一種提高魯棒性的微電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)架及能量控制方法
【專利說(shuō)明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于新能源微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高魯棒性的微電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)架及能量控制方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]微電網(wǎng)是新能源電力應(yīng)用的主要方式之一，由于微電網(wǎng)特別是離網(wǎng)型或獨(dú)立運(yùn)行的微電網(wǎng)或多電源發(fā)電供電系統(tǒng)，其運(yùn)行主要是靠電壓源支撐微電網(wǎng)，而支撐單元的關(guān)鍵設(shè)備是雙向儲(chǔ)能逆變器為主的儲(chǔ)能單元工作在VF模式下，不過(guò)儲(chǔ)能單元運(yùn)行在VF模式時(shí)，儲(chǔ)能不受控，即不能對(duì)蓄電池組的充、放電進(jìn)行控制，所以，在新能源電力微電網(wǎng)中，由于發(fā)電不穩(wěn)定和用電的波動(dòng)與變化等不可預(yù)測(cè)的因素，使得儲(chǔ)能單元常會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)知的過(guò)充或過(guò)放狀況，為此現(xiàn)有技術(shù)采用設(shè)置單一過(guò)充保護(hù)執(zhí)行點(diǎn)電壓參數(shù)Vi和單一過(guò)放保護(hù)執(zhí)行點(diǎn)電壓參數(shù)值Voe，通過(guò)監(jiān)測(cè)與執(zhí)行過(guò)充或過(guò)放保護(hù)性停機(jī)的措施和方案防止儲(chǔ)能單元發(fā)生蓄電池的過(guò)充或過(guò)放造成損傷，但是采用單一過(guò)充或過(guò)放保護(hù)性停機(jī)，會(huì)造成微電網(wǎng)失去支撐的電力，使現(xiàn)有技術(shù)的微電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)架極為脆弱易于癱瘓。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)由于儲(chǔ)能單元作為VF電壓源運(yùn)行時(shí)，因充放電不受控而造成微電網(wǎng)會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)知停運(yùn)癱瘓的嚴(yán)重缺陷，本發(fā)明提出一種提高魯棒性的微電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)架及能量控制方法，包括:微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、VF雙向儲(chǔ)能逆變器、光伏并網(wǎng)逆變器、風(fēng)電并網(wǎng)逆變器、交流配電柜、VF蓄電池組、光伏發(fā)電陣列、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、微電網(wǎng)電力線、監(jiān)控通信線、VF儲(chǔ)能變壓器、光伏升壓變壓器、風(fēng)電升壓變壓器、用戶降壓變壓器、用戶負(fù)載、PQ儲(chǔ)能變壓器、PQ蓄電池組及PQ雙向儲(chǔ)能逆變器，其特征是:
[0007]由VF蓄電池組連接VF雙向儲(chǔ)能逆變器并通過(guò)VF儲(chǔ)能變壓器接入微電網(wǎng)電力線，構(gòu)成電壓源電儲(chǔ)能供能接入微電網(wǎng)的電力路徑；
[0008]由PQ蓄電池組連接PQ雙向儲(chǔ)能逆變器并通過(guò)PQ儲(chǔ)能變壓器接入微電網(wǎng)電力線，構(gòu)成電流源儲(chǔ)能供能接入微電網(wǎng)的電力路徑；
[0009]由光伏發(fā)電陣列連接光伏并網(wǎng)逆變器并通過(guò)光伏升壓變壓器接入微電網(wǎng)電力線，構(gòu)成光發(fā)電單元接入微電網(wǎng)的電力路徑；
[0010]由風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接風(fēng)電并網(wǎng)逆變器并通過(guò)風(fēng)電升壓變壓器接入微電網(wǎng)電力線，構(gòu)成風(fēng)能發(fā)電單元接入微電網(wǎng)電力路徑；
[0011]用戶負(fù)載連接交流配電柜并通過(guò)用戶降壓變壓器接入微電網(wǎng)電力線，構(gòu)成用戶用電電力路徑；
