[发明专利]一种提高鲁棒性的微电网系统构架及能量控制方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源微电网技术领域，具体涉及一种提高鲁棒性的微电网系统构架及能量控制方法。

背景技术

微电网是新能源电力应用的主要方式之一，由于微电网特别是离网型或独立运行的微电网或多电源发电供电系统，其运行主要是靠电压源支撑微电网，而支撑单元的关键设备是双向储能逆变器为主的储能单元工作在VF模式下，不过储能单元运行在VF模式时，储能不受控，即不能对蓄电池组的充、放电进行控制，所以，在新能源电力微电网中，由于发电不稳定和用电的波动与变化等不可预测的因素，使得储能单元常会出现不可预知的过充或过放状况，为此现有技术采用设置单一过充保护执行点电压参数Vi和单一过放保护执行点电压参数值Voe，通过监测与执行过充或过放保护性停机的措施和方案防止储能单元发生蓄电池的过充或过放造成损伤，但是采用单一过充或过放保护性停机，会造成微电网失去支撑的电力，使现有技术的微电网系统构架极为脆弱易于瘫痪。

发明内容

为了克服现有技术由于储能单元作为VF电压源运行时，因充放电不受控而造成微电网会出现不可预知停运瘫痪的严重缺陷，本发明提出一种提高鲁棒性的微电网系统构架及能量控制方法，包括：微电网监控系统、VF双向储能逆变器、光伏并网逆变器、风电并网逆变器、交流配电柜、VF蓄电池组、光伏发电阵列、风力发电机、微电网电力线、监控通信线、VF储能变压器、光伏升压变压器、风电升压变压器、用户降压变压器、用户负载、PQ储能变压器、PQ蓄电池组及PQ双向储能逆变器，其特征是：

由VF蓄电池组连接VF双向储能逆变器并通过VF储能变压器接入微电网电力线，构成电压源电储能供能接入微电网的电力路径；

由PQ蓄电池组连接PQ双向储能逆变器并通过PQ储能变压器接入微电网电力线，构成电流源储能供能接入微电网的电力路径；

由光伏发电阵列连接光伏并网逆变器并通过光伏升压变压器接入微电网电力线，构成光发电单元接入微电网的电力路径；

由风力发电机连接风电并网逆变器并通过风电升压变压器接入微电网电力线，构成风能发电单元接入微电网电力路径；

用户负载连接交流配电柜并通过用户降压变压器接入微电网电力线，构成用户用电电力路径；

微电网监控系统通过监控通信线分别连接VF双向储能逆变器、光伏并网逆变器、风电并网逆变器、PQ双向储能逆变器、交流配电柜，构成微电网监控通信链路；

其控制方法是：VF蓄电池组连接VF双向储能逆变器作为储能单元以电压源VF方式运行，并设定VF蓄电池组第一过放保护控制点电压参数值Voc及第二过放保护执行点电压参数值Voe和第一过充保护控制点电压参数值Vic及第二过充保护执行点电压参数值Vie，并且满足：

Voc≤Vw≤Vic；

Voc-Voe≥Vt1；

Vie-Vic≥Vt2；

其中：Vw是VF蓄电池组的当前工作电压参数，Vi为充电时VF蓄电池组的Vw电压参数，Vo为放电时VF蓄电池组的Vw电压参数；Vic为VF双向储能逆变器对VF蓄电池组的控制点电压参数值，Vie为VF双向储能逆变器的保护停机执行点电压参数值；Voc为VF双向储能逆变器对VF蓄电池组的控制点电压参数值，Voe为VF双向储能逆变器对VF蓄电池组的保护停机执行点电压参数值；Vt1为以当前功率放电t1时间的电量时对应的电压参数，t1时间为放电过程中控制并完成微电网能量平衡所需要的时间；Vt2为以当前功率充电t2时间的电量时对应的电压参数，t2时间为充电过程中控制并完成微电网能量平衡所需要的时间；

微电网运行时由微电网监控系统通过VF双向储能逆变器实时监测VF蓄电池组工作电压参数值，当充电运行时Vi电压参数值达到Vic时，进行控制增加PQ双向储能逆变器的充电功率以及减少光伏并网逆变器与光伏发电阵列、风电并网逆变器与风力发电机的发电供电功率；当放电运行时Vo电压参数值达到Voc时，进行控制增加PQ双向储能逆变器的放电功率以及增加光伏并网逆变器与光伏发电阵列和风电并网逆变器与风力发电机的发电供电功率以及控制交流配电柜减少对用户负载的供电；当充电运行时电压参数值Vi＝Vie时，以及Vo＝Voe时，VF双向储能逆变器执行保护性停机；由此实现不可控的电压源VF模式下的VF双向储能逆变器在微电网中，通过微电网监控系统的监控实现了充放电可控运行和极限保护的多重功能。