[发明专利]一种应用有机朗肯循环的微电网系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电网技术领域，特别是涉及一种应用有机朗肯循环的微 电网系统及其控制方法。

背景技术

微电网是解决世界上广大偏远农村、边远牧区和孤立海岛等弱电区甚 至无电区供电问题的重要技术手段，而微电网往往包含多种分布式电源。 常见的分布式电源包括风力发电系统、光伏发电系统、柴油发电系统、储 能系统、和生物质发电系统等，其中风电系统和光伏发电系统等不可控电 源的出力受自然条件的影响较大，而柴油发电系统、储能系统和生物质发 电系统等可控电源的出力具备较好的可调度性。

为了使微电网系统实现更加稳定可靠的电力供应，目前的实际工程中 常常采用柴油发电机组作为主电源。考虑到发电效率和机组的稳定性要求， 柴油发电机组还应预留足够的旋转功率备用，用来平抑间歇性可再生能源 的波动及系统扰动。所以，在实际应用中，柴油发电机组的平均出力在整 个微电网系统负荷需求中一直占有较高比重，大多数超过50%，这就导致目 前工程中柴油消耗大，发电成本高，并且不利于环境保护。此外，还可以 通过电池储能系统来实现间歇性新能源出力的能量搬运，实现对负荷的跟 随，但长期运行的代价昂贵，效果有限。

目前，在国内外生物质资源丰富的广大地区，已逐渐开始推广生物质 发电，但基本上都按全功率方式作为一个稳定电源点并入大电网。其中， 常规生物质直燃发电系统的容量较大，基本在数十兆瓦以上，成本高且低 出力水平运行特性较差；常规生物质气化发电系统虽然适合于较小功率的 发电场合，但可靠性较差，自动化程度低，运维工作量大；因而常规生物 质发电技术不能很好适应独立微电网系统的技术要求。

由此可见，现有的微电网系统在结构与使用上仍存在有不便与缺陷， 而亟待加以进一步改进。如何能创设一种可将风电等新能源与生物质发电 技术有效结合，降低柴油消耗且稳定性好的新的微电网系统及其控制方法, 实属当前重要研发课题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种应用有机朗肯循环的微电网系统 及其控制方法，增加柴油发电系统的旋转备用容量，使微电网系统实现更 加稳定可靠的电力供应，更具有经济环保效益，从而克服现有的微电网稳 定性差、运行成本高的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种应用有机朗肯循环的微电网系 统的控制方法，所述的微电网系统包括主电源、生物质有机朗肯循环发电 系统、间歇性发电系统和储能系统，所述的主电源承担微电网系统功率的 暂态高频波动，所述的生物质有机朗肯发电循环发电系统承担微电网系统 功率的稳态低频波动。

作为本发明的一种改进，本发明还可通过下述方案实现：

所述的生物质有机朗肯循环发电系统的功率指令P_ORC（T）=P_Lnet（T）-C ×P_Drated，其中：P_Lnet（T）为在T时刻之前的ΔT时间内，微电网系统中所有 负荷与间歇性发电系统总出力的差值；P_Drated为主电源的额定功率；ΔT为生 物质有机朗肯循环发电系统的功率指令步长；C取30%～60%。

若P_ORC（T）＜C’×P_ORCrated，P_ORCrated为生物质有机朗肯循环发电系统的额 定功率，则生物质有机朗肯循环发电系统的瞬时出力P_ORC（t）=C’×P_ORCrated， 并通过储能系统充电，储能系统充电完毕则控制间歇性发电系统限功率运 行；若P_ORC（T）≥C’×P_ORCrated，则P_ORC（t）=P_ORC（T）；其中，C’取5%～20%。

所述的C’取10%。

所述的ΔT为5～10分钟。

所述的间歇性发电系统为风力发电系统、光伏发电系统、海洋潮汐能 发电系统或其组合；所述的主电源为柴油发电系统或小型水电系统或其组 合。

此外，本发明还提供了一种应用有机朗肯循环的微电网系统包括：主 电源、生物质有机朗肯循环发电系统、间歇性发电系统、储能系统、采用 上述方法的微电网控制单元以及连接所述各系统、并将微电网系统与本地 负荷连接的交流母线。