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      一種基于復(fù)合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)平滑切換控制方法與策略的制作方法

      文檔序號(hào):7266538閱讀:277來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:一種基于復(fù)合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)平滑切換控制方法與策略的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及微電網(wǎng)平滑切換控制方法,尤其是一種基于復(fù)合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)平滑切換控制方法與策略。屬于電カ系統(tǒng)輸配電技術(shù)領(lǐng)域。
      背景技術(shù)
      微電網(wǎng)有并網(wǎng)和孤島兩種運(yùn)行模式,正常情況下微電網(wǎng)與公共配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行,其電壓和頻率穩(wěn)定性都由公共配電網(wǎng)支撐,當(dāng)配電網(wǎng)或微電網(wǎng)內(nèi)部出現(xiàn)故障,微電網(wǎng)與配電網(wǎng)的公共連接點(diǎn)(PCC)將立即斷開,微電網(wǎng)由并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)為孤島運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)大部分微電網(wǎng)而言,微電網(wǎng)中的利用可再生資源發(fā)電的分布式電源出力并不能完全滿足負(fù)荷需求,當(dāng)微電網(wǎng)由并網(wǎng)轉(zhuǎn)入非計(jì)劃孤島運(yùn)行時(shí)往往出現(xiàn)功率缺額,導(dǎo)致微電網(wǎng)無(wú)法保持電壓和頻率穩(wěn)定,嚴(yán)重時(shí)將造成分布式電源退出運(yùn)行,負(fù)荷斷電,整個(gè)微電網(wǎng)陷入崩潰。因此研 究微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行向非計(jì)劃孤島切換以及孤島運(yùn)行向并網(wǎng)切換的控制方法與策略,確保微電網(wǎng)的在不同運(yùn)行模式下平穩(wěn)過渡,對(duì)提高微電網(wǎng)的電能質(zhì)量和供電可靠性具有重要意義。目前對(duì)運(yùn)行模式切換的研究主要集中在源與網(wǎng)之間的切換,即單臺(tái)帶負(fù)載的分布式電源與公共配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行和脫網(wǎng)孤島運(yùn)行之間的切換,而對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)與公共配電網(wǎng)網(wǎng)際之間的運(yùn)行模式切換研究相對(duì)較少。目前已有的微電網(wǎng)運(yùn)行模式平滑切換方法主要有兩種一、主電源采用V/F控制的切換模式微電網(wǎng)由并網(wǎng)向孤島運(yùn)行切換時(shí),作為孤島運(yùn)行主電源的分布式電源由并網(wǎng)的PQ控制轉(zhuǎn)為V/F控制,同時(shí)改變逆變器控制參數(shù)以實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)運(yùn)行模式平滑切換。這種切換方法存在的主要問題是(1)實(shí)際微電網(wǎng)在孤島運(yùn)行時(shí),主電源一般要求具備良好地穩(wěn)定性和較大的容量,往往只會(huì)選擇柴油發(fā)電機(jī)或儲(chǔ)能裝置,而不選分布式電源,但并網(wǎng)時(shí)柴油發(fā)電機(jī)處于停機(jī)狀態(tài),儲(chǔ)能裝置也往往處于浮充狀態(tài),因此實(shí)際微電網(wǎng)由并網(wǎng)向非計(jì)劃孤島切換過程中能夠?qū)⒅麟娫从蒔Q控制轉(zhuǎn)為V/F控制的情形較為少見。