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一种微电网及其并网转离网无缝切换方法与流程

作者:pt游戏官网 发布时间:2021-01-07 00:09 点击数:

  随着化石能源的日益枯竭和环境保护呼声的提高,清洁、可再生的分布式电源如光伏、风电等得到了迅速发展,为了充分发挥其具有的优势、降低对电力系统的影响,国内外专家学者提出了微电网的概念。微电网通常由分布式电源、储能装置、负荷和控制装置等构成,能够最大化接纳分布式电源、提高供电质量和灵活性,已得到越来越多国家的关注。

  微电网具有的重要特征之一是既能够通过公共连接点(Point of Common Coupling,PCC)与配电网并网运行,实现交换功率的互动,也能够与配电网分离即离网运行。如图1所示,微电网母线通过公共连接点PCC与配电网连接,微电网中主要由光伏发电(站)、微网储能(单元)和负荷如光伏发电1…光伏发电j、微网储能1…微网储能r、负荷1…负荷n,备用储能和备用负荷,以及微电网能量管理系统、并离网控制器等组成,其中光伏发电(站)、微网储能(单元)与微电网母线之间通过DC/AC变流器和断路器连接,并离网控制器通过控制公共连接点的断路器实现微电网并网或离网。

  伴随着微电网技术的日新月异,其电源类型、并网方式、储能配置和负荷构成等复杂多变,如何控制微电网系统在并离网之间平滑无缝切换,已成为一个亟待解决的技术难点。针对上述状况,已有专利文献提出通过控制微电网内储能变流器的功率大小和流向、选择性投切分布式电源或负荷等方法来达到并网转离网的能量平衡,实现无缝切换。但分布式电源或负荷的频繁投切必然对设备的寿命和用户供电的持续性造成负面影响,尤其在微电网架构复杂、分布式电源构成数量多或负荷对不间断供电有特殊要求的情况下,微电网并网转离网时更难以实现无缝切换。

  本发明的目的是提供一种微电网并网转离网无缝切换方法,以解决现有技术在微电网并网转离网无缝切换过程中对多电源和负荷调节困难的问题。同时,还提供了一种相应的微电网。

  接收到微电网并网转离网的命令后,计算微电网中各分布式电源功率和负荷功率,

  比较分布式电源功率和负荷功率,若分布式电源功率和负荷功率不平衡,则在进行离网操作(即发出断开PCC处断路器的命令)的同时,根据不平衡情况,控制投入备用储能单元或备用负荷;所述备用储能单元和备用负荷是在并网状态下与微电网母线断开储能单元和负荷。

  进一步的,所述分布式电源功率和负荷功率不平衡包括两种不平衡状态,一种不平衡状态,是指分布式电源功率大于负荷功率,此时投入备用负荷,使投入备用负荷的功率、原有负荷功率之和与分布式电源功率相等;另一种不平衡状态,是指分布式电源功率小于负荷功率,此时投入备用储能单元;使投入备用储能单元的功率、分布式电源功率之和与功率相等。

  进一步的,所述备用储能单元为集中式储能单元,通过同一个逆变器进行功率的输入和输出,且投入前,处于功率可调的放电状态。

  本发明还提供了一种微电网,包括母线,母线上连接有分布式电源和原有负荷,微电网还包括能量管理系统和并离网控制器,微电网还包括备用储能单元和备用负荷,所述备用储能单元和备用负荷是在并网状态下与微电网母线断开储能单元和负荷。

  进一步的,所述备用储能单元为集中式储能单元,通过同一个逆变器进行功率的输入和输出,且投入前,处于功率可调的放电状态。

  本发明通过给微电网配置备用储能单元和备用负荷,一方面在不调节原有负荷功率和分布式电源输出功率的情况下,能够实现微电网并网转离网的无缝切换;另一方面对于构成复杂的微电网如分布式电源数量众多,尤其微电网负荷对供电有特殊要求而协调控制困难的情况下,更易于实现并网转离网的无缝切换。此外,本发明的备用负荷主要由柔性负荷构成,进一步提高了微电网内能量调节的灵活性。

  如图2所示,在现有技术的图1基础上,增加了备用负荷1至备用负荷m,以及备用储能(单元),备用负荷和备用储能(单元)连接在微电网母线上。为了将备用负荷与图1中的负荷相区分,将图1中负荷重新命名为原有负荷(如图2)。

  图2中的微电网中包括光伏发电(站)、微网储能(单元)、原有负荷、备用负荷和备用储能(单元),即光伏发电1…光伏发电j,微网储能1…微网储能r,原有负荷1…原有负荷n,备用负荷1…备用负荷m。光伏发电(站)、微网储能(单元)、备用储能(单元)与微电网母线之间通过DC/AC变流器和断路器连接。其中,光伏发电(站)、微网储能(单元)和备用储能(单元)均属于分布式电源。作为其他实施方式,微电网还可以有其他的分布式电源,如风力发电站等新能源型的分布式电源。

  本实施例中,为了便于操控,减小对母线冲击,备用负荷全部或者主要采用柔性负荷,柔性负荷是指能够灵活变化、在不同时间段内允许自由投切、具有需求弹性的可调节负荷或可转移负荷,例如现有技术中的基于电力电子技术实现的柔性负荷。

  为便于能量调节,备用储能(单元)由集中式储能构成,通过同一个逆变器进行功率的输入和输出,投入微电网前处于功率可调的最优放电状态。备用储能(单元)所需的充电功率由微电网以外的电源提供。

  本发明的并离网控制方法,以软件形式运行在微电网能量管理系统中。微电网能量管理系统实时保持与上级能量管理系统及内部分布式电源和负荷的通信,获得需要的功率和状态信息,通过并离网控制器投切PCC处的断路器,实现微电网与配电网的并网或离网运行。

  并网状态下,备用储能(单元)和备用负荷与微电网母线处于断开状态。并网转离网无缝切换方法,步骤如下:

  接收到微电网并网转离网的命令后,计算微电网中各分布式电源功率和负荷功率,比较分布式电源功率和负荷功率,若分布式电源功率和负荷功率不平衡,则在进行离网操作(即发出断开PCC处断路器的命令)的同时,根据不平衡情况,控制投入备用储能(单元)或备用负荷。

  关于分布式电源功率和负荷功率的比较,是比较分布式电源功率和负荷功率的大小,若它们不相等,则认为处于不平衡状态。

  一种不平衡状态,是指分布式电源功率大于负荷功率;结合图2可知,即这种情况下,发出投入备用负荷的命令,由备用负荷吸收并网转离网时多余的能量,备用负荷投入量需要满足使

  另一种不平衡状态,是指分布式电源功率小于负荷功率;结合图2可知,即这种情况下,发出投入备用储能(单元)的命令,备用储能(单元)进行放电,备用储能投入量需要满足使

  以上给出了具体的实施方式,但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案,对本领域普通技术人员而言,根据本发明的教导,设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。


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