[发明专利]一种并网型光伏直流微电网系统及其运行控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电网领域，尤其涉及一种并网型光伏直流微电网系统及其运行控制方法。

背景技术

随着国民经济的快速增长，电力需求飞快增长，很长一段时间以来电力生产部门都主要以建设大型的发电厂、超高压远距离输电线路作为解决方案，但是其投资大、建设周期长、环境污染等弊端也日益凸显。另一方面近年来国内外几次大规模停电的事故也让人们意识到集中式供电系统的脆弱性。分布式发电技术(distributedgeneration,DG)正是在这种情况下应运而生。

分布式发电技术(DG)具有灵活、小型、分散、靠近用户侧等特点，可以有效地提高用户用电可靠性和减少输电线路损耗。但是分布式发电技术有电压不稳、功率波动大等弊端，会对居民用电、上级电网的安全和调峰产生严重的影响。微电网技术很好地解决了分布式发电技术弊端。微电网是指将微型电源、负荷和储能装置结合在一起的电网形式，它作为一个独立灵活的整体，可以并网运行，也可以孤岛模式运行。

目前，微电网可分为交流微电网、直流微电网和交直流混合微电网。交直流混合微电网本质上仍属于交流微电网。交流微电网是微电网的主要形式，但是交流微电网具有电能转换环节多、网损大、电网运行控制复杂的不足之处。直流微电网采用直流配电形式，通过直流母线将各种分布式电源加以协调控制，相比交流微电网而言，直流微电网不需要对电压的相位和频率进行跟踪，可靠性和可控性大大提高，适合分布式电压和负载接入。另一方面，家用电器中出现了越来越多的直流负荷，如直流照明、直流空调、直流冰箱、直流电动汽车等等，这也为直流微电网推广提供了基础。

直流微电网运行方式主要有并网运行和孤岛运行。而孤岛运行方式是指微电网依靠内部的微电源和储能系统独立给内部负荷供电，与上级电网没有公共连接点，这种运行方式对于供电可靠性很高，所以需要大规模储能系统，而且其长期充放电会减少储能系统寿命，在储能系统经济性的情况下，孤岛运行的直流微电网还得不到广泛应用。并网运行又分为并网上网与并网不上网两种类型，并网不上网是指微网通过市电整流从大电网吸收功率，但是没有逆变环节向大电网输送功率，这种方式可以很好地保证微网中负载的用电可靠性以及微电网电能质量，但是由于不存在逆变器，光伏直流微电网多余的电能将会浪费，由于其经济性上的缺陷将极大地阻碍这种形式的直流微电网推广。并网上网型的直流微电网既可以将市电整流至直流微电网中，又可以将直流微电网中多余的电能逆变至市电中，这种双向供电的方式既保证了供电可靠性又具有较好的经济性。

对于直流微电网的储能单元，以往的方案往往使用蓄电池。蓄电池和超级电容器的混合储能的供电方式在直流微电网中的应用目前还较少，且在现有的混合储能方案存在种种问题，诸如蓄电池充放电次数多，易影响寿命，超级电容器配置大成本高等等，有必要提出一种新式的混合储能方案，且目前，尚无完整的基于混合储能的家用式的并网型直流微电网系统的方案。

因此，有必要提出一种并网型直流微电网系统的方案，这将极大推动分布式光伏发电技术及其直流微电网技术的推广应用。

发明内容

本发明提供了一种并网型光伏直流微电网系统及其运行控制方法，其克服了背景技术中所述的现有技术的不足。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：

一种并网型光伏直流微电网系统，它包括一直流母线、光伏发电单元、储能单元、电容器、市电电网侧、能量管理单元和负载，所述光伏发电单元通过第一单向DC/DC变换器连接于直流母线、所述储能单元和电容器分别通过第一双向DC/DC变换器和第二双向DC/DC变换器连接于直流母线，所述市电电网侧通过双向AC/DC变换器连接于直流母线，所述负载连接于直流母线，所述能量管理单元包括主控模块和设于该微电网系统的各单元中并对各单元的运行状态进行监测的运行监测模块，所述运行监测模块与主控模块通信连接并能将其采集、分析获得的数据上传至主控模块，所述主控模块根据该数据控制所述光伏发电单元、储能单元、电容器和市电电网侧按照设定的供电逻辑运行并保持母线电压的稳定。

一实施例之中：所述负载包括直流负载，所述直流负载可直接连接于直流母线或通过第二单向DC/DC变换器间接连接于直流母线。

一实施例之中：所述负载包括交流负载，所述交流负载通过单向DC/AC变换器连接于直流母线。

一实施例之中：所述储能单元包括蓄电池。

一实施例之中：所述第一单向DC/DC变换器具有MPPT控制器。