[发明专利]基于混合储能的交直流混合模块化微电网组网结构及方法

说明书

技术领域

本发明属于微电网组网及运行控制技术领域，具体涉及一种基于混合储能技术的交直流混合微电网模块化组网结构及方法。

背景技术

微电网是一种新型的网络结构，是实现主动配电网的一种有效方式，微电网的出现将从根本上改变传统电网应对负荷增长的方式，其在降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性等方面具有巨大潜力。目前，微电网技术已经成为电力系统发展的前沿技术，开发和延伸微电网能够促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，使传统电网向智能电网过渡。

微电网是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统。微电网中的电源多为容量较小的分布式电源，即含有电力电子接口的小型机组，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组以及超级电容、飞轮及蓄电池等储能装置。多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成网络并通过静态开关关联至常规电网，可实现对负荷多种能源形式的高可靠供给。微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也在电网故障或需要时与大电网断开独立孤岛运行。对于公用电力企业，微网可视为电力系统可控的细胞，这个细胞可以被控制为一个简单的可调度负荷，能够在数秒内做出响应以满足电网调节需求。对于用户，微网可以作为一个定制电源，以满足用户多样化需求。微电网具有自治、稳定、兼容、灵活、经济的特点。由于微电网中微源的多样性及其组合的灵活性，使得整个系统的运行控制变得复杂，微电网系统的即插即用以及与大电网间的友好互动与微电网组网拓扑结构息息相关。

典型的微电网组网结构由CERTS提出，结构中包含了两种微源连结方式，一种为所有微源均连接在同一条馈线上，馈线始端再接至微网母线；另一种为各个微源分别与本地负荷组成小型发电系统，共同接至微网母线上，呈并联式结构。CERTS提出的微电网概念和结构得到了国内外的广泛承认，是目前最为流行的微电网结构。在这种结构中，微电网并网运行时负荷、储能系统、分布式电源以电流源方式并联运行，因此由并网状态向孤岛状态转换过程中(特别是发生非计划孤岛时)微电网母线电压的暂态震荡是难以避免的，从而导致转换过程中负荷及分布式电源脱网，即难以实现并网/孤岛状态的无缝切换。文献《Advantages and circuit configuration of a DC microgrid》、《A benchmark LV microgrid for steady state and transient analysis》、《An update on Sendai demonstration of multiplepower quality supply system》分别提出直流微电网、交流微电网、交直流混合微电网等组网方案。上述微电网结构基本沿袭了CERTS的微电网组网思路，皆存在着状态转换过程中的控制难点。

清水建设株式会社和东京大学申请的发明专利“微电网系统的构筑方法”提出了一种微电网系统的构筑方法，用于构筑将多类型分布式电源统一监控的网络，从而对特定区域供给电力，该方法包括：测量所述特定区域的负荷变动，从而对所述负荷变动的数据进行频率分析的步骤；基于多类型电源的各自的频率响应特性而决定各个电源分别担负的分担频率，并据此将负荷变动的频率分析结果分配给各个电源。该方法依赖于对控制策略的优化设计来实现微电网状态转换的平稳以及可调度性，因此对监控系统的准确性和响应速度有很高的要求。

文献《一种微源逆变器串联连接型微网特性研究》提出的串联型微电网可降低输出谐波含量，减少对配电网和负载的影响作用，同时有效解决交、直流微网中环流、谐波、频率等诸多问题，但该结构不能解决微电网的即插即用以及平稳可调度的问题。浙江大学申请了发明专利《一种基于储能的微电网拓扑结构》(公开号CN103219726A)，将储能装置作为微电网能量转换的枢纽，旨在减少消除分布式电源输出波动电能对主电网的冲击。但是，该发明专利没有解决微电网并网/孤岛双模式无缝切换的问题。

发明内容