[0012]微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控通信線分別連接VF雙向儲(chǔ)能逆變器、光伏并網(wǎng)逆變器、風(fēng)電并網(wǎng)逆變器、PQ雙向儲(chǔ)能逆變器、交流配電柜，構(gòu)成微電網(wǎng)監(jiān)控通信鏈路；
[0013]其控制方法是:VF蓄電池組連接VF雙向儲(chǔ)能逆變器作為儲(chǔ)能單元以電壓源VF方式運(yùn)行，并設(shè)定VF蓄電池組第一過(guò)放保護(hù)控制點(diǎn)電壓參數(shù)值Voc及第二過(guò)放保護(hù)執(zhí)行點(diǎn)電壓參數(shù)值Voe和第一過(guò)充保護(hù)控制點(diǎn)電壓參數(shù)值Vic及第二過(guò)充保護(hù)執(zhí)行點(diǎn)電壓參數(shù)值Vie，并且滿足:
[0014]Voc ^ Vw ^ Vic ；
Voc-Voe ^ Vtl ；
Vie-Vic 彡 Vt2 ；
[0015]其中:Vw是VF蓄電池組的當(dāng)前工作電壓參數(shù)，Vi為充電時(shí)VF蓄電池組的Vw電壓參數(shù)，Vo為放電時(shí)VF蓄電池組的Vw電壓參數(shù)；Vic為VF雙向儲(chǔ)能逆變器對(duì)VF蓄電池組的控制點(diǎn)電壓參數(shù)值，Vie為VF雙向儲(chǔ)能逆變器的保護(hù)停機(jī)執(zhí)行點(diǎn)電壓參數(shù)值；Voc為VF雙向儲(chǔ)能逆變器對(duì)VF蓄電池組的控制點(diǎn)電壓參數(shù)值，Voe為VF雙向儲(chǔ)能逆變器對(duì)VF蓄電池組的保護(hù)停機(jī)執(zhí)行點(diǎn)電壓參數(shù)值；Vtl為以當(dāng)前功率放電tl時(shí)間的電量時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓參數(shù)，tl時(shí)間為放電過(guò)程中控制并完成微電網(wǎng)能量平衡所需要的時(shí)間；Vt2為以當(dāng)前功率充電t2時(shí)間的電量時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓參數(shù)，t2時(shí)間為充電過(guò)程中控制并完成微電網(wǎng)能量平衡所需要的時(shí)間；
[0016]微電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)由微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)VF雙向儲(chǔ)能逆變器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)VF蓄電池組工作電壓參數(shù)值，當(dāng)充電運(yùn)行時(shí)Vi電壓參數(shù)值達(dá)到Vic時(shí)，進(jìn)行控制增加PQ雙向儲(chǔ)能逆變器的充電功率以及減少光伏并網(wǎng)逆變器與光伏發(fā)電陣列、風(fēng)電并網(wǎng)逆變器與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電供電功率；當(dāng)放電運(yùn)行時(shí)Vo電壓參數(shù)值達(dá)到Voc時(shí)，進(jìn)行控制增加PQ雙向儲(chǔ)能逆變器的放電功率以及增加光伏并網(wǎng)逆變器與光伏發(fā)電陣列和風(fēng)電并網(wǎng)逆變器與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電供電功率以及控制交流配電柜減少對(duì)用戶負(fù)載的供電；當(dāng)充電運(yùn)行時(shí)電壓參數(shù)值Vi =Vie時(shí)，以及Vo = Voe時(shí)，VF雙向儲(chǔ)能逆變器執(zhí)行保護(hù)性停機(jī)；由此實(shí)現(xiàn)不可控的電壓源VF模式下的VF雙向儲(chǔ)能逆變器在微電網(wǎng)中，通過(guò)微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控實(shí)現(xiàn)了充放電可控運(yùn)行和極限保護(hù)的多重功能。
