CN104124714A - 一种分布式电源并网功率控制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种分布式电源并网功率控制方法，其特征在于包括如下步骤：控制装置根据公共连接点PCC处的电压互感器和电流互感器采样得到的数据，实时计算PCC处的有功功率P_cal；控制装置获得DG的运行数据；所述控制装置根据P_cal与限定值P_set之间的大小关系，控制调节DG功率输出。另外本发明还公布了相应的控制装置及系统。通过本发明方案，当供电区域内负荷在谷值、DG发电量就地无法完全消纳时，控制调节DG功率输出，满足电网对上网功率的要求，而当供电区域内负荷在峰值时DG发电量可就地消纳，让DG满功率发电，这样既提高了DG接入容量，又保证了电网的安全运行。

Description

一种分布式电源并网功率控制方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及分布式发电技术领域，更具体地说，涉及一种分布式电源并网功率控制方法、装置及系统。

背景技术

分布式电源(DG)，通常是指是位于用户附近，所发电能就地利用，以10千伏及以下电压等级接入电网，容量在几千瓦至数兆瓦的发电单元，主要包括风能、太阳能、水能、天然气、地热能、海洋能、生物质能等发电形式。

大量DG接入配电网，将使得传统的配网辐射状结构变为多电源结构，潮流的大小和方向都将发生改变，下级电网有可能会向上级电网送电，配电网本身的电压分布也将有所变化。目前一般采取限制DG容量的措施来尽可能减少功率倒送对电网的不利影响，如《Q/GDW480-2010分布式电源接入电网技术规定》要求DG总容量原则上不宜超过上一级变压器供电区域内最大负荷的25％。这种机械的DG容量限制措施无疑阻碍了分布式清洁能源的开发应用，而实际上限制DG容量的本质是为了限制上网功率，因此对于电量能够就地消纳的DG应用场合，可采取限制上网功率取代限制DG容量的措施，这样既保证了电网的安全，又提高了DG的接入容量，推动了分布式发电的发展。

发明内容

为了提高DG的接入容量，同时限制DG上网功率，满足电网的安全要求，本发明提供了一种分布式电源并网功率控制方法及装置。

为了实现上述目的，提出的方案如下：一种分布式电源并网功率控制方法，其特征在于，包括如下步骤：控制装置根据公共连接点PCC处的电压互感器和电流互感器采样得到的数据，实时计算PCC处的有功功率P_cal；控制装置获得DG的运行数据；所述控制装置根据P_cal与限定值P_set之间的大小关系，控制调节DG功率输出。

上述方案中，权利要求1所述步骤之前，还包括步骤，在分布式电源DG并网的PCC的开关柜上或者在所述PCC处单独组屏安装所述控制装置。

上述方案中，所述控制装置与DG通过双绞线、光纤或无线进行连接。

上述方案中，所述运行数据包含以下数据的一种或多种：当前发电功率、额定功率、最大允许输出有功定值。

上述方案中，所述的允许输出有功定值可读写，控制装置通过通信报文修改该定值的方式达到调节DG发电功率的目的。

上述方案中，所述限定值P_set可以是预先设定在控制装置的值，也可以是接收自调度下发的值。

上述方案中，权利要求1中的步骤,每隔固定周期执行一次，该周期取值范围为1至15分钟。

上述方案中，所述控制装置根据P_cal与限定值P_set之间的大小关系，控制调节DG功率输出，具体指：

条件(1)：当P_cal>P_set时，控制装置往DG下发减发控制目标值；

条件(2)：当P_cal<K₂P_set时，控制装置往DG下发增发控制目标值；

条件(3)：当不满足上述条件(1)和条件(2)时，控制装置不往DG下发控制值；

所述的K₂满足0<K₂<1。

上述方案中，所述的DG包含两台或两台以上发电单元，按DG发电优先级顺序控制。

上述方案中，所述的DG发电优先级，是指对DG根据指标量化结果的高低，评定发电优先级，所述指标包括但不限于发电效益指标、节能环保指标。

另外本发明还提供一种分布式电源并网功率控制装置，其特征在于包含采集模块、运算模块、控制模块、通信模块；

所述采集模块与PCC处的电压互感器、电流互感器相连；

所述运算模块与所述采集模块、控制模块、通信模块分别相连；

所述控制模块与所述采集模块、运算模块、通信模块分别相连；

其中：

所述的采集模块对PCC处的电压、电流进行采样；

所述的运算模块根据采集模块的采样结果计算得到PCC处有功功率；

所述的通信模块下行接口连接DG控制设备，获得DG运行数据；上行接口连接电网调度主站，接受电网调度控制指令；

所述的控制模块根据运算模块的结果，判断PCC处的有功功率与限定值之间的大小关系，控制DG功率输出及PCC开关。

另外本发明还提供一种分布式电源并网功率控制系统，其特征在于，包括DG、控制装置和调度主站；所述控制装置安装在DG并网的PCC的开关柜上或者在所述PCC处单独组屏安装，通过双绞线、光纤或无线与所述DG进行连接，通过光纤或无线与所述的调度主站连接。

