專利名稱：分級控制微型電網(wǎng)組網(wǎng)方法
技術領域：
本發(fā)明應用于可再生能源的開發(fā)和利用。
背景技術：
能源危機和環(huán)境危機日益受到關注，以火力發(fā)電為主的電力結(jié)構(gòu)給環(huán)保帶來了沉 重的壓力，用電負荷的不斷增加，遠距離輸電線路的輸送容量不斷增大，受端電網(wǎng)對外來電 力的依賴程度也不斷提高，使得電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和安全性下降，因此需要在受端電網(wǎng)和 負荷中心建設一定容量的發(fā)電廠，以減少大功率輸送和轉(zhuǎn)移，減少輸配電損耗，支撐本地電 網(wǎng)，增強系統(tǒng)穩(wěn)定。同時，發(fā)展低碳經(jīng)濟要求加快充分利用可再生能源進行分布式發(fā)電。微 型電網(wǎng)是由一系列分布式微型電源、儲能系統(tǒng)和負荷共同組成的系統(tǒng)，微型電網(wǎng)內(nèi)部的電 源主要由電力電子器件負責能量的轉(zhuǎn)換，并提供必需的控制，微型電網(wǎng)相對于外部大電網(wǎng)， 表現(xiàn)為單一的受控單元，并可同時滿足用戶對電能質(zhì)量和供電安全等的要求。微型電網(wǎng)的基本單元包含分布式微型能源、蓄能裝置、控制系統(tǒng)以及負荷，應該具 有以下的特性1、微型電網(wǎng)是一組負荷和微型能源的集合，可以一個單個系統(tǒng)的方式運行，提供 電能；2、微型電網(wǎng)對周圍的配電網(wǎng)呈一個可自我控制的獨立個體，并便于實現(xiàn)終端用戶 電能質(zhì)量管理和能源的梯級利用；3、微型電網(wǎng)作為可中斷或可控負荷，以減少網(wǎng)絡擁塞和其他威脅；4、微型電網(wǎng)可進入獨立運行狀態(tài)，保證微型電網(wǎng)內(nèi)重要負荷和敏感負荷的供電安 全性；5、微型電網(wǎng)能提供優(yōu)良的電能質(zhì)量和其他輔助性服務，如電壓支撐、向外饋送電 能甚至輔助區(qū)域電網(wǎng)黑啟動能力(整個電網(wǎng)崩潰，區(qū)域電網(wǎng)所有發(fā)電機停機后，利用微型 電網(wǎng)輔助發(fā)電機啟動)。目前，微型電網(wǎng)并沒有得到大范圍推廣應用，主要是因為處于電力系統(tǒng)管理邊緣 的大量分布式能源并網(wǎng)有可能造成電力系統(tǒng)不可控、不安全和不穩(wěn)定，可能會影響電網(wǎng)運 行。分級控制的微型電網(wǎng)系統(tǒng)可以加強對分布式能源的管理，減少分布式能源并網(wǎng)對電力 系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性的破壞的一種方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決微型電網(wǎng)不可控、不安全和不穩(wěn)定等問題，擬采取的技術方案為 分級控制微型電網(wǎng)是由微型能源、智能配電系統(tǒng)、雙向逆變器、儲能系統(tǒng)、交流母線、負荷或 下一級微型電網(wǎng)組成。分級控制微型電網(wǎng)組網(wǎng)方法的核心就是將稍大一點微型電網(wǎng)按微型能源、負荷的 分布情況分成多個多級微型電網(wǎng)形式處理，每一個微型電網(wǎng)對于上一級微型電網(wǎng)來說是一 個智能負載，而對于下一級的微型電網(wǎng)來說是一種穩(wěn)定的能量供應系統(tǒng)或一個能量接收裝置。微型電網(wǎng)可管理本網(wǎng)內(nèi)所有的微型能源、微型電網(wǎng)和負荷，允許或禁止下一級微型電網(wǎng) 向本級電網(wǎng)母線上傳送能量，并控制下一級微型電網(wǎng)向本級微型電網(wǎng)的交流母線傳送能量 的大小。微型電網(wǎng)的微型能源一般都是由風能、太陽能、波浪能、潮汐能、生物質(zhì)能等可再 生能源發(fā)電系統(tǒng)組成。這些能源系統(tǒng)最大的缺點就是極其不穩(wěn)定，所以微型電網(wǎng)都有一個 智能配電系統(tǒng)，處理微型電網(wǎng)內(nèi)部的能量調(diào)度、備份和管理工作。