[发明专利]一种基于电力海绵技术的微电网功率控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微电网功率控制系统及方法，尤其涉及一种基于电力海绵技术的微电网功率控制系统及方法。

背景技术

进入21世纪以来，随着世界经济的快速发展，对能源的需求不断增长，世界范围内煤、石油、天然气等不可再生能源供应持续紧张，人类正面临着严峻的能源危机。同时，大量化石能源的使用导致日益严重的环境污染问题，极端的天气情况及其引发的自然灾害不断发生，人类的生存环境受到严重威胁。

此外，当前电力系统已发展成为集中发电、远距离高压输电大型互联网络系统，随着电网规模的不断扩大，这种“大机组、大电厂、大系统、高电压”的超大规模电力系统的弊端也日益显现出来，如运行和调控难度大、经济成本高、无法灵活地实时跟踪负荷变化、难以满足用户对电网可靠性和多样化供电的高要求等。大型互联电力系统中，如果发生局部事故，则极易扩散，导致大面积的停电，近年来世界范围内的各种大面积停电事故，暴露了传统大电网的脆弱性。

鉴于上述问题，世界各国开始另辟蹊径，以高效、经济、环保的新能源和可再生能源为主的新型发电技术——分布式发电(Distributed Generation,DG)，已成为解决未来能源问题的主要出路。分布式发电系统可大量接纳清洁的可再生能源入网，不仅能缓解能源短缺，减少环境污染，还能提高现有电力系统的效率、可靠性和电能质量。大电网与分布式发电相结合，被国内外许多专家学者认为是未来电力系统发展的重要方向之一。但是其本身仍存在许多缺点，如单机接入成本高、运行控制困难、发电功率小等。而且随着大量分布式电源接入大电网，其对大电网电能质量和可靠性产生的诸多不利影响逐渐显现出来。

为了解决分布式电源大规模应用的问题，充分挖掘出分布式发电的价值和效益，微电网是一种很好地方案。微电网是一种由负荷和微型电源共同组成的系统，它可同时提供电能和热量，微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必需的控制。微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并同时满足用户对电能质量和供电安全等要求。然而，以风电、太阳能光伏发电等可再生电源为主的分布式电源的波动性，会对微电网的安全稳定造成影响，以及对微电网内部重要负荷的稳定运行造成影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微电网功率控制系统，该系统能使得微电网的交流母线电压保持稳定，同时使得与微电网连接的重要负荷功率保持稳定。

本发明的另一目的在于提供一种微电网功率控制方法，该方法可基于上述系统达到上述功能。

为了实现上述目的，本发明提出了一种微电网功率控制系统，其与微电源连接，所述微电源与微电网的交流母线连接，将电能输给微电网，所述微电网的交流母线连接有一般负荷与重要负荷，所述控制系统包括控制单元，电力海绵，直流电压检测装置，交流电流检测装置和交流电压检测装置，其中：

所述电力海绵串接于微电网的交流母线和一般负荷之间，所述电力海绵的控制端与所述控制单元的控制信号输出端连接；

所述直流电压检测装置，其与电力海绵的直流母线连接，以检测电力海绵的直流电压U_DC，所述直流电压检测装置还与控制单元的直流信号输入端连接；

所述交流电流检测装置串接于所述微电源和微电网的交流母线之间，以检测输入微电网的交流母线的交流电流i_s，所述交流电流检测装置还与控制单元的交流电流信号输入端连接；

所述交流电压检测装置与微电网的交流母线连接，以检测输入微电网的交流母线的交流电压u_s，所述交流电压检测装置还与控制单元的交流电压信号输入端连接；

所述控制单元包括第一比例积分控制器和第二比例积分控制器；所述控制单元根据下述模型获得电力海绵无功环控制量i_q和电力海绵有功环控制量U_inv：

i_q＝k_p1*(U_ref-U_S)+k_i1*∫(U_ref-U_S)dt

U_inv＝k_p2*(P_lref-P_W)+k_i2*∫(P_lref-P_W)dt