(2)該方法沒有考慮并網(wǎng)轉(zhuǎn)非計(jì)劃孤島時(shí)功率缺額的情況,只考慮切換后孤島運(yùn)行能達(dá)到功率平衡或缺額不大的情形,尚若非計(jì)劃切換后孤島功率缺額較大,作為主電源的分布式電源容量有限,無(wú)法填補(bǔ)微電網(wǎng)功率缺額,則平滑切換將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。ニ、分布式電源均采用下垂控制的切換模式微電網(wǎng)中的分布式電源在并網(wǎng)時(shí)均采用PQ控制,孤島運(yùn)行時(shí)均轉(zhuǎn)為下垂控制,切換時(shí)在基本下垂控制器中増加下垂額定點(diǎn)調(diào)節(jié)環(huán),通過該環(huán)路的投切實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)與孤島控制模式的平滑轉(zhuǎn)換。該方法同樣沒有充分考慮非計(jì)劃切換過程中功率缺額的影響,如果非計(jì)劃切換后孤島功率缺額較大,采用下垂控制對(duì)分布式電源可調(diào)容量要求較高,在滲透率較低的微電網(wǎng)中平滑切換將難以實(shí)現(xiàn)。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的,是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中微電網(wǎng)由并網(wǎng)向非計(jì)劃孤島切換時(shí)出現(xiàn)功率缺額而導(dǎo)致電能質(zhì)量嚴(yán)重下降,以及微電網(wǎng)并網(wǎng)時(shí)微電網(wǎng)與公共配電網(wǎng)存在不同步的問題,提供一種基于復(fù)合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)平滑切換控制方法與策略。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案達(dá)到一種基于復(fù)合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)平滑切換控制方法與策略,設(shè)置含多種分布式電源的低壓微電網(wǎng),所述低壓微網(wǎng)中的公共連接點(diǎn)PCC、各分布式電源和所有支路的開關(guān)由微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS進(jìn)行監(jiān)控,微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS通過檢測(cè)微電網(wǎng)公共連接點(diǎn)PCC的開/合狀態(tài)來(lái)判定低壓微電網(wǎng)處于孤島運(yùn)行狀態(tài)或并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài),其特征在于在所述含多種分布式電源的低壓微電網(wǎng)中設(shè)置由超級(jí)電容器和蓄電池組成的復(fù)合儲(chǔ)能単元,在微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS對(duì)低壓微電網(wǎng)監(jiān)控的基礎(chǔ)上利用復(fù)合儲(chǔ)能單元對(duì)微電網(wǎng)平滑切換控制,具體方法與策略如下I)由并網(wǎng)運(yùn)行轉(zhuǎn)非計(jì)劃孤島切換控制當(dāng)檢測(cè)到微電網(wǎng)公共連接點(diǎn)PCC處于斷開狀態(tài)時(shí),低壓微電網(wǎng)由并網(wǎng)運(yùn)行向非計(jì)劃孤島進(jìn)行切換,在不改變分布式電源運(yùn)行控制模式前提下,將超級(jí)電容器和蓄電池組成 的復(fù)合儲(chǔ)能裝置作為微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)的主電源,在設(shè)計(jì)合理的復(fù)合儲(chǔ)能裝置結(jié)構(gòu)和充放電控制方法的基礎(chǔ)上,通過制定合適的微電網(wǎng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)非計(jì)劃孤島切換控制策略,確保切換前后重要負(fù)荷正常供電和分布式電源正常運(yùn)行;2)由孤島運(yùn)行轉(zhuǎn)并網(wǎng)切換控制當(dāng)檢測(cè)到公共配電網(wǎng)恢復(fù)供電時(shí),將微電網(wǎng)由孤島運(yùn)行狀態(tài)切換到并網(wǎng)運(yùn)行,通過并網(wǎng)前對(duì)作為主電源的復(fù)合儲(chǔ)能進(jìn)行預(yù)同步控制,將低壓微電網(wǎng)的電壓和相角調(diào)整到與公共配電網(wǎng)基本一致,從而有效地減少了孤島向并網(wǎng)運(yùn)行切換時(shí)的沖擊和振蕩,確保運(yùn)行模式切換過程中的平穩(wěn)過渡。