一種微電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)的穩(wěn)定控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)的穩(wěn)定控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微電網(wǎng)一般由分布式電源、儲能系統(tǒng)以及不同等級的用電負(fù)荷組成。微電網(wǎng)內(nèi)各布式能源的輸出功率具有隨機(jī)性和間歇性，用電負(fù)荷具有波動性，儲能系統(tǒng)各電池以及PCS又各具特性，因此，微電網(wǎng)系統(tǒng)計劃并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)可靠穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換，以及實時平滑的切換技術(shù)至關(guān)重要。
[0003]專利號為“CN102709946 A”的中國專利“一種微電網(wǎng)由并網(wǎng)向孤網(wǎng)無縫切換的方法”需要較大容量的儲能電池來支撐微電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷用電，系統(tǒng)功能受限于儲能單元的額定充放電功率，投入成本較大；由并網(wǎng)狀態(tài)直接轉(zhuǎn)為離網(wǎng)狀態(tài)，不經(jīng)過中間過渡過程會導(dǎo)致轉(zhuǎn)換不成功使得整個系統(tǒng)癱瘓;該方法由并網(wǎng)向孤網(wǎng)轉(zhuǎn)換后沒有提供建立微電網(wǎng)電壓頻率的主電源，微電網(wǎng)系統(tǒng)是無法正常運行的。
[0004]專利號為“CN102904282 A”的中國專利“一種基于儲能單元中逆變器的微電網(wǎng)并網(wǎng)控制方法”給出了一種微電網(wǎng)的并網(wǎng)控制方法。該方法在并網(wǎng)前要求各并列運行的逆變電源均采用下垂控制策略。這樣對逆變電源控制設(shè)備的性能要求較高，并會增加控制轉(zhuǎn)換的時間，而無論是并轉(zhuǎn)孤還是孤轉(zhuǎn)并，轉(zhuǎn)換時間是一個關(guān)鍵的參數(shù)，時間越短越能提高系統(tǒng)的控制精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種微電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)的穩(wěn)定控制方法，通過實際的工程驗證解決了上述問題，它具有實現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)計劃并轉(zhuǎn)孤可靠穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換，實時平滑切換，從而使得轉(zhuǎn)換過程帶來的沖擊控制在系統(tǒng)以及負(fù)荷承受范圍內(nèi)的優(yōu)點，通過長島分布式發(fā)電及微電網(wǎng)接入控制示范工程，驗證了本發(fā)明的可行性與有效性。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種微電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)的穩(wěn)定控制方法，包括如下步驟:
[0008]步驟(1):微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)實時監(jiān)控微電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷功率以及風(fēng)機(jī)輸出功率，并根據(jù)負(fù)荷功率以及風(fēng)機(jī)輸出功率計算風(fēng)機(jī)帶載微電網(wǎng)內(nèi)所有負(fù)荷的功率缺額；
[0009]步驟(2):磷酸鐵鋰電池雙向變流器PCS接收微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)控制指令啟動并網(wǎng)，并由能量管理系統(tǒng)確認(rèn)鋰電并網(wǎng)成功后，根據(jù)步驟(1)的功率缺額啟動磷酸鐵鋰電池雙向變流器PCS并網(wǎng)運行，微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)確認(rèn)磷酸鐵鋰電池雙向變流器PCS并網(wǎng)運行穩(wěn)定后發(fā)下垂指令，切換磷酸鐵鋰電池雙向變流器PCS為下垂模式；
[0010]步驟(3):磷酸鐵鋰電池雙向變流器PCS輸入輸出功率跟隨負(fù)荷變化，設(shè)置鋰電為臨時主電源控制混合儲能系統(tǒng)跟隨微電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷變化，使PCC點處的功率為零，當(dāng)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)監(jiān)測到PCC開關(guān)滿足斷開條件時，斷開PCC開關(guān)；
[0011]步驟(4):啟動柴油發(fā)電機(jī)，柴油發(fā)電機(jī)的電壓和頻率跟隨磷酸鐵鋰電池雙向變流器PCS電壓和頻率，當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)與磷酸鐵鋰電池雙向變流器PCS電壓和頻率同步后，柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)為VF模式，由柴油發(fā)電機(jī)作為主電源帶載微電網(wǎng)內(nèi)所有負(fù)荷；
[0012]隨后微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)監(jiān)測柴油發(fā)電機(jī)建立穩(wěn)定電源后，能量管理系統(tǒng)切磷酸鐵鋰電池雙向變流器PCS為PQ運行模式，并監(jiān)測系統(tǒng)穩(wěn)定運行，從而完成微電網(wǎng)計劃并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)控制。
[0013]所述混合儲能系統(tǒng)包括鋰電池儲能模塊、鉛酸電池儲能模塊、超級電容儲能模塊及相應(yīng)的PCS。
