[实用新型]一种综合微网实验系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电网实验系统，具体地说是一种结构灵活的综合微网实验系统。

背景技术

随着国民经济的发展，电力需求迅速增长，电网规模不断扩大，超大规模电力系统的弊端也日益凸现，成本高，运行难度大，难以适应用户越来越高的安全和可靠性要求以及多样化的供电需求。尤其在近年来世界范围内接连发生几次大面积停电事故，电网的脆弱性充分暴露。

分布式发电可以提供传统的电力系统无可比拟的可靠性和经济性，但本身也存在诸多问题，如并网后对大电网的影响。微网技术的提出能够有效缓解分布式发电对大电网的影响，将成为高渗透率分布式发电的主要应用形式。

分布式发电和微网技术在发达国家受到广泛关注并得到了政府的大力支持。近几年，微网得到了较快的发展，但同时也面临着很多问题。微网研究的核心问题在于如何保证微网的稳态运行以及微网受到扰动后如何维持暂态稳定，即微网的控制策略问题。微网实验系统的建设，作为微网控制策略的实现载体，可为微网控制策略研究提供验证平台，其对微网的研究具有重要意义。

目前，国内尚未有自己建设完成的综合微网实验系统。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提出一种结构灵活的综合微网实验系统，其含多种分布式电源和储能系统，具备可靠的多微网系统结构，既可以各小微网单独运行，也可组成大微网运行，并可实现并网与独立运行模式的灵活切换。

为此，本实用新型采用的技术方案是：一种综合微网实验系统，包括微网A和微网B，其特征在于：所述的微网A包括三段母线LM3、LM4、LM5，在母线之间设有模拟线路，母线LM3挂有蓄电池及双向逆变器和模拟负载，母线LM4挂有三相光伏系统和模拟负载，母线LM5挂有双馈风力发电模拟系统、直驱式风力发电机并网系统(由风机逆变器和直驱式风力发电机组成)和模拟负载，微网A通过并网开关M1与外网相连，孤岛运行时，蓄电池及双向逆变器提供微网内的电压频率参考。

所述的微网B包括三段母线LM7、LM8、LM9，在母线LM7与LM8之间设有模拟线路，母线LM8上挂有三相光伏系统，配有模拟负载，母线LM7上挂有柴油发电机和飞轮储能系统，飞轮储能系统的输出经模拟线路连到母线LM9，母线LM9挂有用于模拟重要负荷的模拟负载，在母线LM8与LM9之间设有联络开关L2，使得微网B可以有两种拓扑结构，微网B通过并网开关M2与外网相连，孤岛运行时，飞轮储能提供短时供电，随后启动柴油发电机提供长时间微网内的电压频率参考。

在母线LM5与LM8之间设有联络开关L1，联络开关L1打开时，微网A和微网B分别运行；联络开关L1闭合并配合相关开关状态，将微网A和微网B联合成一个大微网运行，该大微网通过并网开关M1与外网相连，孤岛运行时，可以选择柴油发电机或蓄电池双向逆变器提供长微网内的电压频率参考。

所述的并网开关M1、M2、双向逆变器和柴油发电机通过一模式控制器控制。微网通常包括并网运行和孤岛运行两种模式，模式控制器可根据外部条件实现微网运行模式的转换。两种运行模式对应的工作状态描述如下：

并网运行模式是指本实用新型内部微网与外电网相连，外电网提供微网内的电压频率参考；孤岛运行模式是指本实用新型内部微网与外电网断开，微网独立运行。孤岛运行时，蓄电池及双向逆变器提供微网内的电压频率参考，或者是飞轮储能提供短时供电，随后启动柴油发电机提供长时间微网内的电压频率参考。

本实用新型通过并网控制策略实现微网的并网运行模式和孤岛运行模式切换，即微网的并网和脱网控制。

微网的并网控制策略描述如下：

(1)当外网母线电压正常时，准备并网；

(2)关停微网内部提供电压频率参考的设备；

(3)关停分布式电源，闭合并网开关；

(4)内网电压正常后，分布式电源系统恢复运行；

(5)电网带负载运行，内部储能装置进入充电模式。

微网的脱网控制策略描述如下：

(1)当外网母线电压不正常时，准备脱网；

(2)打开并网开关；

(3)微网内储能装置独立带部分重要负载运行，其他电源和负载将短时关断和停电；

(4)内网电压正常后，分布式电源系统恢复运行；

(5)微网内部电源带负载运行，储能装置进入充电模式。

所述的微网实验系统有独立微网模式和多微网并网模式，独立微网模式是打开两个微网之间的联络开关，两微网各自运行；多微网并网模式是闭合两个微网之间的联络开关，其中一个微网和外网的联络开关打开，两微网作为一个整体运行。