[发明专利]一种虚拟电厂控制系统

说明书

本发明公开了一种虚拟电厂控制系统，包括分层控制系统，分层控制系统包括一级控制系统、二级控制系统、三级控制系统和四级控制系统。本发明结合虚拟电厂自身的运行特点，提出了基于不同时间尺度的虚拟电厂分层控制策略，通过分层控制系统分别在不同的时间尺度和控制层面上解决虚拟电厂存在难以实现各微源无功功率按下垂系数的分配、电能质量较差、系统不具备全局调节能力等问题，使虚拟电厂在保持一定的就地控制能力的同时还具备全局协调控制能力。

技术领域

本发明涉及虚拟电厂技术领域，尤其涉及一种虚拟电厂控制系统。

背景技术

目前家庭型发电厂等这些分布式能源给整个电网的安全性和可靠性带来了严重威胁，正是由于这两个矛盾的存在，现在的电力系统不但存在能源浪费，而且还面临着安全问题，虚拟电厂由此而生，虚拟电厂有着高效经济地调节各台调峰机组、各种储能设备、多种用电设备的负荷，达到更经济地按需增减负荷的目的，而对于风能、太阳能等这些分布式能源与电网之间的矛盾，虚拟电厂也有解决之道，虚拟发电厂在不改变各个分布式能源并网方式的前提下通过先进的控制、计量、通信等技术聚合各类分布式能源和用电设备，并通过更高层面的软件构架实现多个分布式能源的协调优化运行，从而减少分布式能源并网对公网造成的冲击，提高电网的稳定性和可靠性。

目前虚拟电厂往往引入虚拟阻抗可以削弱线路中阻性成分的影响，使微源釆用感性下垂控制，同时，微源采用改进下垂控制可以满足虚拟电厂各种运行模式的需要，但是，对于多电压源型微源组网的虚拟电厂，仅依靠微源自身的下垂控制还存在一些问题，首先，由于虚拟电厂各线路阻抗上电压降的不等以及负荷分布的不均匀，采用感性下垂控制的微源输出的无功功率并不能按下垂系数分配，很小的输出电压差会造成很大的功率误差，极易造成换流器的过流，其次，下垂控制是一种有差控制，当系统功率波动大时，系统的电压和频率会超出允许的运行范围，再次，虚拟电厂中储能装置的输出功率受其限制，其出力需要根据及系统的经济调度进行调整，鉴于单纯依靠微源的下垂控制，虚拟电厂存在难以实现各微源无功功率按下垂系数的分配、电能质量较差、系统不具备全局调节能力等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种虚拟电厂控制系统，可以实现虚拟电厂中各微源无功功率按下垂系数的分配、提高电能质量、且使系统具备全局调节能力。

为解决上述的技术问题，本发明的一方面提供一种虚拟电厂控制系统，包括分层控制系统，所述分层控制系统包括一级控制系统、二级控制系统、三级控制系统和四级控制系统；其中：

所述一级控制系统，包括可再生能源发电系统，所述可再生能源发电系统内设置有能量储能元件和功率型储能元件，用于实现微源内部的优化协调控制；

所述二级控制系统包括有多个微源以及下垂控制的微源DR单元，用于实现功率自动分配；

所述三级控制系统包括电压和频率控制单元、联络线功率控制单元和双模式切换控制单元，用于将系统的频率和电压维持在正常范围内；

所述四级控制系统包括日前发电计划单元、日内优化调度单元和实时计划调整单元，用于确定各微源在虚拟电厂的二、三级控制过程中承担的功率波动比例。

优选地，所述一级控制系统用于调度微源内部使所述可再生能源发电系统、所述能量储能元件和所述功率型储能元件之间协调控制，使整个微源系统按照虚拟电厂所述二级控制系统的要求输出功率，调整毫秒级的负荷波动。

优选地，所述二级控制系统包括多个包含有微源单元以及微源DR单元的子系统；所述微源包括逆变器接口型微源以及旋转电机接口型微源；其中旋转电机接口型微源采用感性下垂控制的微源DR单元；

其中，所述二级控制系统用于利用所述下垂控制的微源DR单元进行微源自身的下垂控制，使各微源按照能量管理系统EMS下达的功率基点值和下垂特性曲线的斜率分配系统中的瞬时负荷功率波动，由微源自身执行，调整秒级的负荷波动。