[发明专利]控制微电网的系统和方法

说明书

关于联邦资助的研究和开发的声明

本发明是借助能源部给予的、合同号为DE-FC02-05CH11349的政府资助完成的。政府对本发明享有某些权利。

技术领域

本发明通常涉及微电网，并且更特别地，涉及用于控制微电网的系统和方法。

背景技术

微电网通常被定义为可控和不可控资源的集合，这些资源例如可包括发电机、负载以及存储设备。微电网中的发电机通常包括非传统的能源，诸如包括微型涡轮机、风力涡轮机、光致电压系统、燃料电池或者氢气动力往复式发动机。微电网可以例如给购物中心、工业园、大学校园或者村庄供电。

为了将微电网互连到大型电网(或主电网)，公用事业公司通常会要求微电网维持互连点(POI，point of interconnection)处的电压和频率。传统上，已提出两种方法来维持或者调整该POI电压和频率。在一种方法中，采用静态开关电容器(static switchingcapacitor)。该方法具有慢响应。另一种方法是采用静态无功功率补偿器。这种方法具有快速响应但是昂贵。此外，这些方法调整电压，但是不能调整频率。

目前，无功功率控制不可用于微电网。共同转让的美国专利US6924565说明了一种连接到公用事业设备的风电场系统，该风电场系统包括用于响应于公用事业的P(有功功率)和Q(无功功率)命令的控制系统，并且该风电场系统在每个风力涡轮机中包括本地控制装置，以执行发送到风力涡轮机的命令。然而，在该方法中，仅包括一种类型的分布式发电机(可变速、等尺寸的风力涡轮机)。对于具有多种类型和尺寸的发电机的微电网应用，处理各种微电网特征变得越来越重要，从而协助大型电网运行以及提高POI处的系统性能，并最小化微电网损耗。

连通线(tieline)可包括微电网和大型电网中的一个或多个POI。在由各式各样的发电机馈电的微电网的连通线处，执行有功和无功功率控制策略是有用的。

发明内容

简言之，根据一个实施例，提供一种用于控制微电网的系统。该系统包括：微电网资源，至少一个所述微电网资源包括类型不同于所述微电网资源中的另一个的资源；用于将所述微电网耦合到大型电网的连通线；以及连通线控制器，所述连通线控制器被耦合到所述连通线并且被配置来用于响应于来自大型电网运行实体的命令、微电网系统条件、大型电网条件或者其组合而提供连通线控制信号，以调节相应的微电网资源中的有功和无功功率。

在另一实施例中，提供一种控制微电网的方法。该方法包括接收输入信号，其中输入信号包括从微电网资源的各个资源接收到的内部输入信号和从大型电网、大型电网运行实体或其组合接收到的外部输入信号，至少一个所述微电网资源包括类型不同于所述微电网资源中的另一个的资源。该方法还包括响应于来自大型电网运行实体的命令、微电网系统条件、大型电网条件或者其组合而提供连通线控制信号，以调节相应的微电网资源中的有功和无功功率。

附图说明

当参照附图读取下面的具体实施方式部分时，将能够更好地理解本发明的这些和其他特征、方面以及优点，其中在所有附图中，相同的符号表示相同的部分，其中：

图1是用于控制微电网的示例性系统的图形表示；

图2是用于图1的系统中的连通线控制器的图形表示；

图3是示出用于控制微电网的方法的示例性步骤的流程图；

图4是示出图2的连通线控制器所使用的无功功率控制模式的示例性实施例的示意图；

图5是示出图2的连通线控制器所使用的电压调整模式的示例性实施例的示意图；

图6是示出图2的连通线控制器所使用的功率因数控制模式的示例性实施例的示意图；以及

图7是示出图2的连通线控制器所使用的有功功率控制的示例性实施例的示意图。

具体实施方式

通过控制流过(流入及流出)微电网与大型电网之间的连通线的有功和无功功率流，该微电网可以满足大型电网的互连点(POI)电压和频率要求，并且表现为大型电网的可调度(dispatchable)实体。这里所述的系统和方法能够实现连通线控制。这里所述的连通线控制器包括灵活设计，从而或者(1)当从电网运营商接收到接口电力需量时运行，或者(2)响应于诸如增加负载、损失负载、增加发电量、损失发电量以及降级大型电网的系统条件运行。