；基于放電區(qū)間α的儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率如下：

其中pess(t)為t時(shí)刻儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率；pwd(t)、分別為t時(shí)刻風(fēng)電場和光電場群實(shí)際輸出功率之和以及風(fēng)電和光電可運(yùn)行域極值；α為儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電區(qū)間；

儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電能量et以及儲(chǔ)能系統(tǒng)在各調(diào)度時(shí)段結(jié)束后充放電累積容量wt如下所示：

其中t1，t2分別為充放電的起始與結(jié)束時(shí)刻；ηcharge，ηdischarge分別為儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電效率；pess為儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電功率；e0為儲(chǔ)能系統(tǒng)初始能量。

s32.構(gòu)建soc分層控制策略

所述soc分層控制器，將儲(chǔ)能系統(tǒng)soc按照充放電能力分為以下五個(gè)層次：不充電緊急層、少充電預(yù)防層、正常充放電安全層、少放電預(yù)防層、不放電緊急層；

儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電能量需求值pess，經(jīng)儲(chǔ)能能量管理系統(tǒng)確定的修正系數(shù)ksoc進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，得到儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際充放電指令psoc_ess；ksoc值與sigmoid函數(shù)特性類似，因此利用sigmoid函數(shù)對(duì)其進(jìn)行修正，具體表達(dá)如下所示：

儲(chǔ)能系統(tǒng)處于充電狀態(tài)下，pess(t)>0

xc＝(s-smax)/(spre_max-smax)(6)

儲(chǔ)能系統(tǒng)處于放電狀態(tài)下，pess(t)<0

xf＝(s-smin)/(spre_min-smin)(8)

經(jīng)調(diào)整系數(shù)ksoc修正確定儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際充放電功率psoc_ess(t)為：

psoc_ess(t)＝ksocpess(t)(9)

其中s為儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)；smax為不充電緊急層的下限；smax、spre_max為少充電預(yù)防層的上下限；spre_max、spre_min為正常充放電安全層的上下限；smin為少放電預(yù)防層的下限；xc為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電狀態(tài)下計(jì)算ksoc的系數(shù)；xf為儲(chǔ)能系統(tǒng)放電狀態(tài)下計(jì)算ksoc的系數(shù)。

優(yōu)選的，光伏發(fā)電設(shè)備包括光伏組件，所述在步驟s1中，采用如下方式預(yù)測光伏發(fā)電設(shè)備的輸出功率：

s11.建立光伏組件的出力模型：ppv(t)＝ηinvηpv(t)g(t)spv(10)

式中spv為光伏面板接收太陽光照輻射的面積(m²)，g(t)光照輻射數(shù)值(w/m²)，ηpv(t)為光伏組件能量轉(zhuǎn)換效率，ηinv為逆變器轉(zhuǎn)換效率；

其中，光伏組件的能量轉(zhuǎn)換效率與環(huán)境的溫度有關(guān)，環(huán)境溫度對(duì)光伏組件能量轉(zhuǎn)換效率的影響為：

式中ηr為光伏組件標(biāo)準(zhǔn)溫度下測試的參考能量轉(zhuǎn)換效率，β為溫度對(duì)能量轉(zhuǎn)換效率的影響系數(shù)，tc(t)為t時(shí)刻光伏組件的溫度值，tcr為光伏組件參考標(biāo)準(zhǔn)溫度值；光伏組件吸收太陽輻射，會(huì)與環(huán)境溫度一起作用引起光伏組件溫度發(fā)生變化，其表達(dá)式如下：

式中t為周圍的環(huán)境溫度，trat光伏組件運(yùn)行的額定溫度；

s12.實(shí)時(shí)檢測和收集光伏組件的周邊的日照信息和環(huán)境溫度，根據(jù)歷史日照信息和環(huán)境溫度，預(yù)測未來一段時(shí)間內(nèi)的日照強(qiáng)度和環(huán)境溫度；

s13.根據(jù)未來一段時(shí)間內(nèi)的日照強(qiáng)度和環(huán)境溫度，利用上述光伏組件的出力模型計(jì)算未來時(shí)間內(nèi)的光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率。

優(yōu)選的，在s1后還有如下步驟，根據(jù)風(fēng)速和風(fēng)電場調(diào)頻、調(diào)壓備用容量需求，利用風(fēng)電機(jī)組的超速控制與槳距角控制，確定各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的初始有功功率、無功功率出力及初始轉(zhuǎn)速、初始槳距角。

