[发明专利]一种利用风能、光能互补并与市电综合利用的分布式微网系统

说明书

技术领域

本发明涉及风能、光能新能源发电和应用领域，以及涉及分布式发电与控制技术领域。 特别涉及一种利用风能、光能互补并与市电综合利用的分布式微网系统。本发明适用于小区 屋顶太阳能和风能组成的微网系统，也适用于城镇社区、偏远地区等智能用电小区系统。

背景技术

一方面，目前广泛采用的常规供电方式，由于电力负荷的迅速增长，必须建设一个以大 容量发电机组为主要电源的超高压特大电力系统来保证供电的可靠性和稳定性。这种供电模 式的固有缺点日趋明显。2008年春季发生在我国南方雪灾对常规电网击就有力的说明了这一 点。因此需要建设一批分散布置的微型电站和小型分布源机组作为大电网的辅助和补充。

另一方面，太阳能、风能是新能源发电的主要方式。目前的太阳能发电和风能发电系统， 分为大功率并网发电系统和小功率离网发电系统两种，但各有缺陷。大功率并网发电系统通 常为MW级以上功率，通过发电站、配电站结合的方式对电网供电，占地面积大，对当地 资源条件要求高，对电网冲击较大，且供电方式与常规供电模式相同。小功率离网型发电系 统功率通常为数百W至几KW，自成系统，不接入电网。随着太阳能屋顶工程和小型风机 的推广，小功率的风能、光能发电系统应用越来越广泛。

分布式电源的不足：

(1)分布式电源自身的特性决定了一些电源的出力将随外部条件的变化而变化，表现 出间歇性和随机性等特点，使得这些电源仅依靠自身的调节能力难以满足负荷的功率平衡， 且不可调度，需要其他电源或储能装置的配合以提供支持和备用。

(2)分布式电源的并网运行改变了系统中的潮流分布，对配电网而言，由于分布式电 源的接入导致系统中具有双向潮流，给电压调节、保护协调与能量优化带来了新问题。当前， 一些分布式电源在系统侧发生故障时自动退出运行，加剧了系统暂态功率不平衡，不利于系 统的安全性和稳定性。

(3)需要通过电力电子接口并入电网，大量电力电子设备和电容、电感的引入，易影 响周边用户的供电质量，外界产生干扰可能导致频率和电压的不同步，从而拖垮整个系统。

(4)为数众多、形式各异、不可调度的分布式电源将给依靠传统集中式电源调度方式 进行管理的系统运行人员带来更大的困难，缺乏有效的管理将导致分布式电源运行时的“随 意性”，给系统的安全性和稳定性造成隐患。

因此国外学者提出了微网的概念，本发明“一种利用风能、光能互补并与市电综合利用 的分布式微网系统”做了如权利要求书所要求的方面的改进，使其更加智能化。本发明提出 将小功率的太阳能、风能发电系统作为分布式微系统来源，与市电综合利用，通过与城市微 气象交互，支撑分时电价，支持储能装置系统用于平抑间歇式电源发电出力波动，构成微网 系统。目前国内尚无该领域的专利申请。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能交互的风光能源微网系统，既能独立对用户负载供电，又 能根据城市微气象交互信息的处理结果与电网并网发电，同时支撑分时电价，支持储能装置 系统用于平抑间歇式电源发电出力波动，满足用户供电需求并降低成本，提高发电效益，降 低用电成本，提高电网可靠性。

本发明目的是这样实现的：

一种利用风能、光能互补并与市电综合利用的分布式微网系统，该微网系统包含分布式 的风光能源微系统、用户负荷、双向功率表、交流母线、高低压变电器、常规电网、上层调 度管理系统、城市微气象交互、时钟交互和开关；其中，

分布式的风光能源微系统和用户负荷通过双向功率表连接到交流母线，经过高低压变电 器接入常规电网，在双向功率表和交流母线之间、交流母线和高低压变电器之间、高低压变 电器和常规电网之间均有开关，其中开关表示隔离开关和断路器；

上层调度管理系统能够检测分布式的风光能源微系统的状态，并根据城市微气象交互、 时钟交互和用户负荷状态决定分布式的风光能源微系统的发电/供电状态，决定分布式的风光 能源微系统与常规电网的交互状态；以及：

分布式的风光能源微系统中所述风光能源微系统，其包含风能、太阳能和其他能源的发 电装置、储能装置、双向DC/DC、控制器、直流母线、双向并网逆变器；其中，风能、太 阳能和其他能源的发电装置与储能装置均连接到直流母线，由控制器控制，并且储能装置和 直流母线之间有双向DC/DC模块，保证能量能存储到储能装置，也可以由储能装置供电； 风光能源微系统通过双向并网逆变器接向用户负荷或常规电网。