一種可自動實現(xiàn)頻率控制的微電網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】-種可自動實現(xiàn)頻率控制的微電網(wǎng)系統(tǒng) 所屬技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)一種可自動實現(xiàn)頻率控制的微電網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 微電網(wǎng)（Micro-Grid)也譯為微網(wǎng)，是一種新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是一組微電源、負荷、儲 能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)成的系統(tǒng)單元，能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng)，既可W與 外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可W孤立運行。
[0003] W風(fēng)電和光伏發(fā)電為主的微電網(wǎng)作為超高壓、遠距離、大電網(wǎng)供電模式的補充，代 表著電力系統(tǒng)新的發(fā)展方向。風(fēng)電機組的原動力為風(fēng)能，風(fēng)能由于風(fēng)的間歇性和隨機波動 性使得風(fēng)電機組的發(fā)出的功率是間歇和波動的，該些波動性的風(fēng)能接入系統(tǒng)會給電力系統(tǒng) 帶來沖擊。同時，由于風(fēng)電機組為異步機，若不加W控制，在發(fā)出有功功率的同時，需要吸收 一定的無功功率，不利用系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定。當風(fēng)電滲透率較低時，該些影響不明顯，隨著風(fēng) 電滲透率的提高，風(fēng)能對電力系統(tǒng)的影響逐漸增大，在給電力系統(tǒng)帶來經(jīng)濟效益的同時也 給電網(wǎng)的運行造成了一定的困難。
[0004] 在風(fēng)電并網(wǎng)比重較大的電力系統(tǒng)中，由于風(fēng)電場輸出功率具有不完全可控性和預(yù) 期性，會在一定程度上改變原有電力系統(tǒng)潮流分布、線路輸送功率及整個系統(tǒng)的慣量，從而 對電網(wǎng)的有功、無功功率平衡、頻率及電壓穩(wěn)定產(chǎn)生了影響。當風(fēng)電并網(wǎng)運行時，特別是獨 立運行的小電網(wǎng)，電網(wǎng)建設(shè)相對薄弱，電網(wǎng)有功功率調(diào)節(jié)能力較小，風(fēng)電并網(wǎng)帶來的電網(wǎng)穩(wěn) 定性問題更加明顯。為了減少該種沖擊，可W在風(fēng)電機組和光伏電站聯(lián)合發(fā)電的系統(tǒng)中配 置大規(guī)模儲能系統(tǒng)聯(lián)合運行。
[0005] 儲能技術(shù)對微電網(wǎng)的實現(xiàn)有重要作用，其應(yīng)用在很大程度上解決新能源發(fā)電的波 動性和隨機性問題，有效提高間歇性微源的可預(yù)測性、確定性和經(jīng)濟性。此外，儲能技術(shù)在 調(diào)頻調(diào)壓和改善系統(tǒng)有功、無功平衡水平，提高微電網(wǎng)穩(wěn)定運行能力方面的作用也獲得了 廣泛研究和證明。在風(fēng)電滲透率較高的電力系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)出現(xiàn)頻率及電壓變化時，要求 風(fēng)儲集群對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量的實時性較強，必須根據(jù)電力系統(tǒng)的實時狀態(tài)，充 分考慮到風(fēng)儲集群的調(diào)節(jié)能力，才能保證電力系統(tǒng)的可靠與經(jīng)濟運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種可自動實現(xiàn)頻率控制的微電網(wǎng)系統(tǒng)，該微電網(wǎng)系統(tǒng)可預(yù)測微電網(wǎng) 中的發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率和微電網(wǎng)中的負載變化，可追蹤大電網(wǎng)頻率、電壓信息，實時獲取 大電網(wǎng)調(diào)度指令，實時檢測的蓄電池模塊電池容量，能制定和實施最適宜的控制策略，保障 微電網(wǎng)在并網(wǎng)時按照大電網(wǎng)的需求參與大電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)和電壓調(diào)節(jié)，并盡量提升儲能系 統(tǒng)的安全性和使用壽命。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種可自動實現(xiàn)頻率控制的微電網(wǎng)系統(tǒng)，該微電 網(wǎng)包括；風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、光伏發(fā)電設(shè)備、儲能系統(tǒng)、用于將微電網(wǎng)與大電網(wǎng)連接和隔離的 AC/DC雙向換流模塊一、直流母線、用于連接風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、光伏發(fā)電設(shè)備和直流母線的 AC/DC雙向換流模塊二、微電網(wǎng)內(nèi)負載和監(jiān)控裝置；
[000引該儲能系統(tǒng)包括蓄電池模塊、與上述直流母線連接的雙向DC/DC變換器；
[0009] 該監(jiān)控裝置包括：
[0010] 風(fēng)力發(fā)電發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，并對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的 發(fā)電功率進行預(yù)測；
[0011] 光伏發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控光伏發(fā)電設(shè)備，并對光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電 功率進行預(yù)測；
[0012] 儲能系統(tǒng)監(jiān)控模塊，可實時監(jiān)控蓄電池模塊的SOC和DC/DC雙向變換器；
[0013] 大電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)模塊，用于實時從大電網(wǎng)調(diào)控中屯、獲知大電網(wǎng)的運行情況W及相關(guān)調(diào) 度信息；