進(jìn)ー步地,由并網(wǎng)運(yùn)行轉(zhuǎn)非計(jì)劃孤島切換控制時(shí),根據(jù)超級(jí)電容器端ロ電壓1!_大小來(lái)控制超級(jí)電容器和蓄電池的投切,以穩(wěn)定復(fù)合儲(chǔ)能単元中直流母線電壓U。為目標(biāo)調(diào)節(jié)超級(jí)電容器組合蓄電池的出力,設(shè)復(fù)合儲(chǔ)能單元中超級(jí)電容器運(yùn)行電壓上限為UMP_UP,運(yùn)行電壓下限為uMp_lOT,端ロ電壓余量系數(shù)為a (0〈a〈l),則并網(wǎng)轉(zhuǎn)非計(jì)劃孤島的切換控制策略如下I)微網(wǎng)EMS系統(tǒng)通過光纖通信獲取PCC點(diǎn)開斷信息以判斷微電網(wǎng)是否孤島運(yùn)行,當(dāng)監(jiān)測(cè)到微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)立即將超級(jí)電容器由浮充狀態(tài)切換到放電狀態(tài),同時(shí)將復(fù)合儲(chǔ)能単元由充電模式切換到V/F控制放電模式;為最大限度減小復(fù)合儲(chǔ)能裝置投入對(duì)微電網(wǎng)的沖擊影響,復(fù)合儲(chǔ)能V/F控制的參考電壓和參考頻率/相角取PCC點(diǎn)斷開瞬間公共配電網(wǎng)的電壓和頻率/相角值;2)由于微電網(wǎng)存在功率缺額,復(fù)合儲(chǔ)能單元通過V/F控制輸出功率穩(wěn)住微電網(wǎng)電壓和頻率,復(fù)合儲(chǔ)能直流母線電壓U。下降,超級(jí)電容器瞬時(shí)響應(yīng)出力,迅速填補(bǔ)微電網(wǎng)功率缺額,與此同時(shí)超級(jí)電容器端ロ電壓逐漸下降;3)當(dāng)a ucap_up時(shí),切除低壓微電網(wǎng)中的次要負(fù)荷,若由復(fù)合儲(chǔ)能單元中的蓄電池組的最大輸出功率為Pbat_up,此時(shí)其余分布式電源功率之和為Sdg_wh-,切除前的負(fù)荷總功率為slMd_wh-,切除后所剩負(fù)荷功率為slMd_MS,則需切除的次要負(fù)荷功率SltjadIt須滿足以下表達(dá)式
      權(quán)利要求
      1.一種基于復(fù)合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)平滑切換控制方法與策略,設(shè)置含多種分布式電源的低壓微電網(wǎng),所述低壓微網(wǎng)中的公共連接點(diǎn)PCC、各分布式電源和所有支路的開關(guān)由微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS進(jìn)行監(jiān)控,微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS通過檢測(cè)微電網(wǎng)公共連接點(diǎn)PCC的開/合狀態(tài)來(lái)判定低壓微電網(wǎng)處于孤島運(yùn)行狀態(tài)或并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài),其特征在于在所述含多種分布式電源的低壓微電網(wǎng)中設(shè)置由超級(jí)電容器和蓄電池組成的復(fù)合儲(chǔ)能単元,在微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS對(duì)低壓微電網(wǎng)監(jiān)控的基礎(chǔ)上利用復(fù)合儲(chǔ)能單元對(duì)微電網(wǎng)平滑切換控制,具體方法與策略如下 1)由并網(wǎng)運(yùn)行轉(zhuǎn)非計(jì)劃孤島切換控制 