一种分布式光伏及生物质能发电的并网解决方法

摘要

本发明公开了一种分布式光伏及生物质能发电的并网解决方法，是将电网公网、生物质能发电系统、光伏发电系统进行并网控制，采用让光伏最大限度发电、电网补充、生物质能发电作为后备进行控制和调节，实现电能输出；所有的控制和调节指令通过监控主站发出，监控主站根据采集的发电系统参数信息和电网的带电情况，分析发供电情况并决定运行模式，将模式下发给协调控制器，由协调控制器来执行运行模式；本发明分布式光伏及生物质能发电的并网解决方法，适用于农村地区多种电源的并网，使得生物质能发电和光伏发电协调运行，可充分发挥其最大效益和价值，同时符合环保绿色的现代能源利用要求。

权利要求

1.一种分布式光伏及生物质能发电的并网解决方法，其特征在于：所述方法是将电网公网、生物质能发电系统、光伏发电系统进行并网控制，采用让光伏最大限度发电、电网补充、生物质能发电作为后备进行控制和调节，实现电能输出；

所有的控制和调节指令通过监控主站发出，所述监控主站采集日照参数信息、天气信息、生物质能发电系统信息并通过配电终端采集负荷数据、电网开关状态信息，监控主站根据采集的发电系统参数信息和电网的带电情况，分析发供电情况并决定运行模式，将模式下发给协调控制器，由协调控制器来执行运行模式；

所述运行模式包括：

模式一：生物质能量不大充足，日照充足时，光伏发电系统通过并网逆变器并网，在满足本地负荷的情况下，多余发电量销售给电网；生物质能发电系统少发有功，多发无功，为光伏逆变器提供无功功率，减少从电网处获取逆变器所需的无功传输，提高电网的功率因数；

模式二：生物质能量充足，日照波动较大时，此时本地生物质能发电规模足够满足本地负荷需求且能持续可靠的获得原料补充，采取光伏发电系统并网发电，向电网售电；生物质能发电系统不并网，或仅给本地负荷供电；

模式三：生物质能量不大充足，日照充足时，此模式用于应对电网断电的情况，此时电网主开关断开，生物质能发电系统启动独立运行模式，光伏发电系统以5kW为运行单位，由主控制系统控制逐一并入生物质能发电系统的本地独立电网；光伏发电系统的并入工作完成后，如果光伏发电能满足负荷需求，为可以节省生物质能使用量，延长孤岛系统供电时间，生物质能发电系统按照少发有功、多发无功的方式运行；

模式四：生物质能量充足，日照不足时，此模式用于应对电网断电的情况，此时电网主开关断开，生物质能发电系统启动独立运行模式，光伏发电系统不工作；

模式五：生物质能量不足时，无法启动发电，此模式用于应对电网断电的情况，进入停机模式。

2.根据权利要求1所述的一种分布式光伏及生物质能发电的并网解决方法，其特征在于：所述监控主站还根据IEC61970标准创建电网一次设备模型和二次设备模型，模型包含了配电网的拓扑连接关系以及一次设备和二次设备的关联关系。

说明书

一种分布式光伏及生物质能发电的并网解决方法

技术领域

[0001] 本发明涉及配电网自动化技术领域，特别涉及一种分布式光伏及生物质能发电的并网解决方法。

背景技术

[0002] 分布式电源是智能电网中的重要组成部分，利用农村丰富的沼气资源等生物质能及光伏构建农村分布式电源，按照“自发自用，余量上网，电网调节”的方式建设分布式发电系统，促进新农村经济可持续低碳健康发展。为了更好地为客户尤其是广大农村地区的客户提供一流的优质服务，同时加强供电企业信息化建设，提高智能化服务手段，响应国家节能减排的号召，我们从技术上、服务理念上提出了该项目解决方法。该项目以养猪场为新能源的原料基地，将光伏能源与沼气能源相结合建立新能源综合应用示范乡，指导农村客户因地制宜就近综合应用多种新能源协同发电，实现以用户自用和就地利用为主，多余电力送入当地配电网。

[0003] 农村丰富的沼气资源等生物质能及光伏发电形式的分布式电源是清洁、绿色的发电模式，对治理农村生物污染有相当重要的价值。然而由于生物质能发电与光伏发电的特点不同，因而两者运行不协调，不能充分发挥其最大效益和价值。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种分布式光伏及生物质能发电的并网解决方法，适用于农村地区多种电源的并网，使得生物质能发电和光伏发电协调运行，可充分发挥其最大效益和价值，从而能减少停电。

[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

[0006] 该种分布式光伏及生物质能发电的并网解决方法，是将电网公网、生物质能发电系统、光伏发电系统进行并网控制，采用让光伏最大限度发电、电网补充、生物质能发电作为后备进行控制和调节，实现电能输出；