[0014]所述柴油發(fā)電機(jī)在微電網(wǎng)并網(wǎng)運行或風(fēng)機(jī)能夠帶載微電網(wǎng)內(nèi)所有負(fù)荷時，處于停機(jī)狀態(tài)。
[0015]PCS的英文全稱是:Power Convers1n System
[0016]PCC的英文全稱是:Point of Common Coupling
[0017]PQ:有功功率和無功功率分別用P和Q表示，PQ模式就是對有功功率和無功功率的控制模式，在此模式下有功功率和無功功率是可控的。
[0018]柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)為VF模式:電壓/頻率模式，在此模式下，電壓和頻率是可控可調(diào)節(jié)的。
[0019]本發(fā)明的有益效果:
[0020]1本發(fā)明使用較小儲能電池即可支撐電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷用電，投入成本較小。
[0021]2本發(fā)明在轉(zhuǎn)換過程中只設(shè)置儲能系統(tǒng)對應(yīng)的PCS運行在下垂模式，降低了系統(tǒng)對逆變器的性能要求。
[0022]3柴油發(fā)電機(jī)啟動后，由柴油發(fā)電機(jī)作為微電網(wǎng)主電源提供系統(tǒng)電壓和頻率支撐，提尚了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0023]4本發(fā)明控制轉(zhuǎn)換時間短，控制精度高。
【附圖說明】
[0024]圖1微電網(wǎng)混合儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0025]圖2微電網(wǎng)計劃并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)穩(wěn)定控制流程圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0027]圖1給出了微電網(wǎng)混合儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，本微電網(wǎng)系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、不同等級的負(fù)荷、混合儲能系統(tǒng)以及相應(yīng)規(guī)格參數(shù)的斷路器、變壓器等。
[0028]風(fēng)機(jī)系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)通過斷路器QF3、QF4和對應(yīng)的隔離升壓變壓器TM1、TM2掛在交流母線上，風(fēng)機(jī)交流母線通過若干斷路器QF1、QF2、QF5連接到35kv母線側(cè)，QF1、QF2、QF5主要有保護(hù)和隔離風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的作用，并且受能量管理系統(tǒng)控制，根據(jù)微電網(wǎng)運行狀態(tài)投切風(fēng)機(jī)。
[0029]柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)通過斷路器QF10、變壓器TM4掛在10kv交流母線側(cè)。斷路器QF10接受能量管理系統(tǒng)控制啟停柴油發(fā)電機(jī)以及功率調(diào)度;并且柴油發(fā)電機(jī)設(shè)計容量大于微電網(wǎng)內(nèi)所有負(fù)荷滿功率運行。
[0030]負(fù)荷根據(jù)相應(yīng)等級通過各自的斷路器以及變壓器分別掛在10kv母線上，負(fù)荷側(cè)的斷路器接受能量管理系統(tǒng)控制完成負(fù)荷投切。
[0031]混合儲能系統(tǒng)包括鋰電池、鉛酸電池、超級電容以及相應(yīng)的PCS、斷路器和隔離變，混合儲能系統(tǒng)通過斷路器QF18，35kv變壓器以及斷路器QF17連接到35kv交流母線側(cè)。
[0032]35kv交流母線通過PCC開關(guān)QF13以及旁路開關(guān)QF14與大電網(wǎng)連接。
[0033]微電網(wǎng)正常運行時首先保證風(fēng)機(jī)不脫機(jī)，能量管理系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)功率參數(shù)實時調(diào)度柴油發(fā)電機(jī)、混合儲能系統(tǒng)以及負(fù)荷系統(tǒng)，保證系統(tǒng)內(nèi)功率平衡。
[0034]系統(tǒng)故障時，能量管理系統(tǒng)能夠快速斷開PCC點，保證微電網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。
[0035]如圖1所示，微電網(wǎng)混合儲能系統(tǒng)，包括大電網(wǎng)，所述大電網(wǎng)分別通過PCC開關(guān)QF13以及旁路開關(guān)QF14與第一交流母線連接，所述第一交流母線分別與風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、混合儲能系統(tǒng)連接;所述混合儲能系統(tǒng)包括鋰電池儲能模塊、超級電容儲能模塊和鉛酸電池儲能模塊連接。所述第一交流母線通過微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)分別與第五交流母線和第七交流母線連接。
[0036]所述第一交流母線通過斷路器QF6與第二交流母線連接;所述第二交流母線通過斷路器QF5與第三交流母線連接，所述第三交流母線分別通過斷路器QF1和斷路器QF2與第四交流母線連接，所述斷路器QF1通過依次連接的隔離升壓變壓器TM1和斷路器QF3與第一風(fēng)機(jī)連接，所述斷路器QF2通過依次連接的隔離升壓變壓器TM2和斷路器QF4與第二風(fēng)機(jī)連接。
[0037]所述第一交流母線通過變壓器TM3與第五交流母線連接，所述第五交流母線通過斷路器QF15與第九交流母線連接，所述第九交流母線通過依次連接的變壓器TM7和斷路器QF16與第一負(fù)荷連接。
[0038]所述第五交流母線通過斷路器QF9與第六交流母線連接，所述第六交流母線通過斷路器QF8與第八交流母線連接，所述第八交流母線通過依次連接的變壓器TM6和斷路