本发明的有益效果是：提供了一种分布式电源并网功率控制方法及装置，当供电区域内负荷在谷值、DG发电量就地无法完全消纳时，控制调节DG功率输出，满足电网对上网功率的要求，而当供电区域内负荷在峰值时DG发电量可就地消纳，让DG满功率发电，这样既提高了DG接入容量，又保证了电网的安全运行。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种分布式电源并网功率控制方法及装置的结构图；

图2为本发明实施例提供的控制装置与DG之间的信息交互图；

图3为本发明实施例提供的一种分布式电源并网功率控制方法及装置的逻辑框图；

图4为本发明另一实施例提供的一种分布式电源并网功率控制方法及装置的逻辑框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种分布式电源并网功率控制装置的结构图，在DG并网的PCC处设置控制装置，控制装置包含采集模块、运算模块、控制模块、通信模块。采集模块与PCC点PT、CT连接，从PT、CT获得PCC处的电压、电流，并通过运算模块计算得到PCC处有功功率P_cal；通信模块与与DG采用双绞线、光纤或无线通信连接，从DG读取当前发电功率P_DG、额定功率P_DGnom、最大允许输出有功定值P_DGset。如图2所示，P_DGset值可读写，控制装置通过通信报文修改该值到控制DG发电功率的目的。

另外将本发明还提供一种系统，包括DG、本发明所提供的分布式电源并网功率控制装置和调度主站；所述控制装置安装在DG并网的PCC的开关柜上或者在所述PCC处单独组屏安装，通过双绞线、光纤或无线与所述DG进行连接，通过光纤或无线与所述的调度主站连接。

实施例一

图3为当与控制装置通信连接的DG只有一个发电单元时实施例提供的一种DG并网功率控制逻辑图，步骤如下：

(1)控制装置读取P_DG、P_DGnom、P_DGset，计算PCC处有功功率P_cal

(2)根据P_cal与限定值P_set之间的大小关系，控制DG功率输出，具体的：

a)当控制装置检测到P_cal>P_set，且与DG通信正常时，往P_DGset写入P_DG+P_cal-K₁P_set值；当控制装置检测到P_cal大于P_set，但与DG通信异常时，直接跳开PCC开关；

b)当控制装置检测到P_cal<K₂P_set，且与DG通信正常时，判断P_DGset是否满足小于P_DGnom，若满足，往P_DGset里写入P_DGnom与P_DG+K₁P_set-P_cal中的较小值，若不满足，结束流程。

c)当控制装置检测到P_cal<K₂P_set，与DG通信异常时，不往P_DGset里写值；

d)当控制装置检测到P_cal<K₁P_set且大于K₂P_set时，不往P_DGset里写值。

设置K₁和K₂值的目的是为了防止因PCC点功率处于限定值边界，频繁调节DG功率，K₁、K₂取值范围为：0<K₂<K₁<1，

(3)为了避免控制装置频繁调节DG发电功率，当步骤(2)完成后，控制装置通过一内部计数器计时，当达到延时时间，重新进入步骤(1)，该延时值一般可取1～15分钟。

实施例二

图4为当与控制装置通信连接的DG有多个发电单元时实施例提供的一种DG并网功率控制逻辑图，为清楚说明该实施例，假设有N个DG，对每个DG进行编号，按照发电效益或节能环保进行评估，最优先发电的DG编号为DG₁，次优先发电的编号为DG₂，以此类推，优先级最低的DG编号为DG_N。对应编号为j的DG当前发电功率标识为P_DGj、额定功率标识为P_DGjnom、最大允许输出有功定值标识为P_DGjset,其中j∈[1,N]。

实施例提供的一种DG并网功率控制逻辑图，步骤如下：

(1)控制装置读取各DG的P_DGj、P_DGjnom、P_DGjset值，j∈[1,N]，计算PCC处有功功率P_cal

(2)如图4所示，功率控制具体方法：

a)当控制装置检测到P_cal>P_set时，优先对DG_N进行减功率控制，若需要减发的功率目标值P_cal-K₁P_set小于当前DG_N发电功率P_DGN，则往P_DGNset里写入P_DGN-P_cal+K₁P_set值后，结束流程；若需要减发的功率目标值P_cal-K₁P_set大于当前DG_N发电功率P_DGN，则直接向DG_N发停机或待机指令，然后依次对DG_N-1进行减功率控制，直到所有DG减发的功率值大于等于P_cal-K₁P_set，结束流程。

b)当控制装置检测到P_cal>P_set时，若与全部DG通信中断，则跳开PCC开关，结束流程；

c)当控制装置检测到P_cal>P_set时，若部分DG通信中断，则不对该部分DG进行功率控制，若其他DG全部停机或待机仍然不能满足减发的功率目标值，则跳开PCC开关，结束流程；

