[发明专利]一种电网中的发电单元驱动器、发电单元以及能量输出设备

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统，尤指一种电网中的发电单元驱动器、发电单元以及能量输出设备。

背景技术

目前，微网可指由分布式发电单元、能量转换装置、监控装置、保护装置和相关负荷等一个或多个部分组成的小型发、配、用电系统。其中，所谓小型是与主干电网的规模相比较小。微网既可以与外部电网(比如主干电网等)并列/并联/并网运行，也可以独立运行。一般而言，微网是一个能够实现自我控制、自我保护和自我管理的自治系统。

微网中的发电单元一般有第一能源发电单元和第二能源发电单元等多种类型。其中，第一能源发电单元采用诸如可再生能源驱动，该第一能源发电单元可以具体实现为间歇式可再生能源发电单元，采用比如光伏(photovoltaic，PV)、风力等间歇式可再生能源驱动；第二能源发电单元采用诸如传统能源，比如煤、燃气、柴油、小型水电等驱动。具体地，间歇式可再生能源发电单元由能源捕获设备和电力电子能源转换设备组成，并作为并网单元接入微网。其中，电力电子能源转换设备可以是诸如变换器(converter)或逆变器(inverter)等，变换器用于执行一般的功率变换比如交流(Alternating Current，AC)输入直流(Direct Current，DC)输出(即AC/DC)、DC/AC、DC/DC、AC/AC等，逆变器主要用于实现DC/AC变换。由于间歇式可再生能源具有能量密度低、受天气和环境条件影响大、输出功率波动性强、难以准确预测等特点，微网中的间歇式可再生能源发电单元的总安装容量通常受到较大限制。如果超过这个限制，则无法保证微网的安全稳定运行，也可能给与其相连的外部电网的稳定带来不利因素。

间歇式可再生能源发电单元接入微网的常规方法如图1所示，使用传统能源的发电机组(如小型水电、柴油发电等)建立并稳定微网的电压和频率，而间歇式可再生能源作为并网单元采用电流源控制方式接入微网，此为第一种微网模式。具体地，图1包括以下部分：外部电网11、微网12。其中，外部电网11可以是主干电网或者不同于微网12的另一个微网。进一步地，微网12包括：一个或多个光伏支路PV1……PVn、一个或多个风力支路、柴油或水力发电机106、负荷107、开关108。进一步地，光伏支路、风力支路、柴油或水力发电机106、负荷107都接在公共联接点(point ofcommon coupling，PCC)上。具体地，PCC装设的是交流母线。进一步地，每个光伏支路包括：PV阵列101、DC/AC逆变器102；每个风力支路包括：风力发电机103、AC/DC逆变器104、DC/AC逆变器105。该模式下，为保证微网的可靠、稳定运行，需要配置大容量的传统电源以维持微网的电压和频率稳定。此时，间歇式可再生能源发电单元不参与微网的电压和频率的调节，其总发电容量比例在微网中受到较大限制。

基于第一种微网模式，为提高间歇式可再生能源发电单元在微网中的发电容量比例，德国专利申请DE 10 2005 023 290 A1提出一种双向蓄电池逆变器(以下称为双向变流器)的拓扑和控制方案，该专利申请由德国的SMA公司拥有。根据该专利申请，微网可以由双向变流器与常规发电单元(如柴油发电机组、小水电机组)并联运行组成，即为图2所示的第二种微网模式。该模式由蓄电池组和双向变流器作为微网中的一个能量调节环节，参与微网有功功率的平衡控制，通过对微网有功功率的调节来提高间歇式可再生能源发电单元在微网中的接入比例，并同时保证微网运行的稳定性。图2的组成结构与图1类似，不同之处在于，图2中的微网还包括：一个或多个蓄电池支路，即为蓄电池支路1到蓄电池支路n，其中n的取值可根据实际需要进行设置，此处不特别限定。进一步地，每个蓄电池支路包括：蓄电池209、双向DC/AC逆变器210。但是，目前来说，双向变流器可用产品的功率等级有限，且由于技术原因，多组双向变流器并联运行的数量也受到较大限制，因此这种微网模式的系统容量有较大限制。进一步地，这种微网模式中，双向变流器是通过被动的有功功率调节来实现系统调频，在功率控制上具有滞后性，而且双向变流器对无功功率的调节作用有限，所以该微网模式无法从根本上解决间歇式能源发电单元在微网中的接入比例问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种电网中的发电单元驱动器、发电单元以及能量输出设备，在利用间歇式能源时能够对电网供电的稳定起到更好的作用。为达到上述目的，本发明各实施例提供的技术方案包括：

一种电网中的发电单元驱动器，包括：

驱动控制器，用于根据获取到的第一控制信号和第二控制信号生成驱动信号；