[0007] 所有的控制和调节指令通过监控主站发出，所述监控主站采集日照参数信息、天气信息、生物质能发电系统信息并通过配电终端采集负荷数据、电网开关状态信息，监控主站根据采集的发电系统参数信息和电网的带电情况，分析发供电情况并决定运行模式，将模式下发给协调控制器，由协调控制器来执行运行模式；

[0008] 所述运行模式包括：

[0009] 模式一：生物质能量不大充足，日照充足时，光伏发电系统通过并网逆变器并网，在满足本地负荷的情况下，多余发电量销售给电网；生物质能发电系统少发有功，多发无功，给光伏逆变器提供无功功率，减少从电网处获取逆变器所需的无功传输，提高电网的功率因数；

[0010] 模式二：生物质能量充足，日照波动较大时，此时本地生物质能发电规模足够满足本地负荷需求且能持续可靠的获得原料补充，采取光伏发电系统并网发电，向电网售电；生物质能发电系统不并网，或仅给本地负荷供电；

[0011] 模式三：生物质能量不大充足，日照充足时，当电网断电时，电网主开关断开，生物质能发电系统启动独立运行模式，光伏发电系统以5kW为运行单位，由主控制系统控制逐一并入生物质能发电系统的本地独立电网；光伏发电系统的并入工作完成后，如果光伏发电能满足负荷需求，为可以节省生物质能使用量，延长孤岛系统供电时间，生物质能发电系统按照少发有功、多发无功的方式运行；

[0012] 模式四：生物质能量充足，日照不足时，当电网断电时，电网主开关断开，生物质能发电系统启动独立运行模式，光伏发电系统不工作；

[0013] 模式五：生物质能量不足时，无法启动发电，在电网断电时，进入停机模式；

[0014] 上述模式三、模式四、模式五用于应对电网断电时的应急处理。

[0015] 进一步，所述监控主站还根据IEC61970标准创建电网一次设备模型和二次设备模型，模型包含了配电网的拓扑连接关系以及一次设备和二次设备的关联关系。

[0016] 本发明的有益效果是：

[0017] 本发明分布式光伏及生物质能发电的并网解决方法，适用于农村地区多种电源的并网，使得生物质能发电和光伏发电协调运行，可充分发挥其最大效益和价值，同时符合环保绿色的现代能源利用要求，另外，本发明的灵活性高，应用场景多样，监控主站可以根据事先设置的规则向分布式电源协调控制器下发运行模式，对各电源进行模式自动调节；也可以根据采集的实时数据，分析给出参考的分布式电源的发电运行模式，主站值班人员也可以根据运行经验和电网运行方式，决定是否下发参考运行模式命令进行手动调节，从而实现了智能化、效率化的控制调节。

[0018] 本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

[0019] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

[0020] 图1为本发明建模模块示意图；

[0021] 图2为本发明实时数据集合模块示意图；

[0022] 图3为本发明网络拓扑分析示意图；

[0023] 图4为本发明发电模式识别模块示意图；

[0024] 图5为本发明协调控制器模块示意图。

具体实施方式

[0025] 以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

[0026] 本发明的分布式光伏及生物质能发电的并网解决方法是将电网公网、生物质能发电系统、光伏发电系统进行并网控制，采用让光伏最大限度发电、电网补充、生物质能发电作为后备进行控制和调节，实现电能输出；

[0027] 所有的控制和调节指令通过监控主站发出，监控主站采集日照参数信息、天气信息、生物质能发电系统信息并通过配电终端采集负荷数据、电网开关状态信息，监控主站根据采集的发电系统参数信息和电网的带电情况，分析发供电情况并决定运行模式，将模式下发给协调控制器，由协调控制器来执行运行模式；

[0028] 运行模式包括：

[0029] 模式一：生物质能量不大充足，日照充足时，光伏发电系统通过并网逆变器并网，在满足本地负荷的情况下，多余发电量销售给电网；生物质能发电系统少发有功，多发无功，给光伏逆变器提供无功功率，减少从电网处获取逆变器所需的无功传输，提高电网的功率因数；

[0030] 模式二：生物质能量充足，日照波动较大时，此时本地生物质能发电规模足够满足本地负荷需求且能持续可靠的获得原料补充，采取光伏发电系统并网发电，向电网售电；生物质能发电系统不并网，或仅给本地负荷供电；

[0031] 模式三：生物质能量不大充足，日照充足时，当电网断电时，电网主开关断开，生物质能发电系统启动独立运行模式，光伏发电系统以5kW为运行单位，由主控制系统控制逐一并入生物质能发电系统的本地独立电网；光伏发电系统的并入工作完成后，如果光伏发电能满足负荷需求，为可以节省生物质能使用量，延长孤岛系统供电时间，生物质能发电系统按照少发有功、多发无功的方式运行；

