[发明专利]一种基于风力发电和光伏发电的微电网有功功率级联分配控制方法

说明书

本发明公开了一种基于风力发电和光伏发电的微电网有功功率级联分配控制方法。本发明通过协调微电网中风力机和光伏系统的出力，在降低可再生能源发电损失的同时，实现微电网的安全、经济运行。考虑到风力发电和光伏发电系统运行特性的不同，为了满足上级调度指令下的出力值与实际可再生能源发电功率之间的差异，首先通过存储或释放风机转子的动能来调节风机输出功率，从而减小系统总出力值与需求量的差值；如果风机转子的调节能力达到其极限时，再调节光伏发电系统的出力值，进一步填补系统总出力值与上级调度值之间的不平衡。实验结果证明，与传统的调度方法相比，该级联控制策略能在满足系统调度需求的同时实现对分布式能源的充分利用。

技术领域

本发明涉及微电网有功功率分配制方法，尤其是涉及一种基于风力发电和光伏发电的微电网有功功率级联分配制方法。

背景技术

光伏发电和风力发电等新能源对于缓解能源短缺和环境危机，保障社会可持续发展，维护国家能源安全起到了重要作用，微电网的应用为大规模可再生能源的分布式、分散化、经济性消纳提供了一种可行的解决方案，能够减少电力系统对复杂集中协调控制的需求的同时，促进智能电网的实现。然而，由于光伏发电和风力发电等新能源的随机性和波动性，使得微电网中协调调度和可再生能源发电之间产生矛盾。建立储能系统在一定程度上能解决该矛盾，然而储能装置容量有限是其致命缺陷，因此，需要可再生能源调节其输出来满足相应的调度指令。目前，常用的可再生能源调度方案为基于相同UL的有功功率分配控制方案，该方法在充分利用可再生能源方面不是最优的。所以，本发明主要研究可再生能源充分利用自身潜力满足调度需求的控制方案。

发明内容

为解决上述问题，本发明首先提出风力发电和光伏发电在有功功率分配控制下的特性分析方法，然后提出一种基于风力发电和光伏发电的微电网级联功率分配制方法，以达到根据风能和太阳能的不同特性制定功率分配控制策略的目的。

本发明的技术方案采用如下步骤：

1)分析风能和太阳能发电系统在有功功率控制下的不同特性；

2)根据步骤1)的分析结果，提出了一种新型微电网级联功率分配方案。

所述的步骤1)中的特性分析分为两部分：

(1)风能在功率分配下的特性分析

有功功率控制下的风力机i的出力可表示为：

其中，K_u为微电网中风力机(WG)和光伏发电(PV)的通用能量利用率(UL)，ω_Di为风力机转速。则风力机转子运行方程可改写为：

其中，H_D是风力机的惯性常数，这里不失一般性设所有风力机惯性常数均相同。P_Hi为风力机i捕获的风能，则在一个时间段内有功功率控制下的风力机捕获的总风能为

定义E_Wi0为非有功功率控制下的风力机捕获的总风能，则在某一时间段内

其中，P_Wmi为预测的风力机i的最大出力。值得注意的是，在规模相对较小的电力系统中，负荷是可变的，控制指令在几分钟之内便可执行，所以为简单起见，假设风速在控制指令下达到执行时段内不变。

基于以上，有功功率控制下的风力机i的能量损失可表示为

显然，将E_WL,i拆成两部分还可以表示为：