[发明专利]一种可实现功率平滑功能的混合微电网系统

说明书

本发明涉及一种可实现功率平滑功能的混合微电网系统，包括：1)主电源：由柴油发电机提供电能，用以控制交流侧频率与电压；2)互联DC‑AC装置：采用三相双向DC‑AC变流器，用以控制直流侧电压；3)交流侧储能系统：包括交流侧超级电容或交流侧蓄电池，经过三相双向DC‑AC变流器接入交流母线；4)直流侧储能系统：包括直流侧超级电容或直流侧蓄电池，经过Buck/Boost双向DC‑DC变流器接入直流母线。

技术领域

本发明属于交直流混合微电网系统结构领域，涉及一种可实现功率平滑功能的混合微电网系统。

背景技术

交直流混合微电网可有效容纳多种可再生能源，但可再生能源的功率频繁波动与不稳定性，给交直流混合微电网的电压与频率稳定性带来一定的挑战，而配备储能系统将会有效的抑制微电网内的波动，降低主电源的出力负担，提高系统的稳定性[1]。

储能系统如何发挥作用需要通过与其相连的DC-DC或DC-AC的控制来体现，实现储能系统动态上对柴发的功率补偿，就需要考虑控制策略的快速动态像响应。微电网中常规下垂控制[2-4]无法为系统提供惯性支撑，动态响应较差。而目前针对变流器动态响应的控制方法又大多数单一集中在微电网的交流侧或直流侧。如在交流侧微电网中的变流器应用虚拟电阻 [5]、频率变化率改进的下垂控制[6]或虚拟同步控制(VSG)技术等[7-8]，直流微电网中应用改进的积分下垂控制[9]、虚拟电容下垂控制[10]、基于三端口变流器改进的分频控制[11] 或者直流虚拟惯性控制[12-13]等。这些控制方法在交流微电网或者直流微电网中均可改善电源的动态出力过程或者动态性能。但是，在交直流混合微电网中，如果储能系统全部配置在交流侧或直流侧，那么这种集中式的储能完全可以采用上述的某些方法实现对本侧负荷扰动的平抑，减轻柴发的出力负担，但是如果负荷扰动不发生在配置储能的子网侧，那么柴发仍然会面对负荷冲击的风险，所以当交直流两侧都配置储能时，可采用适当的方法将两侧储能系统建立相关的联系，无论哪侧发生功率扰动，两侧储能均可对扰动实现动态补偿。

对于分布式配置的储能系统，在直流配网与船舶电力系统的应用中，文献[14-15]通过建立直流侧虚拟电容动态与交流侧虚拟同步控制方程的关系，引入相关系数将直流电压变化量(或交流频率变化量)传导给交流侧储能(或直流侧储能)，来响应直流侧(或交流侧) 的动态变化，该方法可充分利用两侧储能来应对微电网内的功率波动，增加系统的稳定性，但该方法涉及互联通信，会增加系统的实施成本，且参数设计过于复杂以及当主电源故障时无法实现平滑切换等。均是以上方法的缺陷。

参考文献

[1]赵波,王成山,张雪松.海岛独立型微电网储能类型选择与商业运营模式探讨[J].电力系统自动化,2013,37(4):21-27.

[2]J.Liu,Y.S.Miura,T.Ise.Comparison of Dynamic CharacteristicsBetween Virtual Synchronous Generator and Droop Control in Inverter-BasedDistributed Generators[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2016,31(5):3600-3611.

[3]Jin C,Loh P C,Wang P,et al.Autonomous operation of hybrid AC-DCmicrogrids[J]. IEEE Transactions on Power Electronics,2013,28(5):2214-2223.

[4]Xin H,Zhang L,Wang Z,et al.Control of Island AC Microgrids Using aFully Distributed Approach[J].IEEE Transactions on Smart Grid,2015,6(2):943-945.