微型電網(wǎng)都擁有自己獨立的貯能系統(tǒng)，微型電網(wǎng)始終儲存足夠的能量以備上一級 微型電網(wǎng)出現(xiàn)故障或者能量不足時，保證本網(wǎng)內(nèi)的并鍵負荷和敏感負荷的用電需求。微型電網(wǎng)交流母線上能量過剩時，可通知上一層微型電網(wǎng)請求上一層微型電網(wǎng)接 收多余的能量，在得到上一級微型電網(wǎng)允許后，將多余的能量傳送到上一級微型電網(wǎng)的交 流母線上；如果上一級微型電網(wǎng)不允許能量上傳，則增加本級微型電網(wǎng)的儲能裝置備份更 多的能量，或可控制本級微型電網(wǎng)內(nèi)部的微型電源減少發(fā)電量，或啟動卸載設備來穩(wěn)定交 流母線。分級控制微型電網(wǎng)組網(wǎng)方法，能很好地控制每一級微型電網(wǎng)對上一級微型電網(wǎng)交 流母線的沖擊，而且每一級微型電網(wǎng)控制的單元都比較少，控制起來也比較容易。只要每一 級微型電網(wǎng)的微型能源、負荷、和儲能裝置的大小設計合理，對上一級微型電網(wǎng)的交流母線 的沖擊就會很小，從而保證了公共電網(wǎng)的穩(wěn)定，而且利用分級控制微型電網(wǎng)組網(wǎng)方法組建 的微型電網(wǎng)擴容非常方便。


附圖是微型電網(wǎng)分級控制方法電氣原理圖，圖中⑴是風力發(fā)電系統(tǒng)，(2)是燃 氣輪機發(fā)電系統(tǒng)，⑶是太陽能發(fā)電系統(tǒng)，⑷是雙向逆變器，(5)是智能配電系統(tǒng)，(6)是微 型能源，(7)是交流母線，(8)是下一級微型電網(wǎng)系統(tǒng)，(9)是用戶負載，(10)是儲能設備， (11)是上一級微型電網(wǎng)的交流母線。風力發(fā)電系統(tǒng)(1)、太陽能發(fā)電系統(tǒng)(3)和燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)(2)等，統(tǒng)稱為微型 能源(6)。微型能源(6)產(chǎn)生的電能被并入微型電網(wǎng)的交流母線(7)上，下一級微型電網(wǎng)系 統(tǒng)(8)被看作本級微型電網(wǎng)系統(tǒng)的一個智能負載，而本級微型電網(wǎng)也可以看作掛在上一級 微型電網(wǎng)的交流母線(11)上的一個智能負載。智能配電系統(tǒng)(5)和雙向逆變器⑷組成 本級微型電網(wǎng)的調(diào)控單元，當交流母線上的能量大于系統(tǒng)所有負載的用電量時，智能配電 系統(tǒng)( 將通過雙向逆變器(4)把多余的能量存入儲能設備(10)中，或并入上一級微型電 網(wǎng)的交流母線(7)上；反之，交流母線上的能量小于系統(tǒng)所有負載的用電量時，智能配電系 統(tǒng)( 將通過雙向逆變器(4)把儲能設備(10)中的能量釋放出來補充交流母線上能量缺 口，或從上一級微型電網(wǎng)的交流母線(7)上獲取能量。雙向逆變器(4)是微型電網(wǎng)的能量備份系統(tǒng)的核心部件，擁有能量雙向流動功 能，當儲能設備(10)中所儲存的能量很少時，智能配電系統(tǒng)( 控制雙向逆變器從上一級 微型電網(wǎng)的交流母線(7)上獲取能量。本級微型電網(wǎng)系統(tǒng)只管理本級交流母線(7)上的所有電器設備，并向上一級微型 電網(wǎng)系統(tǒng)匯報本級微型電網(wǎng)的交流母線(7)上電流的大小與方向。對于上一級微型電網(wǎng)系 統(tǒng)來說，本級微型電網(wǎng)具有作為一個用電負荷的功能，同時也具有作為一個發(fā)電裝置的功能；而對于下一級微型電網(wǎng)來說，本級微型電網(wǎng)的交流母線是一個能量存取設備，當下一級 微型電網(wǎng)的交流母線上的能量不足時，可從本級交流母線上獲得能量，當下一級微型電網(wǎng) 的交流母線上能量過剩時還可以將剩余的能量送到本級交流母線上。
