一種基于光伏和儲能的分布式微網(wǎng)黑啟動控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種基于光伏和儲能的分布式微網(wǎng)黑啟動控制系統(tǒng)，特別是涉及應(yīng)用與分布式微網(wǎng)系統(tǒng)和分布式能源站系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]分布式微網(wǎng)以分布式發(fā)電技術(shù)為基礎(chǔ)，將一定區(qū)域內(nèi)的分布式電源(DR)組織起來，結(jié)合終端用戶電能質(zhì)量管理和能源梯級利用技術(shù)形成的小型模塊化、分散化的供能網(wǎng)絡(luò)。微網(wǎng)是電網(wǎng)的重要組成部分，能實現(xiàn)內(nèi)部電源和用電負(fù)荷的聯(lián)合運行，并通過微網(wǎng)并網(wǎng)開關(guān)實現(xiàn)微網(wǎng)與主電網(wǎng)的連接，實現(xiàn)微網(wǎng)與主電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制，可平滑接入主電網(wǎng)和獨立運行，充分滿足用戶對能源多樣化、電能質(zhì)量、供電可靠性和安全性的要求。
[0003]基于現(xiàn)有技術(shù)分布式微網(wǎng)無法真正實現(xiàn)完全黑啟動(除了水輪機)，而分布式微網(wǎng)與傳統(tǒng)大電網(wǎng)最明顯特點是微網(wǎng)具有黑啟動功能，在電網(wǎng)大面積停電后，采取電網(wǎng)黑啟動措施，將大大減少電網(wǎng)停電時間，可以盡快恢復(fù)電網(wǎng)正常運行。真正黑啟動是指在電網(wǎng)斷電和分布式電源輔機供電電源都消失的情況下，不依靠電網(wǎng)外部電源，分布式電源依靠自啟動功能實現(xiàn)分布式微網(wǎng)啟動。而普通分布式電源(DR)組成的分布式微電網(wǎng)系統(tǒng)，比如由燃?xì)鈨?nèi)燃機、微型燃?xì)廨啓C組成的微網(wǎng)功能系統(tǒng)不具有真正意義上的黑啟動功能，一般需要為輔機提供交直流電源，而且需要由一個具備自啟動功能的分布式電源提供VF支撐，然后具備啟動條件的分布式電源切換至PQ模式進(jìn)行并網(wǎng)。實際微網(wǎng)的分布式電源啟動需要提供輔機和控制電源，而電網(wǎng)斷電后輔機電源將消失，所以無法實現(xiàn)完全黑啟動。
[0004]現(xiàn)在所使用的黑啟動方式較多，如公開日為2009年10月07日，公開號為CNlO 1552462的中國專利中，公開了一種黑啟動方法，該黑啟動方法首先將大容量火電機組作為黑啟動電源，沖擊小于黑啟動電源容量的大容量變壓器，然后逐步恢復(fù)重要負(fù)荷供電，并控制電流逐級向低電壓等級沖擊負(fù)荷變壓器，通過負(fù)荷變壓器逐步向下一級電網(wǎng)供電，再逐步恢復(fù)分區(qū)電網(wǎng)和分區(qū)發(fā)電廠的供電，并傳送電流至其它同電壓等級火電機組，提供相應(yīng)火電機組電廠運作所需用電，恢復(fù)相應(yīng)火電機組電廠發(fā)電，控制從已恢復(fù)發(fā)電的電廠供應(yīng)的電流，沖擊供電網(wǎng)絡(luò)中與供電系統(tǒng)短路容量相匹配的其它負(fù)荷變壓器，最后逐步恢復(fù)全電網(wǎng)的負(fù)荷供電，該黑啟動方法不是真正意義上的黑啟動。又如公開日為2014年08月13日，公開號為CN103986186A的中國專利中，公開了一種風(fēng)光水互補型微電網(wǎng)黑啟動控制方法，該方法包括:讀入微電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；將滿足黑啟動條件的分布式電源作為黑啟動電源備選機組；將黑啟動電源備選機組按功率大小排序，依次取其中一臺機組作為黑啟動機組；各分布式電源按照是否是黑啟動電源、是否參加孤網(wǎng)頻率控制選擇控制策略和控制器參數(shù)，得到備選微電網(wǎng)黑啟動方案；對得到的備選微電網(wǎng)黑啟動方案進(jìn)行仿真計算，判斷備選方案的黑啟動過程及孤網(wǎng)運行時，微電網(wǎng)的各節(jié)點電壓和微電網(wǎng)頻率是否滿足穩(wěn)定、安全限值等約束條件，滿足約束條件的，作為可行的方案，并在可行方案中選擇最優(yōu)方案，本方法所需耗費的停電時間和恢復(fù)時間均較長。