[0014] 調(diào)頻調(diào)壓模塊，包括調(diào)頻模塊、調(diào)壓模塊與協(xié)同控制模塊；
[0015]負載監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控儲能電站內(nèi)的負載；
[0016] 中控模塊，用于確定微電網(wǎng)的運行策略，并向上述監(jiān)控裝置中的各模塊發(fā)出指令， W執(zhí)行該運行策略；
[0017] 總線模塊，用于該監(jiān)控裝置的各個模塊的通信聯(lián)絡(luò)。
[001引優(yōu)選的，調(diào)頻模塊包括風(fēng)電機組功率備用模塊、調(diào)頻需求功率判定部分及調(diào)頻功 率分配模塊；調(diào)壓模塊包括調(diào)壓需求功率判定部分及調(diào)壓功率分配模塊；協(xié)同控制模塊包 括風(fēng)電機組有功功率和無功功率輸出參考值確定模塊、光伏發(fā)電設(shè)備功率輸出參考值確定 模塊及儲能系統(tǒng)有功功率、無功功率輸出參考值確定模塊。
[0019] 優(yōu)選的，所述的調(diào)頻模塊和調(diào)壓模塊分別用于確定電力系統(tǒng)的頻率及電壓需求， 判斷風(fēng)儲集群進行電力系統(tǒng)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)時需求的有功功率及無功功率數(shù)值，考慮到風(fēng)儲 集群容量限制及風(fēng)電機組勵磁限制，根據(jù)實際工況，通過協(xié)同控制模塊最終確定風(fēng)電機組 及儲能裝置的有功功率和無功功率的實際輸出。
[0020] 優(yōu)選的，光伏發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊至少包括光伏發(fā)電設(shè)備電壓、電流檢測設(shè)備、光強 及溫度檢測設(shè)備。
[0021] 優(yōu)選的，所述光伏發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊實時獲取光伏發(fā)電設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，并存儲 數(shù)據(jù)。
[0022] 優(yōu)選的，所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊至少包括風(fēng)力發(fā)電設(shè)備電壓、電流及頻率檢 測設(shè)備，風(fēng)速檢測設(shè)備。
[0023] 優(yōu)選的，所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊實時獲取風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，并存儲 數(shù)據(jù)。
[0024] 優(yōu)選的，儲能系統(tǒng)監(jiān)控模塊至少包括蓄電池端電壓、電流、SOC獲取設(shè)備W及溫度 檢測設(shè)備。
[0025] 優(yōu)選的，所述SOC獲取設(shè)備包括；第一獲取模塊，用于獲取電池的工作狀態(tài)；第一 確定模塊，用于根據(jù)電池的工作狀態(tài)確定用于估算電池荷電狀態(tài)的估算方法；計算模塊，用 于按照估算方法計算電池處于不同的工作狀態(tài)下的電池荷電狀態(tài)值。
[0026] 優(yōu)選的，第一確定模塊包括：第一確定子模塊，用于在獲取到的工作狀態(tài)為靜止狀 態(tài)的情況下，確定估算方法為第一估算方法，其中，第一估算方法包括開路電壓法；第二確 定子模塊，用于在獲取到的工作狀態(tài)為恢復(fù)狀態(tài)的情況下，確定估算方法為第二估算方法； 第=確定子模塊，用于在獲取到的工作狀態(tài)為充放電狀態(tài)的情況下，確定估算方法為第= 估算方法，其中，第=估算方法包括卡爾曼濾波法。
[0027] 優(yōu)選的，蓄電池模塊采用裡電池作為電能存儲的基礎(chǔ)單元。
[0028] 優(yōu)選的，所述蓄電池模塊，包括n個電池組，所述雙向DC/DC變換器具有n個DC/DC 變流器，n大于等于3,每個電池組均由一個DC/DC變流器控制器充放電，該n個DC/DC變流 器均由儲能系統(tǒng)監(jiān)控模塊控制。
[0029] 本發(fā)明的微電網(wǎng)具有如下優(yōu)點；（1)準確預(yù)測風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和光伏發(fā)電設(shè)備的輸 出功率變化情況；（2)自動追蹤大電網(wǎng)的頻率變化和電壓變化，實時確定大電網(wǎng)對微電網(wǎng) 系統(tǒng)參與調(diào)頻調(diào)壓的需求；（3)控制策略兼顧配大電網(wǎng)調(diào)度要求和微電網(wǎng)系統(tǒng)運行情況， 可同時為大電網(wǎng)提供有功功率和無功功率，滿足大電網(wǎng)的調(diào)度需求和微電網(wǎng)內(nèi)部負載需求 的同時，可有效抑制微電網(wǎng)對大電網(wǎng)造成的電壓和頻率的沖擊，兼顧了供電可靠性，保障微 電網(wǎng)的安全性，延長了微電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備的使用壽命。
【附圖說明】
[0030] 圖1示出了本發(fā)明的一種可自動實現(xiàn)頻率控制的微電網(wǎng)系統(tǒng)及其監(jiān)控裝置的框 圖；
[0031] 圖2示出了本發(fā)明的微電網(wǎng)系統(tǒng)的運行及監(jiān)控方法。
【具體實施方式】
[0032]圖1是示出了本發(fā)明的一種具有可平抑功率波動的儲能系統(tǒng)的微電網(wǎng)10,該微電 網(wǎng)10包括；光伏發(fā)電設(shè)備12、儲能系統(tǒng)13、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備14、用于將微電網(wǎng)10與大電網(wǎng)20 連接和隔離的AC/DC雙向換流模塊一 16、直流母線、用于連接光伏發(fā)電設(shè)備12和直流母線 的AC/DC雙向換流模塊二15、負載17W及監(jiān)控裝置11。
[003引參見圖1，該儲能系統(tǒng)13包括蓄電池模塊131、與上述直流母線連接的雙向DC/DC變換器132。
[0034] 該監(jiān)控裝置11包括；光伏發(fā)電設(shè)備監(jiān)控模塊114,用于實時監(jiān)控電池儲能系統(tǒng)10 中的光伏發(fā)電設(shè)備12,并對光伏發(fā)電設(shè)備12的發(fā)電功率進行預(yù)測；儲能系統(tǒng)監(jiān)