具體實施方案例如年用電量為200萬度的用戶建立一個含1000KW生物質(zhì)能、1000KW太陽能和 8000KW風能組成的IOMW的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的微型電網(wǎng)。1、考察用電負荷分布情況與地理環(huán)境，設計太陽能、風能、和生物質(zhì)能設計方案。2、按5級微型電網(wǎng)方案設計整個微型電網(wǎng)系統(tǒng)由風能、生物質(zhì)能和居民生活用 電組成微型電網(wǎng)的第一級；由風能、商業(yè)用電組成微型電網(wǎng)的第二級；由太陽能、風能和工 業(yè)用電組成微型電網(wǎng)的第三級；由太陽能、風能、公共設施用電組成微型電網(wǎng)第四級；公共 電網(wǎng)作為微型電網(wǎng)的第五級。3、組建一級微型電網(wǎng)，為方便用戶用電，將其上級微型電網(wǎng)暫時定為共公電網(wǎng)，其 它用電負荷都接入公共電網(wǎng)；4、建設二級微型電網(wǎng)，并將一級微型電網(wǎng)的上級微型電網(wǎng)改為二級微型電網(wǎng)的交 流母線，將三級微型電網(wǎng)暫定為公共電網(wǎng)，其它用電負荷都接入公共電網(wǎng)；5、建設三級微型電網(wǎng)，并將二級微型電網(wǎng)的上級微型電網(wǎng)改為三級微型電網(wǎng)的交 流母線，將四級微型電網(wǎng)暫定為公共電網(wǎng)，其它用電負荷都接入公共電網(wǎng)；6、建設四級微型電網(wǎng)，并將三級微型電網(wǎng)的上級微型電網(wǎng)改為四級微型電網(wǎng)的交 流母線，將四級微型電網(wǎng)的上級電網(wǎng)為共公電網(wǎng)。
權利要求
1.一種分級控制微型電網(wǎng)組網(wǎng)方法，其特征是將微型電網(wǎng)按微型能源、負荷的分布 情況分成多級微型電網(wǎng)形式處理，微型電網(wǎng)管理本網(wǎng)內(nèi)所有微型能源、微型電網(wǎng)和負荷，允 許或禁止下一級微型電網(wǎng)向本級電網(wǎng)母線上傳送能量，并控制下一級微型電網(wǎng)向本級微型 電網(wǎng)的交流母線傳送能量的大小，同時允許或禁止上一級微型電網(wǎng)向本級微型電網(wǎng)供應或 接收能量。
2.根據(jù)權利要求1所述的分級控制微型電網(wǎng)組網(wǎng)方法，其特征是微型電網(wǎng)配備獨立 的儲能系統(tǒng)，儲存本級微型電網(wǎng)多余能量以備上一級微型電網(wǎng)出現(xiàn)故障或能量不足，由智 能配電系統(tǒng)控制和雙向逆變器控制微型電網(wǎng)上下級之間能量雙向流動。
3.根據(jù)權利要求1或2的分級控制微型電網(wǎng)組網(wǎng)方法，其特征是本級微型電網(wǎng)管理 本級交流母線上所有設備，控制設備停止或運行，穩(wěn)定交流母線電流。
全文摘要
一種分級控制微型電網(wǎng)組網(wǎng)方法，應用于可再生能源的開發(fā)和利用。目前微型電網(wǎng)接入的大量分布式能源并網(wǎng)造成電力系統(tǒng)不可控、不安全和不穩(wěn)定，可能會影響電網(wǎng)運行，因此沒有得到大范圍推廣應用。分級控制微型電網(wǎng)組網(wǎng)方法將分布式電源、負荷分成多個多級微型電網(wǎng)形式，允許或禁止下一級微型電網(wǎng)向本級電網(wǎng)母線上傳送能量，并控制下一級微型電網(wǎng)向本級微型電網(wǎng)的交流母線傳送能量的大小，每級電網(wǎng)擁有獨立的儲能系統(tǒng)，保證本網(wǎng)內(nèi)穩(wěn)定供電。附圖中(1)風力發(fā)電系統(tǒng)，(2)燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)，(3)太陽能發(fā)電系統(tǒng)，(4)雙向逆變器，(5)智能配電系統(tǒng)，(6)微型能源，(7)交流母線，(8)下一級微型電網(wǎng)，(9)負載，(10)儲能設備，(11)上一級微型電網(wǎng)的交流母線。
文檔編號H02J3/00GK102097803SQ201010170320
公開日2011年6月15日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權日2010年5月11日
發(fā)明者尹平, 李晟, 謝小林 申請人:珠海興業(yè)新能源科技有限公司