技术领域
[0001] 本
发明涉及融合海流能发电的海岛微网系统。
背景技术
[0002] 我国海岛数量众多，但大部分海岛远离大陆，电
力等
能源供应已成为影响海岛发展的主要制约因素。通过在海岛上建设微
电网系统，可以为岛上居民提供绿色电力，解决海岛的供电问题，并有效提升岛上用户的用电品质。因此，微电网供电模式在海岛上得到了快速发展，我国已建成投运多个海岛微电网示范工程。在能源组成方面，由于
风力发电和
光伏发电技术相对成熟，且海岛上一般拥有丰富的
风力和
太阳能资源，并与微电网技术具有很强的可交互性，因此风力发电和光伏发电基本已成为海岛微电网系统中分布式电源类型的标准配置。
[0003] 海洋面积占地球总面积约70％，海洋里蕴含着丰富的能源，是一个巨大的能源宝库，海岛附近海域的
水流流速、流向、水深、地质等情况一般也均具备海洋能的开
发条件。与其它形式的海洋能相比，海流能是指流动的
海水所具有的
动能，主要利用海峡或海底水道中由于潮汐导致有规律的海水流动来产生
能量，一般具有能量
密度高、能源稳定、规律性强和可预见性等特点，目前已成为海洋能开发的一个热点，尤其在海流能发电技术方面。
[0004] 部分海岛受制于经济性等方面的考虑，海岛电网并没有与大陆实现联网运行。相应地在海岛上建设的微电网系统主要分为两种类型：并网型微电网和离网型微电网。不管何种微电网形式，海岛微电网的总体
框架基本类似，只不过在功能应用实现方面各有侧重，比如并网型微网因为有大电网
支撑，稳定运行方面的问题相对弱化，而更注重经济优化调度；而离网型微网由于其系统容量小，抗干扰能力弱，因此更需要解决自身的稳定运行问题。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供融合海流能发电的海岛微网系统，能够有效解决现有海岛微电网系统运行不稳定的问题。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：融合海流能发电的海岛微网系统，包括微网控制中心站的站内快速控制系统和站外较长时间尺度控制系统，所述站内快速控制系统包括对时
服务器、中央
控制器、模式切换控制器和站内间隔微电网智能终端，所述中央控制器、模式切换控制器和站内间隔微电网智能终端均与过程层交换机通过光纤相连，所述对时服务器控制中央控制器、模式切换控制器和站内间隔微电网智能终端保持快速同步；
[0007] 所述站外较长时间尺度控制系统包括能量管理系统和站外海流能发电装置，所述能连管理系统和站外海流能发电装置通过工业级交换机相连，所述站内快速控制系统中的中央控制器、模式切换控制器和站内间隔微电网智能终端也均与较长时间尺度控制系统的工业级站外交换机相连。
[0008] 优选的，所述站内快速控制系统中的中央控制器、模式切换控制器和站内间隔微电网智能终端均与过程层交换机采用GOOSE通讯协议和IEC61850-9-2(SV)通讯协议，对时服务器采用IEEE1588对时协议，组成支持GOOSE、SV、IEEE1588数据传输的三网合一快速光纤网络。
[0009] 优选的，与所述较长时间尺度控制系统中工业级交换机相连的设备采用IEC61850-8-1(MMS)通讯协议。
[0010] 与
现有技术相比，本发明的优点是：通过对时服务器，有效保证设备间的快速通讯与控制，当微电网内部发生分布式电源或
母线等故障时，系统将瞬间产生因故障设备导致的功率缺额，微电网需进行功率缺额计算并快速开展扰动动态稳定控制，以保证微电网迅速进入新的稳定状态，使功率重新达到平衡，防止系统崩溃现象的发生；而在微电网并网联络线发生故障或者离网系统唯一的主电源发生故障退出时，微电网需快速进行并网转离网或者不同主电源之间的非计划性模式切换控制，以防止系统模式切换失败导致系统全黑。
[0011] 将海流能发电融入海岛微网系统中，通过相应的接入系统组网以及交互功能实现设计，使其成为微网整体控制策略的一个重要组成部分，可以极大地丰富海岛能源利用形式，并在微网紧急稳定控制、模式切换控制、能量平衡控制等方面发挥作用，进一步保证了海岛微电网系统的可靠、稳定运行。
附图说明
[0012] 图1为本发明融合海流能发电的海岛微网系统的站内快速控制系统连接关系图；
[0013] 图2为本发明融合海流能发电的海岛微网系统的站外较长时间尺度控制系统连接关系图；
具体实施方式
[0014] 下面详细描述本发明的
