[发明专利]一种同步发电机和储能变流器并联模拟平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种同步发电机和储能变流器并联模拟平台。

背景技术

由于分布式能源系统具有开放灵活的优点，寻求多种能源综合互补高效利用的有效途径正逐渐成为能源领域可持续发展方向之一。多能互补的冷热电联供系统以其良好的环境友好性，可靠性与经济性等特点受到了广泛的重视。多种能源互补，能够利用可再生能源的同时弥补其不稳定的特点；系统的合理配置和优化运行能有效地保障供电的可靠性、提高微电网的能源综合利用效率和系统经济性，满足电能需求，实现能源最大化利用。

现有的冷热电多能互补系统中的燃气轮机、燃气内燃机、柴油发电机、不同种类的蓄电池等设备成本较高，且运行消耗燃料资源，导致整个系统成本较高，同时个别燃料会带来污染，因此在系统方案论证初期，迫切需要建立一种多能互补系统模拟平台，掌握系统稳定性及运行策略，为多能互补系统实体建设提供理论支撑。

CN 104578177 A《一种多能互补供电系统频率控制方法》仅从频率控制角度提出了一种多能互补供电系统频率控制方法，未提及多种能源协调控制，自发自用为负荷供电，余电上网等相关控制策略。CN 105305495 A《一种多能互补微电网系统调度方法》提出了一种多能互补微电网系统调度，主要利用电动汽车电池的储能特性，与风光系统互补供电，降低储能装置的投资成本，未提及同步发电机系统模拟燃气轮机发电及储能变流器辅助调频调压等功能。CN 103023035 A《一种多能互补发电系统的优化配置方法》提出了一种风光抽蓄多能互补发电系统的容量优化配置，未提及多种能源互补发电最优运行控制相关内容。

发明内容

本发明的目的是针对现有的冷热电多能互补系统中的燃气轮机、燃气内燃机、柴油发电机、不同种类的蓄电池等设备成本较高，且运行消耗燃料资源，导致整个系统成本较高，同时个别燃料会带来污染，搭建一种同步发电机和储能变流器并联模拟平台，模拟冷热电联供系统中燃气轮机、燃气内燃机、柴油发电机等发电机组的电气特性，同时研究和储能变流器、光伏发电系统并联发电运行特性及稳定性，为冷热电多能互补系统实体建设提供理论支撑及指导。

本发明的技术方案如下：

本发明同步发电机和储能变流器并联模拟平台主要由拖动变频器、拖动电机、同步发电机、励磁电源、储能变流器、蓄电池、光伏电池板、光伏逆变器、负荷、能量管理系统组成。其中拖动变频器的输出和拖动电机定子电枢绕组绕组连接，拖动电机和同步发电机转子轴直接机械连接，励磁电源通过励磁机连接同步发电机转子励磁绕组，蓄电池和储能变流器的直流侧相连，光伏电池板和光伏逆变器的直流侧相连，同步发电机的定子绕组、储能变流器和光伏逆变器的交流输出、负荷一同连接到公共连接点，再通过配网变压器连接到电网上。为了避免拖动变频器给整个并联模拟平台注入谐波，拖动变频器和励磁电源的交流侧通过隔离变压器连接到电网上。同步发电机、储能变流器、光伏逆变器、蓄电池、负荷通过以太网或485通讯线和能量管理系统的通讯接口相连。其中拖动变频器、拖动电机、同步发电机、励磁电源用于模拟燃气轮机发电机组的电气特性；储能变流器和蓄电池为储能系统，用于削峰填谷，同时辅助调频调压；光伏电池板和光伏逆变器组成光伏发电系统，与同步发电机、储能变流器并联运行；整个并联模拟平台接受能量管理系统调度，给负荷供电，满足自发自用、余电上网的需求。

本发明模拟平台运行模式主要分为并网和孤网两种模式。并网模式时，本发明并联模拟平台从电网取电，拖动变频器控制拖动电机，控制同步发电机并网运行，为同步发电机提供转矩输入，并网时输出有功功率，励磁电源调节同步发电机定子电动势，并网时调节无功功率；储能变流器以PQ控制模式运行，给蓄电池充电；光伏逆变器与储能变流器、同步发电机并联，以PQ控制模式并网发电。孤网模式时，拖动变频器控制拖动电机，控制同步发电机转速，稳定并联模拟平台频率，励磁电源调节系统电压幅值。同步发电机作为电压源组网运行，建立公共连接点节点电压；储能变流器与同步发电机并联，以PQ下垂控制模式运行，给蓄电池充放电，辅助调频调压。光伏逆变器与储能变流器、同步发电机并联，以PQ控制模式并网发电。

本发明的运行模式具体如下：

同步发电机和储能变流器并联模拟平台在并网模式时，优先光伏系统给负荷供电，光伏系统不满足负荷需求时，再对比燃料价格和电网电价，选择是否启动同步发电机系统，同时考虑蓄电池状态，是否已充满。