當(dāng)檢測(cè)到微電網(wǎng)公共連接點(diǎn)PCC處于斷開狀態(tài)時(shí),低壓微電網(wǎng)由并網(wǎng)運(yùn)行向非計(jì)劃孤島進(jìn)行切換,針對(duì)微電網(wǎng)由并網(wǎng)運(yùn)行向非計(jì)劃孤島切換過程中功率出現(xiàn)不平衡的問題,在不改變分布式電源運(yùn)行控制模式前提下,將超級(jí)電容器和蓄電池組成的復(fù)合儲(chǔ)能裝置作為微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)的主電源,在設(shè)計(jì)合理的復(fù)合儲(chǔ)能裝置結(jié)構(gòu)和充放電控制方法的基礎(chǔ)上,通過制定合適的微電網(wǎng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)非計(jì)劃孤島切換控制策略,確保切換前后重要負(fù)荷正常供電和分布式電源正常運(yùn)行; 2)由孤島運(yùn)行轉(zhuǎn)并網(wǎng)切換控制 當(dāng)檢測(cè)到公共配電網(wǎng)恢復(fù)供電時(shí),將微電網(wǎng)由孤島運(yùn)行狀態(tài)切換到并網(wǎng)運(yùn)行,通過并網(wǎng)前對(duì)作為主電源的復(fù)合儲(chǔ)能進(jìn)行預(yù)同步控制,將低壓微電網(wǎng)的電壓和相角調(diào)整到與公共配電網(wǎng)基本一致,從而有效地減少了孤島向并網(wǎng)運(yùn)行切換時(shí)的沖擊和振蕩,確保運(yùn)行模式切換過程中的平穩(wěn)過渡。
      2.如權(quán)利要求I所述的ー種基于復(fù)合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)平滑切換控制方法與策略,其特征在干由并網(wǎng)運(yùn)行轉(zhuǎn)非計(jì)劃孤島切換控制時(shí),根據(jù)超級(jí)電容器端ロ電壓uMP大小來(lái)控制超級(jí)電容器和蓄電池的投切,以穩(wěn)定復(fù)合儲(chǔ)能単元中直流母線電壓U。為目標(biāo)調(diào)節(jié)超級(jí)電容器組合蓄電池的出力,設(shè)復(fù)合儲(chǔ)能單元中超級(jí)電容器運(yùn)行電壓上限為ump_up,運(yùn)行電壓下限為uMP-1(W,端ロ電壓余量系數(shù)為a (0〈 a〈I),則并網(wǎng)轉(zhuǎn)非計(jì)劃孤島的切換控制策略如下 1)微網(wǎng)EMS系統(tǒng)通過光纖通信獲取PCC點(diǎn)開斷信息以判斷微電網(wǎng)是否孤島運(yùn)行,當(dāng)監(jiān)測(cè)到微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)立即將超級(jí)電容器由浮充狀態(tài)切換到放電狀態(tài),同時(shí)將復(fù)合儲(chǔ)能單元由充電模式切換到V/F控制放電模式;為最大限度減小復(fù)合儲(chǔ)能裝置投入對(duì)微電網(wǎng)的沖擊影響,復(fù)合儲(chǔ)能V/F控制的參考電壓和參考頻率/相角取PCC點(diǎn)斷開瞬間公共配電網(wǎng)的電壓和頻率/相角值; 2)由于微電網(wǎng)存在功率缺額,復(fù)合儲(chǔ)能單元通過V/F控制輸出功率穩(wěn)住微電網(wǎng)電壓和頻率,復(fù)合儲(chǔ)能直流母線電壓U。下降,超級(jí)電容器瞬時(shí)響應(yīng)出力,迅速填補(bǔ)微電網(wǎng)功率缺額,與此同時(shí)超級(jí)電容器端ロ電壓逐漸下降; 3)當(dāng)11_1>11。ジaucap_up時(shí),切除低壓微電網(wǎng)中的次要負(fù)荷,若由復(fù)合儲(chǔ)能單元中的蓄電池組的最大輸出功率為Pbat_up,此時(shí)其余分布式電源功率之和為Sdg_wh-,切除前的負(fù)荷總功率為S1。―,切除后所剩負(fù)荷功率為SlMd_MS,則需切除的次要負(fù)荷功率S—t須滿足以下表達(dá)式
      3.如權(quán)利要求I所述的ー種基于復(fù)合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)平滑切換控制方法與策略,其特征在于由孤島運(yùn)行轉(zhuǎn)并網(wǎng)切換控制時(shí),當(dāng)檢測(cè)到公共配電網(wǎng)恢復(fù)供電時(shí),將低壓微電網(wǎng)調(diào)整到合適狀態(tài)后重新并入到配電網(wǎng)中,即將微電網(wǎng)由孤島運(yùn)行狀態(tài)切換到并網(wǎng)運(yùn)行,其切換控制策略如下 1)為了減小并網(wǎng)合閘時(shí)的沖擊,并網(wǎng)前通過預(yù)同步控制將電壓和相角調(diào)到與公共配電網(wǎng)基本一致,本發(fā)明采用直接調(diào)整主電源V/F控制的參考電壓和參考頻率的方式進(jìn)行預(yù)同步控制; 2)進(jìn)行預(yù)同步控制調(diào)整時(shí),測(cè)量復(fù)合儲(chǔ)能単元中逆變器輸出端ロ電壓的dq軸分量vd、vq,低壓微電網(wǎng)相角值0,公共配電網(wǎng)的電壓dq軸分量vd_gHd和V(rgHd,公共配電網(wǎng)相角 ,當(dāng)微電網(wǎng)和公共配電網(wǎng)的電壓和相角滿足如下表達(dá)式(2)時(shí),實(shí)施并網(wǎng)操作;
