[发明专利]双向能量流动的交互式稳压系统及操作方法

说明书

本发明提供一种调节电网电压波动的稳压系统，该系统包括一个关键性负载模块、一个非关键性负载模块、一个双向交互式电力弹簧、多个电压检测模块、多个电流检测模块、多个相位检测模块，所述双向交互式电力弹簧与关键性负载模块和非关键负载模块串联，通过传输导线连接到电网。同时提供一种调节电网电压波动的稳压系统的操作方法。有益效果是该系统不需要储能装置的参与而是通过双向能量流动将非关键负载侧的能量补偿到关键性负载，以维持关键性负载两端电压的稳定。由于可补偿任意相角的电压，同样可矫正关键性两端电压的频率及相位。由于直接向关键性负载提供电压补偿，故对传输线路的阻抗分压要求低，调节范围大，成本低，为未来的分布式发电系统提供合理的电压及能量管理，有利于新能源发电的大规模应用。

技术领域

本发明涉及交流电网的运行控制领域，特别是一种双向能量流动的交互式稳压系统及操作方法，高渗透率的新能源发电的供电电网。

背景技术

随着可再生能源(如风能、太阳能等)发电技术的发展，其并网容量正在逐年增长。对于大型电网而言，因为其自我调节能力较强，而且可再生能源发电量所占比重还不大，电网稳定性不会受到太大影响。对于容量较小的孤立微电网而言，可再生能源发电量所占比重往往大于15％，如果其不规则变化的输出功率不能与电网负荷相互平衡，会造成电网电压有效值的明显波动。这种交流电压有效值的波动会对电网稳定性和接入微电网的用电设备产生不利影响甚至严重后果。

传统的电网电压调节基于储能装置对电能进行补偿。而储能装置会使成本显著增加，并且由于复杂的集中补偿策略，往往难以实现及时补偿。

2015年，电力弹簧作为一个新的概念出现，电力弹簧和非关键性负载串联，通过补偿能量以实现关键性负载的电压稳定。目前的电力弹簧分为纯无功补偿和有功无功补偿两类。

有功无功补偿同样需要储能装置的支持，由于频繁的充放电，会降低储能装置的寿命，增加成本。

无功补偿的电力弹簧不需要储能装置，而是补偿纯无功功率，这种电力弹簧的调节范围小，并且对传输线的阻抗有较大依赖，在电网电压过高的情况下，通过增大传输线上的电流使线路阻抗过多地分压，实现电压的调节，会造成多余的损耗。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种双向能量流动的交互式稳压系统及操作方法，为有功功率和无功功率补偿的解决方案，不仅能实现关键性电压和频率的稳定，而且不需要电池等储能装置并且对线路阻抗的依赖低，可提高新能源发电的利用率及降低成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种双向能量流动的交互式稳压系统，该稳压系统连接在电网上，其中：所述稳压系统包括一个关键性负载模块、一个非关键性负载模块、一个双向交互式电力弹簧的电路结构、多个电压检测模块、多个电流检测模块、一个相位检测模块，所述双向交互式电力弹簧的电路结构与关键性负载模块和非关键负载模块串联，通过传输导线连接到电网；所述电压检测模块与关键性负载模块、非关键性负载模块、电网电压、双向交互式电力弹簧的两个低通LC滤波器的滤波电容及双向交互式电力弹簧的电路结构的大电容并联，所有电压检测模块的检测信号输出端与双向交互式电力弹簧的电路结构的控制器相连；所述电流检测模块与关键性负载模块、非关键性负载模块及电网传输线串联，所有电流检测模块的检测信号的输出端与双向交互式电力弹簧的电路结构的控制器相连；所述相位检测模块与所有电压检测模块及所有电流检测模块的输出信号相连，检测输出与双向交互式电力弹簧的电路结构的控制器相连。

同时提供一种双向能量流动的交互式稳压系统的操作方法。

本发明的效果是该系统提供关键性负载和关键性负载之间的双向能量流，可将新能源发电的利用率提高30％，并且成本低廉，无需额外的通讯，有利于新能源发电机微电网的大规模普及。