[0005]綜上所述，目前還沒有一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，實現(xiàn)分布式電源黑啟動，減少電網(wǎng)故障情況下的停電面積、停電時間和恢復(fù)時間，提高區(qū)域電網(wǎng)和大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性的基于光伏和儲能的分布式微網(wǎng)黑啟動控制系統(tǒng)。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，實現(xiàn)分布式電源黑啟動，減少電網(wǎng)故障情況下的停電面積、停電時間和恢復(fù)時間，提高區(qū)域電網(wǎng)和大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性的基于光伏和儲能的分布式微網(wǎng)黑啟動控制系統(tǒng)。
[0007]本實用新型解決上述問題所采用的技術(shù)方案是:該基于光伏和儲能的分布式微網(wǎng)黑啟動控制系統(tǒng)，其特征在于:包括光伏陣列接口、光伏直流變換器、光伏并網(wǎng)控制器、儲能充電控制器、分布式電源直流電源接口、儲能變流器控制器、蓄電池直流接入控制器、分布式電源交流電源接口、儲能過程控制器、蓄電池、直流供電變換器、蓄電池直流控制器和黑啟動控制系統(tǒng)主機，所述光伏陣列接口、光伏直流變換器、光伏并網(wǎng)控制器和交流母線通過電纜依次連接，所述光伏直流變換器、儲能充電控制器和蓄電池通過電纜依次連接，所述直流母線、儲能過程控制器、儲能變流器控制器和蓄電池通過電纜依次連接，所述直流母線、蓄電池直流接入控制器、直流供電變換器、蓄電池直流控制器和蓄電池通過電纜依次連接，1#分布式電源、分布式電源直流電源接口和交流母線通過電纜依次連接，2#分布式電源、分布式電源交流電源接口和直流母線通過電纜依次連接；所述黑啟動控制系統(tǒng)主機通過通信電纜分別和光伏直流變換器、光伏并網(wǎng)控制器、儲能充電控制器、分布式電源直流電源接口、蓄電池直流接入控制器、分布式電源交流電源接口、儲能過程控制器、直流供電變換器和蓄電池直流控制器連接，所述儲能變流器控制器和蓄電池直流控制器通過通信電纜連接。
[0008]作為優(yōu)選，本實用新型所述黑啟動控制系統(tǒng)主機為手動控制結(jié)構(gòu)或自動控制結(jié)構(gòu)。
[0009]作為優(yōu)選，本實用新型還包括對外交流電源接口，所述對外交流電源接口和交流母線通過電纜連接，所述黑啟動控制系統(tǒng)主機和對外交流電源接口通過通信電纜連接。
[0010]作為優(yōu)選，本實用新型還包括對外直流電源接口，所述對外直流電源接口和直流母線通過電纜連接，所述黑啟動控制系統(tǒng)主機和對外直流電源接口通過通信電纜連接。
[0011]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和效果:(1)分布式微網(wǎng)在完全失電情況下，可以依靠光伏供電實現(xiàn)完全黑啟動，從而提高分布式微網(wǎng)在運行中的安全穩(wěn)定性；
(2)分布式微網(wǎng)黑啟動系統(tǒng)不僅可以幫助分布式電源實現(xiàn)黑啟動，還具有光伏接入接口，實現(xiàn)并網(wǎng)和離網(wǎng)發(fā)電；(3)蓄電池系統(tǒng)不僅具有給分布式電源提供直流電源，通過MBCS系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制，還具有交流發(fā)電供電功能，實現(xiàn)分布式微網(wǎng)黑啟動和多余電量存儲功能，提高微網(wǎng)穩(wěn)定性和運行靈活性；(4)微網(wǎng)黑啟動控制系統(tǒng)MBCS集成PLC和DSP技術(shù)，可以實現(xiàn)與能量變