      4.如權(quán)利要求2或3所述的ー種基于復(fù)合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)平滑切換控制方法與策略,其特征在于所涉及的低壓微電網(wǎng)電壓等級(jí)為380V,包括光伏、風(fēng)カ發(fā)電機(jī)、重要負(fù)荷A、次要負(fù)荷B和次要負(fù)荷C ;所述光伏、風(fēng)カ發(fā)電機(jī)和復(fù)合儲(chǔ)能裝置通過逆變器接入低壓微電網(wǎng);所述光伏、風(fēng)カ發(fā)機(jī)、復(fù)合儲(chǔ)能裝置和所有支路的開關(guān)由微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS進(jìn)行監(jiān)控。
      5.如權(quán)利要求2或3所述的ー種基于復(fù)合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)平滑切換控制方法與策略,其特征在干低壓微電網(wǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí),光伏發(fā)電回路和風(fēng)カ發(fā)電回路采用PQ控制,復(fù)合儲(chǔ)能単元中的蓄電池組處于浮充狀態(tài),超級(jí)電容器組處于浮充狀態(tài)。
      6.如權(quán)利要求2或3所述的ー種基于復(fù)合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)平滑切換控制方法與策略,其特征在于當(dāng)進(jìn)入孤島運(yùn)行狀態(tài)時(shí),光伏發(fā)電回路和風(fēng)カ發(fā)電回路采用PQ控制,復(fù)合儲(chǔ)能単元作為主電源,采用V/F控制維持微電網(wǎng)電壓和頻率穩(wěn)定。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及一種基于復(fù)合儲(chǔ)能的微電網(wǎng)平滑切換控制方法與策略,設(shè)置含多種分布式電源的低壓微電網(wǎng),所述低壓微網(wǎng)中的公共連接點(diǎn)PCC、各分布式電源和所有支路的開關(guān)由微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS進(jìn)行監(jiān)控,微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS通過檢測(cè)微電網(wǎng)公共連接點(diǎn)PCC的開/合狀態(tài)來(lái)判定低壓微電網(wǎng)處于孤島運(yùn)行狀態(tài)或并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài),其特征在于在所述含多種分布式電源的低壓微電網(wǎng)中設(shè)置由超級(jí)電容器和蓄電池組成的復(fù)合儲(chǔ)能單元,在微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)EMS對(duì)低壓微電網(wǎng)監(jiān)控的基礎(chǔ)上利用復(fù)合儲(chǔ)能單元對(duì)微電網(wǎng)平滑切換控制。本發(fā)明通過充分利用復(fù)合儲(chǔ)能特點(diǎn),可大幅度提高微電網(wǎng)在切換緊急狀態(tài)下的供電可靠性和供電質(zhì)量,有利于微電網(wǎng)推廣和應(yīng)用。
      文檔編號(hào)H02J3/28GK102856924SQ20121031292
      公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
      發(fā)明者劉志文, 夏文波, 劉明波, 陳志剛, 孫浩, 張磊 申請(qǐng)人:中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院
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