[0017]本發(fā)明采用分別設(shè)置第一過(guò)充保護(hù)控制點(diǎn)電壓參數(shù)值Vic和第二過(guò)充保護(hù)執(zhí)行點(diǎn)電壓參數(shù)值Vie的雙過(guò)充控制與保護(hù)電壓參數(shù)，以及設(shè)置第一過(guò)放保護(hù)控制點(diǎn)電壓參數(shù)值Voc和第二過(guò)放保護(hù)執(zhí)行點(diǎn)電壓參數(shù)值Voe的雙過(guò)放控制與保護(hù)電壓參數(shù)，微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)控制VF雙向儲(chǔ)能逆變器使VF蓄電池組工作在電壓參數(shù)值Vic和Voc的區(qū)間，并控制供能、儲(chǔ)能及用能的功率，達(dá)到微電網(wǎng)能量平衡在可靠的運(yùn)行范圍之內(nèi)，確保了微電網(wǎng)系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行。
[0018]綜上所述，通過(guò)本發(fā)明的一種提高魯棒性的微電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)架及能量控制方法，可以簡(jiǎn)單有效地克服儲(chǔ)能電壓源不受控的缺陷，增強(qiáng)了 VF雙向儲(chǔ)能逆變器支撐微電網(wǎng)的可靠性，提高了微電網(wǎng)的魯棒性。
[0019]
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為一種提高魯棒性的微電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)架原理示意框圖。
[0021]圖2為蓄電池充電放電所需時(shí)間與電壓參數(shù)關(guān)系示意圖。
[0022]
【具體實(shí)施方式】
[0023]作為實(shí)施例子，結(jié)合附圖對(duì)一種提高魯棒性的微電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)架及能量控制方法給予說(shuō)明，但是，本發(fā)明的技術(shù)與方案不限于本實(shí)施例子給出的內(nèi)容。
[0024]附圖1給出了一種提高魯棒性的微電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)架原理示意框圖。由圖所示，本發(fā)明提出的一種提高魯棒性的微電網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)架及能量控制方法，包括:微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)(I)、VF雙向儲(chǔ)能逆變器(2)、光伏并網(wǎng)逆變器(3)、風(fēng)電并網(wǎng)逆變器(4)、交流配電柜(5)、VF蓄電池組(6)、光伏發(fā)電陣列(7)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)(8)、微電網(wǎng)電力線(9)、監(jiān)控通信線(10)、VF儲(chǔ)能變壓器(11)、光伏升壓變壓器(12)、風(fēng)電升壓變壓器(13)、用戶降壓變壓器(14)、用戶負(fù)載(15)、PQ儲(chǔ)能變壓器(16)、PQ蓄電池組(17)及PQ雙向儲(chǔ)能逆變器(18)，其特征是:
[0025]由VF蓄電池組(6)連接VF雙向儲(chǔ)能逆變器⑵并通過(guò)VF儲(chǔ)能變壓器(11)接入微電網(wǎng)電力線(9)，構(gòu)成電壓源電儲(chǔ)能供能接入微電網(wǎng)的電力路徑；
[0026]由PQ蓄電池組(17)連接PQ雙向儲(chǔ)能逆變器(18)并通過(guò)PQ儲(chǔ)能變壓器(16)接入微電網(wǎng)電力線(9)，構(gòu)成電流源儲(chǔ)能供能接入微電網(wǎng)的電力路徑；
[0027]由光伏發(fā)電陣列(7)連接光伏并網(wǎng)逆變器(3)并通過(guò)光伏升壓變壓器(12)接入微電網(wǎng)電力線(9)，構(gòu)成光發(fā)電單元接入微電網(wǎng)的電力路徑；
[0028]由風(fēng)力發(fā)電機(jī)⑶連接風(fēng)電并網(wǎng)逆變器⑷并通過(guò)風(fēng)電升壓變壓器(13)接入微電網(wǎng)電力線(9)，構(gòu)成風(fēng)能發(fā)電單元接入微電網(wǎng)電力路徑；
[0029]用戶負(fù)載(15)連接交流配電柜(5)并通過(guò)用戶降壓變壓器(14)接入微電網(wǎng)電力線(9)，構(gòu)成用戶用電電力路徑；
[0030]微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)(I)通過(guò)監(jiān)控通信線(10)分別連接VF雙向儲(chǔ)能逆變器(2)、光伏并網(wǎng)逆變器(3)、風(fēng)電并網(wǎng)逆變器(4)、PQ雙向儲(chǔ)能逆變器(18)、交流配電柜(5)，構(gòu)成微電網(wǎng)監(jiān)控通信鏈路；
[0031]其控制方法是:VF蓄電池組(6)連接VF雙向儲(chǔ)