優(yōu)選的，各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的初始轉(zhuǎn)速的確定與風(fēng)速有關(guān)，根據(jù)風(fēng)電機(jī)組有功功率輸出能力與電力系統(tǒng)調(diào)頻備用需求，將風(fēng)速劃分為啟動(dòng)風(fēng)速段、低風(fēng)速段、中風(fēng)速段和高風(fēng)速段4部分。其中，啟動(dòng)風(fēng)速段為切入風(fēng)速到門檻風(fēng)速，啟動(dòng)風(fēng)速段風(fēng)電機(jī)組有功功率輸出能力較小，轉(zhuǎn)速變化對(duì)風(fēng)電機(jī)組有功功率輸出影響不大；低風(fēng)速段上限為利用超速控制可提供全部電力系統(tǒng)調(diào)頻備用需求的風(fēng)速；高風(fēng)速段下限為采用最大功率點(diǎn)跟蹤時(shí)，風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)速達(dá)到最大轉(zhuǎn)速時(shí)的風(fēng)速；對(duì)應(yīng)不同風(fēng)速，風(fēng)電機(jī)組的初始轉(zhuǎn)速不同，初始轉(zhuǎn)速ω與風(fēng)速關(guān)系滿足：

式(4)中，rw為風(fēng)電機(jī)組半徑，λ為風(fēng)電機(jī)組按照最大功率點(diǎn)跟蹤控制時(shí)得到的葉尖速比，λ'為風(fēng)電機(jī)組按照預(yù)留d％的有功功率作為調(diào)頻備用容量需求時(shí)得到的葉尖速比，v風(fēng)速為檢測到的風(fēng)電機(jī)組風(fēng)速，v門檻風(fēng)速為啟動(dòng)風(fēng)速段的最大風(fēng)速，vmid.in為中風(fēng)速段的最小風(fēng)速。

優(yōu)選的，根據(jù)風(fēng)速和風(fēng)電場調(diào)頻、調(diào)壓備用容量需求，利用風(fēng)電機(jī)組的超速控制與槳距角控制，確定各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的初始有功功率、無功功率出力、初始轉(zhuǎn)速、初始槳距角，以及儲(chǔ)能裝置的荷電狀態(tài)；其中風(fēng)電場的調(diào)頻備用容量需求與各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的初始有功功率出力、初始轉(zhuǎn)速、初始槳距角以及儲(chǔ)能裝置荷電狀態(tài)有關(guān)，風(fēng)電場的調(diào)壓備用容量需求與各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的初始無功功率出力有關(guān)。

風(fēng)電場調(diào)頻備用容量需求由各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的超速控制與槳距角控制共同提供。在確定風(fēng)電機(jī)組的超速控制和槳距角控制分別承擔(dān)多少風(fēng)電場調(diào)頻備用容量需求后，可得到對(duì)應(yīng)于該風(fēng)電場調(diào)頻備用容量需求的初始轉(zhuǎn)速和初始槳距角，并由初始轉(zhuǎn)速和初始槳距角控制風(fēng)電機(jī)組發(fā)出初始有功功率。當(dāng)風(fēng)速處于啟動(dòng)風(fēng)速段時(shí)，風(fēng)電機(jī)組采用最大功率點(diǎn)跟蹤控制，忽略風(fēng)電場調(diào)頻備用容量需求；在低風(fēng)速段時(shí)，電力系統(tǒng)調(diào)度要求風(fēng)電機(jī)組預(yù)留的風(fēng)電場調(diào)頻備用功率全部由風(fēng)電機(jī)組的超速控制提供；在中風(fēng)速段，調(diào)頻備用功率優(yōu)先由風(fēng)電機(jī)組的超速控制提供，不足部分利用風(fēng)電機(jī)組的槳距角控制提供；在高風(fēng)速段，風(fēng)電機(jī)組采用恒轉(zhuǎn)速控制，調(diào)頻備用功率均由風(fēng)電機(jī)組的槳距角控制提供。

優(yōu)選的，在步驟s4中，對(duì)于微電網(wǎng)有功功率的分配，優(yōu)先利用風(fēng)電機(jī)組和光伏發(fā)電設(shè)備自身的有功備用容量，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組和光伏發(fā)電設(shè)備自身的有功備用容量不足時(shí)，再利用儲(chǔ)能系統(tǒng)彌補(bǔ)有功功率出力的不足。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。