[发明专利]一种基于储能变流器的微电网功率波动平抑与电能质量治理的综合控制方法

说明书

本发明公开了一种基于储能变流器的微电网功率波动平抑与电能质量治理的综合控制方法，首先，根据储能变流器平抑功率波动/电能质量治理两种出力模式，基于瞬时功率理论计算并网点处功率，通过与本地负荷所需功率及储能剩余功率相比较确定储能变流器主辅模式切换控制策略；为延长储能系统寿命，还提出一种基于无功/谐波/三相不平衡优先级的储能容量分配策略，通过对微电网中存在的三种电能质量问题设定补偿优先级，根据储能系统剩余容量优先补偿等级较高的电能质量问题。本发明将一种储能变流器主辅模式切换控制策略与无功/谐波/三相不平衡优先级的储能容量分配策略有效结合，极大地改善微电网并网与电能质量问题，提高储能电池运行经济性。

技术领域

本发明涉及微电网电能质量管理技术领域，尤其涉及一种基于储能变流器的微电网功率波动平抑以及电能质量治理的综合控制方法。

背景技术

随着以风能、太阳能为代表的清洁能源发电大规模并网，电力系统的安全运行受到严峻的威胁，风电、太阳能发电因其波动性与随机性，再加上目前电网中电力电子器件的广泛使用以及的大量非线性负载，电网中的谐波、无功、三相不平衡等电能质量问题较为严重，对电力系统的安全稳定带来严峻的挑战。传统电能治理手段包括有载调压变压器、并联电容器组、RLC无源滤波器等，这类设备原理简单，建设和维护费用均较低，但在应用中存在较多不足。随着储能技术的发展，储能变流器作为一种新型电网电能质量治理手段成为关注的重点。

有些储能变流器在微电网的正常运行中，其主要用作平抑微电网内功率波动。有些储能变流器主要工作于电能质量治理模式，当微电网内出现较为严重的电能质量问题时进行电能质量治理。如何在不损害变流器的储能电池的前提下，利用储能变流器用作平抑微电网内功率波动的同时，还可以在微电网的不正常运行中对微电网电能质量问题进行综合治理，利用现有的储能资源高效地治理电网电能质量问题是目前研究的重点问题。

发明内容

本发明公开了一种基于储能变流器的微电网功率波动平抑与电能质量治理的综合控制方法，在解决如何使得储能变流器具有平抑功率波动以及电能质量治理两种出力模式的技术问题上，提出了一种储能变流器主辅模式切换控制策略。首先，该控制方法基于瞬时功率理论计算并网点处功率，通过与本地负荷所需功率及储能剩余功率相比较确定储能变流器工作模式。同时，为延长储能系统寿命，在考虑储能系统容量的基础上，该方法针对储能变流器的电能质量治理模式，在储能系统剩余容量无法满足电能质量全补偿时，进一步提出了一种基于无功/谐波/三相不平衡优先级的储能容量分配策略，通过对微电网中存在的三种电能质量问题设定补偿优先级，根据储能系统剩余容量优先补偿等级较高的电能质量问题。本发明提出的该种储能变流器主辅模式切换控制策略，以及无功/谐波/三相不平衡优先级的储能容量分配策略，极大地改善微电网并网运行时功率波动平抑与电能质量治理问题，提高储能电池运行经济性。

由此，本发明提供了一种基于储能变流器的微电网功率波动平抑与电能质量治理的综合控制方法，该方法应用于微电网系统中，该微电网系统包括分布式电源、储能变流器以及用户侧负载，储能变流器包括储能装置以及换流器，换流器的输出端连接微电网，用户侧负载连接到微电网，以由微电网供电，分布式电源配置在用户侧，其特征在于：储能变流器具有微电网内功率波动平抑的主运行模式和微电网内电能质量治理的辅运行模式，该综合控制方法在微电网内部无冲击性、不平衡负荷时，使得储能变流器运行于主运行模式；当微电网内部有冲击性、不平衡负荷突然接入时，并且当微电网内部负载所需的功率小于分布式电源发电的总功率时，使得储能变流器切换至辅运行模式；并且当储能变流器运行于微电网内电能质量治理的辅运行模式时，根据储能变流器的剩余容量是否大于待补偿的电能质量功率的判断，控制储能变流器进行选择性电能质量治理。

更进一步，储能变流器的换流器包括输入/输出端与储能装置连接的DC/DC 双向电路、直流稳压电路以及逆变器，储能变流器通过DC/DC双向电路对储能装置实现充放电控制，DC/DC双向电路的另一组输入/输出端连接直流母线，直流稳压电路并接在直流母线两端，用于储能变流器输出功率的解耦，逆变器的输入端与直流母线相连接，逆变器的输出端构成换流器的输出端，接入微电网。