实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0015] 参阅图1、图2为本发明融合海流能发电的海岛微网系统的实施例，融合海流能发电的海岛微网系统，包括微网控制中心站的站内快速控制系统和站外较长时间尺度控制系统，所述站内快速控制系统包括对时服务器、中央控制器、模式切换控制器和站内间隔微电网智能终端，所述中央控制器、模式切换控制器和站内间隔微电网智能终端均与过程层交换机通过光纤相连，所述对时服务器控制中央控制器、模式切换控制器和站内间隔微电网智能终端保持快速同步；
[0016] 所述站外较长时间尺度控制系统包括能量管理系统和站外海流能发电装置，所述能连管理系统和站外海流能发电装置通过工业级交换机相连，所述站内快速控制系统中的中央控制器、模式切换控制器和站内间隔微电网智能终端也均与较长时间尺度控制系统的工业级站外交换机相连。
[0017] 在海流能发电装置支路接入微网控制中心站站内母线间隔处布置有微网智能终端设备，实现对该间隔的采集、保护和控制功能。微电网中央控制器和模式切换控制器等设备与该站内间隔微电网智能终端通过过程光纤交换机进行联接，采用GOOSE通信协议和IEC61850-9-2(SV)通信协议，并采用IEEE1588对时协议，组成支持GOOSE、SV、IEEE1588数据传输的三网合一快速光纤网络，其中基于IEEE1588对时的同步机制，可以实现100ns级同步
精度，有效保证设备间的快速通信与控制。
[0018] 当微电网内部发生分布式电源或母线等故障时，系统将瞬间产生因故障设备导致的功率缺额，微电网需进行功率缺额计算并快速开展扰动动态稳定控制，以保证微电网迅速进入新的稳定状态，使功率重新达到平衡，防止系统崩溃现象的发生；而在微电网并网联络线发生故障或者离网系统唯一的主电源发生故障退出时，微电网需快速进行并网转离网或者不同主电源之间的非计划性模式切换控制，以防止系统模式切换失败导致系统全黑。
[0019] 作为海岛综合能源系统的组成部分，在上述情况下海流能发电装置也将参与到系统的扰动紧急稳定控制和非计划性模式切换控制中。在进行控制时，由于对控制
信号的快速性要求很高，因此需要借助快速通信机制来实现，直接由协调控制层中的智能决策设备起作用，而无需由上层的优化控制层发起。微电网中央控制器或模式切换控制器将直接综合包括海流能发电装置在内的站内各支路
电流、
开关状态以及其它关键设备运行状态，并与储能装置等进行快速通讯，根据系统当前运行状况采取快速判据确定微网决策信息，必要时快速生成控制指令下发给海流能发电装置所在间隔智能终端执行，
切除海流能发电装置所在支路，以保持整个微网系统连续、稳定运行。
[0020] 站外海流能发电装置通过通讯
接口设备与优化控制层的服务器、工作站和协调控制层的微电网中央控制器、模式切换控制器等设备进行组网联接，采用工业级交换机，组成支持IEC61850-8-1通讯协议(即MMS)的工业级以太网络，实现优化控制层对海流能发电装置的
数据采集与自动控制。
[0021] 海岛微电网尤其是在离网运行过程中，必须密切关注系统的运行
频率和
电压，当系统频率或电压过低或过高时，就需要进行较长时间尺度下的功率平衡控制，以解决系统电压和频率稳定问题。一般可以采取调节分布式电源或储能出力、控制分布式电源投退等措施来使频率或电压恢复到限制以内。此外，当优化控制层的能量管理系统根据系统运行状况变化需要进行计划性的运行模式切换控制时，也要作相应的调整控制措施，以使切换控制顺利执行。
[0022] 通常情况下为了保证海流能发电装置利用率的最大化，其逆变设备常常工作在装置输入的最大功率点处，而并不依赖系统母线电压状态自动调整其出力。当然，作为海岛综合能源微网系统的一部分，在上述情况下海流能发电装置也将参与到系统控制中。由于此时系统对实时性和快速性要求不像3.1中紧急控制和非计划性模式切换控制一样高，因此控制机制由优化控制层的能量管理系统根据能量平衡控制或计划性模式切换控制需要，向中央控制器或模式切换控制器下发相应的调节指令。当系统频率或电压过高时，能量管理系统向中央控制器下发频率或电压稳定控制指令，必要时中央控制器采取降低海流能发电装置出力或切除海流能发电装置等措施；反之当系统频率或电压过低时通过增加海流能发电装置出力来实现供需平衡。而在能量管理系统下发运行模式切换命令后，模式切换控制器执行切换策略，调节海流能发电装置出力或进行切除操作，实现运行模式平稳过渡。