d)当控制装置检测到P_cal<K₂P_set时，优先对DG₁进行增功率控制，若DG₁不具备功率增发的条件(P_DG1set＝P_DG1nom)，则不对DG₁进行功率增发控制，依次对DG₂实施增发功率控制；若DG₁具备功率增发的条件(P_DG1set<P_DG1nom)，且需要增发的功率目标值K₁P_set-P_cal小于等于当前DG₁可增发的发电功率P_DG1nom-P_DG1，往P_DG1set里写入P_DG1+K₁P_set-P_cal值后，结束流程；若DG₁具备功率增发的条件(P_DG1set<P_DG1nom)，需要增发的功率目标值K₁P_set-P_cal大于当前DG₁可增发的发电功率P_DG1nom-P_DG1，往P_DG1set的里写入P_DG1nom值，再依次对DG₂进行增功率控制，直到所有DG增发功率值之和等于或接近需要增发的功率目标值K₁P_set-P_cal后，结束流程；

e)当控制装置检测到P_cal<K₂P_set时，若部分或全部DG通信中断，则对中断的DG不进行功率控制；

f)当控制装置检测到K₂P_set≤P_cal≤K₁P_set时，对所有DG不作功率控制，结束流程。

设置K₁和K₂值的目的是为了防止因PCC点功率处于限定值边界，频繁调节DG功率，K₁、K₂取值范围为：0<K₂<K₁<1，

(3)为了避免控制装置频繁调节DG发电功率，当步骤(2)完成后，控制装置通过一内部计数器计时，当达到延时时间，重新进入步骤(1)，该延时值一般可取5～15分钟。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种分布式电源并网功率控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

控制装置根据公共连接点PCC处的电压互感器和电流互感器采样得到的数据，实时计算PCC处的有功功率P_cal；控制装置获得DG的运行数据；所述控制装置根据P_cal与限定值P_set之间的大小关系，控制调节DG功率输出。

2.如权利要求1所述的一种分布式电源并网功率控制方法，其特征在于，权利要求1所述步骤之前，还包括步骤，在分布式电源DG并网的PCC的开关柜上或者在所述PCC处单独组屏安装所述控制装置。

3.如权利要求1所述的一种分布式电源并网功率控制方法，其特征在于，所述控制装置与DG通过双绞线、光纤或无线进行连接。

4.如权利要求1所述的一种分布式电源并网功率控制方法，其特征在于，所述运行数据包含以下数据的一种或多种：当前发电功率、额定功率、最大允许输出有功定值。

5.如权利要求4所述的一种分布式电源并网功率控制方法，其特征在于，所述的允许输出有功定值可读写，控制装置通过通信报文修改该定值的方式达到调节DG发电功率的目的。

6.如权利要求1所述的一种分布式电源并网功率控制方法，其特征在于，所述限定值P_set可以是预先设定在控制装置的值，也可以是接收自调度下发的值。

7.如权利要求1所述的一种分布式电源并网功率控制方法，其特征在于，权利要求1中的步骤,每隔固定周期执行一次，该周期取值范围为1至15分钟。

8.如权利要求1所述的一种分布式电源并网功率控制方法，其特征在于，所述控制装置根据P_cal与限定值P_set之间的大小关系，控制调节DG功率输出，具体指：

条件(1)：当P_cal>P_set时，控制装置往DG下发减发控制目标值；

条件(2)：当P_cal<K₂P_set时，控制装置往DG下发增发控制目标值；

条件(3)：当不满足上述条件(1)和条件(2)时，控制装置不往DG下发控制值；

所述的K₂满足0<K₂<1。

9.如权利要求8所述的一种分布式电源并网功率控制方法，其特征在于，所述的DG包含两台或两台以上发电单元，按DG发电优先级顺序控制。

10.如权利要求9所述的一种分布式电源并网功率控制方法，其特征在于，所述的DG发电优先级，是指对DG根据指标量化结果的高低，评定发电优先级，所述指标包括但不限于发电效益指标、节能环保指标。

11.一种分布式电源并网功率控制装置，其特征在于包含采集模块、运算模块、控制模块、通信模块；

所述采集模块与PCC处的电压互感器、电流互感器相连；

所述运算模块与所述采集模块、控制模块、通信模块分别相连；

所述控制模块与所述采集模块、运算模块、通信模块分别相连；

其中：

所述的采集模块对PCC处的电压、电流进行采样；

所述的运算模块根据采集模块的采样结果计算得到PCC处有功功率；

所述的通信模块下行接口连接DG控制设备，获得DG运行数据；上行接口连接电网调度主站，接受电网调度控制指令；

所述的控制模块根据运算模块的结果，判断PCC处的有功功率与限定值之间的大小关系，控制DG功率输出及PCC开关。

12.一种分布式电源并网功率控制系统，其特征在于，包括DG、控制装置和调度主站；所述控制装置安装在DG并网的PCC的开关柜上或者在所述PCC处单独组屏安装，通过双绞线、光纤或无线与所述DG进行连接，通过光纤或无线与所述的调度主站连接。