換器、控制器和分布式電源的通信控制，不僅可以實現(xiàn)分布式電源黑啟動，還可以根據(jù)分布式電源運行情況進(jìn)行實時通信，實現(xiàn)光伏、蓄電池和分布式電源多能源協(xié)調(diào)控制運行，提高分布式電源運行經(jīng)濟性和穩(wěn)定性；(5)結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，使用靈活，性能可靠，適用面廣，有效減少電網(wǎng)故障情況下的停電面積、停電時間和恢復(fù)時間，提高區(qū)域電網(wǎng)和大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。
[0012]本實用新型可以通過光伏和儲能多種運行控制方式的切換實現(xiàn)分布式微網(wǎng)中的分布式電源在完全失電情況下依靠光伏和儲能提供交直流電源系統(tǒng)，為分布式微網(wǎng)黑啟動提供必要條件，從而實現(xiàn)分布式電源黑啟動，減少電網(wǎng)故障情況下的停電面積、停電時間和恢復(fù)時間，提高區(qū)域電網(wǎng)和大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。分布式微網(wǎng)黑啟動控制系統(tǒng)通過光伏系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行控制為分布式電源提供交流電源和直流電源。光伏陣列輸入直流變換器實現(xiàn)離網(wǎng)發(fā)電，直流變換器輸出對蓄電池充電，分布式微網(wǎng)黑啟動控制系統(tǒng)具有手動和自動控制模式，通過開關(guān)控制器手動切換和儲能PCS控制，使蓄電池系統(tǒng)輸出直流電源給分布式電源提供直流控制電源。而分布式微網(wǎng)黑啟動控制系統(tǒng)和儲能變流器控制器對儲能PCS控制，實現(xiàn)蓄電池系統(tǒng)輸出交流電源，光伏系統(tǒng)檢測到交流電網(wǎng)，微網(wǎng)黑啟動控制系統(tǒng)MBCS控制系統(tǒng)通過控制命令使控制器斷開光伏對蓄電池的充電，光伏立刻切換至并網(wǎng)模式，從而實現(xiàn)光伏并網(wǎng)交流發(fā)電，為分布式電源提供交流動力電源。微網(wǎng)黑啟動控制系統(tǒng)MBCS通過控制器對分布式電源進(jìn)線直流和交流的供電控制，為分布式電源黑啟動提供啟動條件，為實現(xiàn)分布式微網(wǎng)分布式電源的完全黑啟動提供基本條件。黑啟動控制系統(tǒng)主機、變換器和控制器通過通信電纜連接組成分布式微網(wǎng)黑啟動總控制系統(tǒng)，所有控制器可以具有手動和遠(yuǎn)方控制方式。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型實施例中基于光伏和儲能的分布式微網(wǎng)黑啟動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:1、光伏陣列接口 ；2、光伏直流變換器；3、光伏并網(wǎng)控制器；4、儲能充電控制器；5、分布式電源直流電源接口 ；6、儲能變流器控制器；7、蓄電池直流接入控制器；8、分布式電源交流電源接口 ；9、儲能過程控制器；10、蓄電池；11、直流供電變換器；12、蓄電池直流控制器；13、黑啟動控制系統(tǒng)主機；14、對外交流電源接口 ；15、對外直流電源接口 ；16、交流母線；17、直流母線；18、1#分布式電源；19、2#分布式電源。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖并通過實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實施例是對本實用新型的解釋而本實用新型并不局限于以下實施例。
[0016]實施例。
[0017]參見圖1，本實施例中基于光伏和儲能的分布式微網(wǎng)黑啟動控制系統(tǒng)包括光伏陣列接口 1、光伏直流變換器2、光伏并網(wǎng)控制器3、儲能充電控制器4、分布式電源直流電源接口 5、儲能變流器控制器6、蓄電池直流接入控制器7、分布式電源交流電