[发明专利]面向用户的多类型分布式电源整合组网系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种面向用户的多类型分布式电源整合组网系统及控制方法，通过分别将交直流分布式电源以及交直流负荷接入电力电子变压器的交流环节和直流环节，最终完成多类型分布式电源的模块化整合组网，并可接入外部电网的高压系统。本发明不仅有助于实现分布式电源在用户侧的快速整合组网，降低分布式电源的运维技术门槛，同时，显著提升分布式电源的可控性，实现分布式电源主动参与大电网的运行调度，增强配电网的供电电能质量，提高分布式电源的利用小时数，实现电网的经济、绿色发展。

技术领域

本发明涉及分布式发电并网技术领域，尤其涉及一种面向用户的多类型分布式电源整合组网系统及控制方法。

背景技术

目前，以煤、石油为主的常规能源为全世界90％以上的电力负荷提供电能，这种常规能源的特点是集中发电、远距离输电并形成大电网互联。但其资源有限且对大气的污染也日益严重，造成了全球的能源紧张和环境恶化。同时大电网存在着供电模式单一、不能灵活跟踪负荷的变化、局部事故极易扩散并导致大面积停电等弊端。利用风能、太阳能、生物质能等为代表的清洁、可再生能源为人类服务，可以改善能源结构，减少环境污染，实现人与自然的可持续发展。这些清洁的可再生能源大部分都是以分布式电源的形式联接到电力系统，与大电网互为支撑，对于环境保护和增加能源供应有着不可忽视的作用。

由于世界各国在发展分布式电源的政策不同，对分布式电源定义也不一致。美国公共事业管理政策法定义：分布式电源通常是指发电功率在几千瓦至数百兆瓦(也有的建议限制在30～50MW以下)的小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效、可靠的发电单元，可独立地输出电、热或冷能的系统。国际大型电力系统委员会将分布式电源定义为“非经规划的或中央调度型的电力生产方式，通常与配电网连接，一般发电规模在50～100MW之间。”我国定义：分布式电源是指功率不大(一般几十千瓦到几十兆瓦)、建设在负荷中心附近的、模块式采用先进信息控制技术的、清洁环保、经济、高效、可靠的自主智能发电形式。一般可以理解为分布式电源是因为其容量或发电目的的原因而被接入地区电网某一电压等级。分布式电源包括微型燃气轮机、燃料电池、可再生能源如小水电、太阳能光伏发电和风力发电等。

受制于风、光等一次能源的波动性以及小容量电力电子变流器的谐波难以处理等问题，分布式电源在用户侧的广泛接会对区域配电网的电能质量产生影响，主要体现在以下几个方面：

(1)电压偏差

传统的集中供电的配电网，一般呈辐射状结构，即电能在配电线路上从电源向负载单方向流动。稳态运行状态下，沿着配电线路上功率流动的方向，电压是逐渐降低的。接入分布式电源后，由于配电馈线上的传输功率减小，以及分布式电源输出的无功功率支持，使得配电馈线上的各负荷节点处的电压被抬高，导致一些负荷节点产生电压偏差，其电压抬高的多少与接入分布式电源的位置及总容量大小有关。

(2)电压波动与闪变

分布式电源受用户要求、调度需求和气候环境等影响，其输出功率的不确定性会造成所接电网产生明显的电压波动其中以风能、太阳能受环境的变化影响最为严重。在正常运行情况下，如果环境突然发生变化，如突然风力加剧或骤降，乌云从光伏池板上空飘过等，其输出功率也会发生变化，进而造成电网的电压波动与闪变。

(3)电力谐波及直流偏磁

分布式电源一般需要经过变流器等电力电子设备接入电网。变流器等电力电子设备是利用开关器件通过频繁的开通和关断来实现电力变换功能的，其输入输出关系具有明显的非线性特征。开关器件频繁的开通和关断容易在开关频率附近产生谐波分量，对电网造成谐波污染。此外，在变流器参数不均衡、开关器件触发脉冲不对称等情况下，输出电流中还可能出现直流分量。这一直流分量流入配电变压器可能造成变压器的直流偏磁，进而造成感应电压波形畸变和变压器的异常发热。