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)型或獨立運行的微電網(wǎng)或多電源發(fā)電供電系統(tǒng)，其運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)備是雙向儲能逆變器為主的儲能單元工作在VF模式下，不過儲能單元運行在VF模式時，儲能不受控，即不能對蓄電池組的充、放電進行控制，所以，在新能源電力微電網(wǎng)中，由于發(fā)電不穩(wěn)定和用電的波動與變化等不可預(yù)測的因素，使得儲能單元常會出現(xiàn)不可預(yù)知的過充或過放狀況，為此現(xiàn)有技術(shù)采用設(shè)置單一過充保護執(zhí)行點電壓參數(shù)Vi和單一過放保護執(zhí)行點電壓參數(shù)值Voe，通過監(jiān)測與執(zhí)行過充或過放保護性停機的措施和方案防止儲能單元發(fā)生蓄電池的過充或過放造成損傷，但是采用單一過充或過放保護性停機，會造成微電網(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)由于儲能單元作為VF電壓源運行時，因充放電不受控而造成微電網(wǎng)會出現(xiàn)不可預(yù)知停運癱瘓的嚴重缺陷，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、微電網(wǎng)電力線、監(jiān)控通信線、VF儲能變壓器、光伏升壓變壓器、風(fēng)電升壓變壓器、用戶降壓變壓器、用戶負載、PQ儲能變壓器、PQ蓄電池組及PQ雙向儲能逆變器，其特征是:
[0007]由VF蓄電池組連接VF雙向儲能逆變器并通過VF儲能變壓器接入微電網(wǎng)電力線，構(gòu)成電壓源電儲能供能接入微電網(wǎng)的電力路徑；
[0008]由PQ蓄電池組連接PQ雙向儲能逆變器并通過PQ儲能變壓器接入微電網(wǎng)電力線，構(gòu)成電流源儲能供能接入微電網(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)電機連接風(fēng)電并網(wǎng)逆變器并通過風(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]用戶負載連接交流配電柜并通過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)通過監(jiān)控通信線分別連接VF雙向儲能逆變器、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雙向儲能逆變器作為儲能單元以電壓源VF方式運行，并設(shè)定VF蓄電池組第一過放保護控制點電壓參數(shù)值Voc及第二過放保護執(zhí)行點電壓參數(shù)值Voe和第一過充保護控制點電壓參數(shù)值Vic及第二過充保護執(zhí)行點電壓參數(shù)值Vie，并且滿足:
[0014]Voc ^ Vw ^ Vic ；
Voc-Voe ^ Vtl ；
Vie-Vic 彡 Vt2 ；
[0015]其中:Vw是VF蓄電池組的當前工作電壓參數(shù)，Vi為充電時VF蓄電池組的Vw電壓參數(shù)，Vo為放電時VF蓄電池組的Vw電壓參數(shù)；Vic為VF雙向儲能逆變器對VF蓄電池組的控制點電壓參數(shù)值，Vie為VF雙向儲能逆變器的保護停機執(zhí)行點電壓參數(shù)值；Voc為VF雙向儲能逆變器對VF蓄電池組的控制點電壓參數(shù)值，Voe為VF雙向儲能逆變器對VF蓄電池組的保護停機執(zhí)行點電壓參數(shù)值；Vtl為以當前功率放電tl時間的電量時對應(yīng)的電壓參數(shù)，tl時間為放電過程中控制并完成微電網(wǎng)能量平衡所需要的時間；Vt2為以當前功率充電t2時間的電量時對應(yīng)的電壓參數(shù)，t2時間為充電過程中控制并完成微電網(wǎng)能量平衡所需要的時間；
[0016]微電網(wǎng)運行時由微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)通過VF雙向儲能逆變器實時監(jiān)測VF蓄電池組工作電壓參數(shù)值，當充電運行時Vi電壓參數(shù)值達到Vic時，進行控制增加PQ雙向儲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)電機的發(fā)電供電功率；當放電運行時Vo電壓參數(shù)值達到Voc時，進行控制增加PQ雙向儲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)電機的發(fā)電供電功率以及控制交流配電柜減少對用戶負載的供電；當充電運行時電壓參數(shù)值Vi =Vie時，以及Vo = Voe時，VF雙向儲能逆變器執(zhí)行保護性停機；由此實現(xiàn)不可控的電壓源VF模式下的VF雙向儲能逆變器在微電網(wǎng)中，通過微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控實現(xiàn)了充放電可控運行和極限保護的多重功能。
[0017]本發(fā)明采用分別設(shè)置第一過充保護控制點電壓參數(shù)值Vic和第二過充保護執(zhí)行點電壓參數(shù)值Vie的雙過充控制與保護電壓參數(shù)，以及設(shè)置第一過放保護控制點電壓參數(shù)值Voc和第二過放保護執(zhí)行點電壓參數(shù)值Voe的雙過放控制與保護電壓參數(shù)，微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)通過控制VF雙向儲能逆變器使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、儲能及用能的功率，達到微電網(wǎng)能量平衡在可靠的運行范圍之內(nèi)，確保了微電網(wǎng)系統(tǒng)的持續(xù)運行。
[0018]綜上所述，通過本發(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，可以簡單有效地克服儲能電壓源不受控的缺陷，增強了 VF雙向儲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間與電壓參數(shù)關(guān)系示意圖。
[0022]
【具體實施方式】
[0023]作為實施例子，結(jié)合附圖對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明，但是，本發(fā)明的技術(shù)與方案不限于本實施例子給出的內(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(8)、微電網(wǎng)電力線(9)、監(jiān)控通信線(10)、VF儲能變壓器(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)、用戶負載(15)、PQ儲能變壓器(16)、PQ蓄電池組(17)及PQ雙向儲能逆變器(18)，其特征是:
[0025]由VF蓄電池組(6)連接VF雙向儲能逆變器⑵并通過VF儲能變壓器(11)接入微電網(wǎng)電力線(9)，構(gòu)成電壓源電儲能供能接入微電網(wǎng)的電力路徑；
[0026]由PQ蓄電池組(17)連接PQ雙向儲能逆變器(18)并通過PQ儲能變壓器(16)接入微電網(wǎng)電力線(9)，構(gòu)成電流源儲能供能接入微電網(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⑶連接風(fēng)電并網(wǎng)逆變器⑷并通過風(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]用戶負載(15)連接交流配電柜(5)并通過用戶降壓變壓器(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)通過監(jiān)控通信線(10)分別連接VF雙向儲能逆變器(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