[0032] 模式四：生物质能量充足，日照不足时，当电网断电时，电网主开关断开，生物质能发电系统启动独立运行模式，光伏发电系统不工作；

[0033] 模式五：生物质能量不足时，无法启动发电，在电网断电时，进入停机模式。

[0034] 上述模式三、模式四、模式五用于应对电网断电时的应急处理。

[0035] 本发明中，监控主站还根据IEC61970标准创建电网一次设备模型和二次设备模型，模型包含了配电网的拓扑连接关系以及一次设备和二次设备的关联关系。

[0036] 本方法的应用场景如下：

[0037] (1)遵循IEC61970标准的建模工具，生成主站电网网架结构，进行分布式电源发电系统监控，通过监控系统采集的气象条件、负荷情况、电网实时拓扑、电网实时带电分析等，确定分布式电源的发电运行模式。主站根据事先设置的规则向分布式电源协调控制器下发运行模式，对各电源进行模式自动调节；

[0038] (2)根据采集的实时数据，分析给出参考的分布式电源的发电运行模式。主站值班人员可以根据运行经验和电网运行方式，决定是否下发参考运行模式命令进行手动调节。

[0039] 本发明中，监控主站为了完成控制和调节，其控制和调节系统主要包括以下几个模块：

[0040] 1.遵循IEC61970标准的建模模块

[0041] 如图1所示，建模模块支持CIM模型导入和手动建立模型，模块负责解析CIM模型文件数据，判断数据正确性，创建设备数据(一次设备和二次设备)对象，添加到实时数据采集模块中。公共信息模型(CIM)是一个抽象模型，描述电力企业的所有主要对象，特别是与电力运行有关的对象。通过提供一种用对象类和属性及他们之间关系来表示电力系统资源的标准方法，CIM方便了实现不同卖方独立开发的能量管理系统(EMS)应用的集成，多个独立开发的完整EMS系统之间的集成，以及EMS系统和其它涉及电力系统运行的不同方面的系统，例如发电或配电系统之间的集成。

[0042] 2.实时数据集合模块

[0043] 如图2所示，实时数据集合模块相当于电网一次和二次模型对象的容器，维护电网运行数据。该容器还维护设备端点(Terminal)和连接点(ConnectivityNode)等设备之间连接关系信息。实时数据集合模块对外提供设备对象、数据分组、数据点、设备端点、连接点、拓扑操作等的访问接口，即实时数据集合模块就是实际电网设备运行状态的一个“镜像”。

[0044] 3.实时数据采集模块

[0045] 实时数据采集模块实现将终端数据上传到监控系统，便于操作员进行数据浏览和监视。采集的信息除了电气参数外，还包括生物质能量以及辐照、风向、风速、气温、湿度、云量等气象参数。

[0046] 4.拓扑分析模块

[0047] 如图3所示，拓扑分析模块计算电网一次设备之间的拓扑连接关系。拓扑分析包括母线分析和电气岛分析两个组成部分。拓扑分析将闭合开关连接在一起的节点集合定义为一个母线。在母线分析阶段，节点对应着图的顶点，闭合的开关对应着图的边；电气岛分析是将线路和变压器连接在一起的母线集合定义为一个“岛”。岛分为“死岛”和“活岛”：“死岛”对应着电网的停电部分，“活岛”对应着电网的带电部分。母线分析和岛分析其实都是连通图的遍历过程。在电网运行方式改变后，就需要拓扑分析模块进行拓扑搜索，本模块拓扑分析算法是采用图的深度优先搜索方式实现的。

[0048] 5.带电分析模块

[0049] 如图3所示，带电分析模块同拓扑分析模块交互，根据电源分布和开关的位置，分析出配电网带电区域和设备，确定带电区域和停电区域，即带电分析。带电分析的结果为运行仿真模块产生电网运行数据提供边界条件。

[0050] 6.模式识别模块

[0051] 如图3所示，根据气象、生物质能量、负荷情况、带电分析模块等信息，识别目前发电系统的综合状况，判断出目标模式；根据控制模式的执行方式不同，自动执行或推出方案给HMI去手动执行。

[0052] 7.人机界面HMI模块

[0053] 用于展示电网网架接线图。操作员根据电网主接线图，可以观察当前电网的运行方式和状态。根据分布式电源控制模式的执行方式，可以选择自动或手动。手动方式的时候，系统会在HMI界面上给出操作建议，由操作员来决定选择执行或不执行。

[0054] 8.协调控制器模块

[0055] 协调控制器负责根据主站下发的指令，按照指定模式向分布式电源下发控制命令，实现指定的运行模式，如图5所示，生物质能发电机及光伏发电装置即为分布式电源，协调控制器通过交换机、通信服务器连接至以太网，从而实现与SCADA服务器及工作站的通信。

[0056] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。