[发明专利]一种适用于用户侧微电网的中央控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电网控制领域，具体涉及一种适用于用户侧微电网的中央控制系统及方法。

背景技术

近年来，随着能源危机及环境污染问题的日益严重，由分布式发电作为重要组成部分的微电网成为研究热点。微电网作为一个灵活、可控、绿色、经济的新型分布式电源载体，在保障用户供电、节能环保、改善电能质量方面具有突出的优点。微电网可以工作在并网和离网两种模式：与配电网并网运行的并网模式；不与配电网相连接或因某种原因断开与配电网的连接而转入独立运行的离网模式。

微电网常用的控制策略主要有主从型、对等型。主从控制将微电网中各个DG(DistributedGeneration，分布式发电)采取不同的控制方法，并网运行时所有DG均采用PQ(功率可调)控制策略；孤岛运行时，主控DG采用V/f控制，以确保向微电网中其它DG提供电压和频率参考，其它从属地位的DG仍采用PQ控制策略。对等控制采用基于下垂特性的下垂控制策略，当负载发生变化时各DG自动依据下垂系数分担负载变化量，实现负载功率变化在DG之间的自动分配，但负载变化前后系统的稳态电压和频率也会有所变化，属于有差控制。

本微电网控制系统由配电网调度系统、微电网中央控制器、微源控制器和负荷控制器以及监测装置、通信网络组成。本微电网控制方法基于三级分层控制，上层为配电网调度系统，中间层为MGCC(微电网中央控制器，MicrogridCentralController)，底层包括MC(微源控制器，MicroresController)和LC(负荷控制器，LoadController)，各层之间增加通信联络以实现微电网的协调控制和稳定运行。

发明内容

本发明的目的是针对用户侧微电网，提供一种适用于用户侧微电网的中央控制系统及方法。

本发明的微电网中央控制系统包括控制层、监测层和通讯层，控制层由配电网调度系统、微电网中央控制器和底层控制器组成，监测层由电流、电压互感器以及功率计组成，通讯层由通信端口和通信网络组成。微电网中央控制系统内的互联关系如下所述：

配电网调度系统通过通信总线向MGCC发送调节控制指令，实现电网的安全经济运行；MGCC与并/离网控制开关通过通信总线连接，以控制微电网系统处于并网运行状态或者离网运行状态；MC与光伏发电系统开关、储能装置开关相连接，以控制光伏发电系统、储能装置的接入和切除；LC与负荷开关相连接，以控制负荷的接入和切除。

光伏发电系统由光伏电池板、光伏直流配电箱和光伏逆变器组成；储能系统由锂电池组和储能变流器组成；MC与光伏逆变器连接，控制光伏发电系统的输出功率；MC与储能变流器连接，控制储能装置的输出功率。

在本发明的微电网控制方法中，用户侧微电网采用三级分层控制，上层为配电网调度系统，从配电网安全、经济运行的角度协调控制微电网；中间为MGCC，用于维持用户侧微电网频率电压的稳定，以保障用户侧微电网安全、稳定和满足功率限制需求；底层包括MC和LC，用于负荷、光伏发电系统和储能系统的控制，具有短时、快速、不依赖通信特点；MGCC与配电网调度系统之间、MGCC与MC、LC之间采用以太网通信，MGCC与负荷、开关之间采用RS485或CAN(ControllerAreaNetwork，控制局域网总线)通信。

进一步地，底层单元监测装置获取的实时电气量先传输给相应的MC或LC，再通过MC或LC经通信总线传输给MGCC；同时底层控制器接收MGCC的控制指令后，在无需互相通信的前提下基于实时电气量实现对相应开关、变流器和负荷的一体化保护与控制。

进一步地，MGCC接收底层控制器传输的实时电气量和调度层控制指令，经过决策后控制并/离网控制开关的通断，以使用户侧微电网系统处于并网运行状态或者离网运行状态。

进一步地，微电网由并网运行状态转为离网运行状态的控制策略分计划内和计划外两种。执行计划内并网转离网控制时，MGCC通过源荷功率协调控制，调整联络线功率接近于0后发出离网指令，实现并网至离网的切换；当检测到配电网电压或频率异常时，执行计划外并网转离网控制，MGCC迅速向各微源发出控制模式切换及功率设定指令，实现并网至离网的切换。

进一步地，微电网由离网运行状态转为并网运行状态的控制策略：MGCC接收外界并网指令后，通过作为主电源的储能系统快速调节输出电压的幅值、频率和相位，实现准同期并网。