[发明专利]一种基于超导磁储能-蓄电池的微网暂态稳定控制方法

说明书

本发明涉及一种基于超导磁储能‑蓄电池的微网暂态稳定控制方法，特征在于：1)在微网与主电网的公共耦合点处经由DC/AC逆变器和DC/DC变流器安装超导磁储能‑蓄电池混合储能装置。2)处理内部故障时的SMES‑蓄电池协调方法。3)处理外部故障时的SMES‑蓄电池协调方法。4)结合上述处理内部、外部故障时的SMES‑蓄电池协调方法，构成处理不同故障时SMES‑蓄电池协调控制方法。本发明结合超导磁储能和蓄电池储能的互补的技术特点，不同故障下在缓解功率波动、减小故障电流、补偿电压下陷、抑制频率波动等方面有显著的作用。整体看来，可本发明对提高微网暂态稳定性有显著效果。

技术领域

本发明属于电力系统及自动化领域，尤其是涉及一种基于超导磁储能-蓄电池的微网暂态稳定控制方法，结合超导磁储能和蓄电池储能的互补的技术特点，用以提高高渗透微网在不同故障下的暂态稳定性。

背景技术

美国电气技术可靠性解决方案联合会(The Consortium for ElecticReliability Technology Solutions,CERTS)在2003年提出微网的概念，并在国际上被广泛认可。微网由微电源、负荷、储能装置等组成，微网可以供应电能和热能，微电源和储能装置等可以通过电力电子元件进行有效控制，系统运行在一定的控制策略下。微网可以通过公共连接点(Point of Common Coupling,PCC)连接到主电网中实现并网运行，也可以从主电网中切除从而实现孤岛运行，但两种运行方式都必须保证供电安全和系统稳定，并同时满足用户对电能质量的要求。

无论是在并网运行方式，还是在孤岛运行方式下，都要保证微网中耗电量与发电量保持一致。特别是当微网内部或者外部发生故障时，微网在安全性、稳定性、调频与调压、均衡负荷、改善电能质量等方面都面临严峻的挑战。为此，就必须在微网的关键节点上建立有效且高效的电力存储系统对系统给予支撑。

目前电力存储技术主要包括蓄电池储能、超导磁储能、飞轮储能、超级电容器储能、蓄水储能、压缩空气储能等。考虑到应用于微网的储能装置需要能够频繁的进行大功率充放电，而超导磁储能装置(Superconducting Magnetic Energy Storage,SMES)正好具有快速充放电、循环寿命长等特点，因此功率型储能设备在微网储能中具有很大的应用价值。但是超导磁储能装置SEMS能量密度较低、容量不足。为了弥补上述缺点，引入储存容量更大的化学方法即使用蓄电池储能。虽然这种设备本身输入输出的功率有限、响应速度较慢，很难满足微网中瞬时的功率变化和突发故障带来的功率要求，其缺点可由超导磁储能装置SEMS来补偿。

因此，采用超导储能装置SMES与蓄电池混合使用组成混合储能装置，可以充分发挥功率型储能与能量型储能各自的优势，实现能量密度大功率密度大、循环寿命长、相应速度快兼备的特点，能有效地提高储能系统的性能。

发明内容

本发明涉及一种基于超导磁储能-蓄电池的微网暂态稳定控制方法，以及时处理微网内部或者外部的暂时故障；在外部故障下无缝切换控制模式；内部故障下减小公共耦合点流过的故障电流，以避免切换至孤岛运行方式。

本发明针对含有多个分布式发电(DG)单元的高渗透微网系统，融合超导磁储能-蓄电池混合储能装置，提出一种协调控制方法以提高微网暂态稳定性。

本发明采用如下技术方案实现：

一种基于超导磁储能-蓄电池的微网暂态稳定控制方法，在微网与主电网的公共耦合点处经由DC/AC逆变器和DC/DC变流器安装超导磁储能-蓄电池混合储能装置。

所述微网系统含有2个光伏发电的分布式发电(Distributed Generation,DG)单元，分别为PV1、PV2，各DG单元经由DC/AC逆变器接入微网与主电网的公共耦合点PCC处；有2个负载，分别为负载1和负载2。在此基础上，投入1个超导磁储能装置SMES和1个铅酸蓄电池，分别经过DC/DC变流器和DC/AC逆变器接入公共耦合点PCC处。