[发明专利]一种多微网系统分层调频控制结构

说明书

本发明公开一种多微网系统分层调频控制结构，主要针对分布式能源规模化利用的多微网系统。该控制结构分为：惯性响应控制、频率遏制控制、平衡恢复控制、平衡调度控制四层。控制结构的特点是加入了惯性响应控制，以应对分布式能源规模化并网造成的系统惯性下降；微网间通过平衡调度控制进行分布式优化，充分发挥分布式控制的灵活性，实现多微网系统全局优化目标，减轻每个微网需处理的信息量；保持各微网独立自治的特点，微网内部故障内部解决，提高了故障解决效率，减小了故障影响范围；各微网在控制上地位平等，微网间具有松耦合性，有利于应对微网并入或切除造成拓扑变化；各层调频控制结构具有开放性，均可面向多种控制方案。

技术领域

本发明属于微电网运行控制领域，涉及一种多微网系统分层调频控制结构。特别适用于分布式能源规模化并网的多微网系统。

背景技术

由于能源危机和环境污染问题，分布式发电受到世界各国的重视并获得迅速发展。微电网靠近低压用户侧，是实现分布式能源高效利用的一种有效手段，多个微网互联构成的多微网系统，不仅能发挥微网本身的优势，还是实现分布式能源规模化利用的主要方式，对我国低碳电网建设具有重要的意义。

区别于传统电力系统，微网中的供电单元以分布式能源为主，它们主要通过电力电子设备并网，这就造成系统惯性的下降，而且其间歇性、随机性以及造成的潮流双向流动将使线路阻塞等问题发生的概率提高。此外，微网间是一种分布式结构，每个微网作为一个独立个体可以工作在孤岛和并网两种工作模式，这就使微网在系统中的投切变得更加频繁。目前对于多微网系统调频控制的研究主要沿用传统的三级调频和集中控制方式，三级调频更针对于少量大型发电机组，在调频控制中忽略了高比例分布式能源并网造成的影响；集中控制的中央控制器处理的信息量大，故障影响范围广，灵活性差，而且与多微网间分布式结构不符。尽管有少量文献提出微网间分布式协调的理念，但往往缺乏对分布式能源影响的分析。而对于分布式能源影响的研究，又往往忽略上层微网内及微网间的运行控制。目前还未见文献明确提出适合于多微网系统的分层调频控制结构。

发明内容

为解决现有研究中存在的不足，本发明的目的在于提出一种多微网系统分层调频控制结构，能够有效应对分布式能源规模化并网造成的系统惯性下降、线路阻塞等问题，适应多微网系统中微网并网、孤岛模式的切换，并能充分发挥分布式控制灵活高效的优势，通过分层控制实现微网内和微网间频率调节和功率优化，减小故障问题的影响，避免潜在风险的发生。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：多微网系统分层调频控制结构，包括：惯性响应控制、频率遏制控制、平衡恢复控制、平衡调度控制。

所述的惯性响应控制位于多微网系统四层调频控制结构的最底层，其作用对象是通过电力电子设备并网且具有“隐藏”动能的分布式发电单元，如风力发电等。其控制目的是重建转速和频率间的耦合关系，利用“隐藏”的动能快速进行频率调节，将频率变化率限定在安全范围内，提高系统频率的暂态稳定性，减小电力电子设备及不含惯性响应（如光伏发电）设备大量并入电网造成的系统惯性下降的影响。其实现方式可以模拟同步电机惯性响应特性通过采集系统频率变化率进行反馈控制。结合对分布式能源参与系统调频的研究，其控制时间要求在10s以内。

所述的频率遏制控制位于多微网系统四层调频控制结构的第二层，其作用对象是微电网中能够提供有功备用容量的分布式发电单元、储能单元、柔性负荷。其控制目的与传统一次调频相似，通过调节有功备用容量设备快速、自动实现频率稳定。其实现方式可以模拟同步电机功频特性通过下垂控制实现。结合对分布式能源参与系统调频的研究，其控制时间要求在1min以内。