[发明专利]风光储微网系统

说明书

技术领域

本发明属于发电领域，涉及一种风光储微网系统。

背景技术

随着常规能源的逐渐枯竭以及日益严重的环境污染，可再生能源以及分布式发电(Distributed Generation)技术近年来在世界范围内得到了越来越多的重视和发展。目前，分布式发电一般是指发电功率在数千瓦至50兆瓦的小型化、模块化、分散式、布置在用户附近为用户供电的连接到配电系统的小型发电系统。目前已有的研究和实践已表明，将分布式发电供能系统以微型电网(MicroGrid)(简称微网)的形式接入大电网并网运行，与大电网互为支撑，是发挥分布式发电供能系统的效能的最有效方式。

作为分布式发电的重要组成形式之一，微网通常是由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷、监控系统、保护系统、电力传输设备等汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。因为，微网既可以通过配电网与大型电网并联运行，形成一个大型电网与小型电网的联合运行系统，也可以独立地为当地负荷提供电力需求，其灵活运行模式大大提高了负荷侧的供电可靠性；同时，微网通过单点接入电网，可以减少大量小功率分布式电源接入电网后对传统电网的影响。此外，微网将分散的、不同类型的小型发电源(分布式电源)组合起来供电，能够使小型电源获得更高的利用效率。在大电网正常状态下，微网需要长期稳定运行；而在大电网受到干扰时，微网必须快速脱离大电网，进入并保持于孤岛运行状态，待大电网故障排除后重新自动并网运行。上述功能被概括为：削峰填谷、功率平滑、模式切换等。实现这些功能所需的控制策略，是微网技术的难点，当前正不断开发更优的控制方法和硬件组成。

近年来，随着风力发电、太阳能光伏发电等技术的发展，使得可再生能源发电得到了越来越多的利用，将可再生能源发电与微网形式相结合的技术，是复杂度更高、应用前景更广阔的技术，成为了电力系统研究的新领域。

目前，现有的微网系统通常由单一种类的分布式电源、负荷、电力传输设备简单组成。分布式电源通常是传统能源的电源类型，例如是以铅酸蓄电池、锂电池组为代表的能量型储能设备，也可配置具有一定容量的燃机。

图1示出了现有技术的常见的微网拓扑结构。在该微网系统中，微网分布式电源通常为燃机/储能系统，接入母线BUS1。微网负荷也接入同一母线BUS1。母线BUS1一般为低压交流母线，电压在220V～35KV之间，通过变压器与母线BUS2相连。母线BUS2一般为高压交流母线，可视为大电网，电压在10KV～220KV之间。并网开关(例如，断路器)设置在微网和大电网之间的公共连接点(PCC)处。

当大电网正常供电时，微网分布式电源停止发电，并网开关处于闭合状态，微网负荷完全由大电网供电；当大电网发生故障时，并网开关处于断开状态，微网分布式电源启动发电，为微网负荷供电。

现有技术的微网拓扑结构有如下缺点：

1、当微网分布式电源为燃机系统时，燃机基于传统发电机，通过消耗石油化工品(例如柴油等)，可以在数百小时内稳定运行。由于燃机系统下电能无法储存，所以无法实现作为微网的控制功能之一的削峰填谷。由于燃机惯性较大，无法实现秒级的联络线功率平滑控制目标。

2、当微网分布式电源为储能系统时，由于储能系统的电量有限，所以在大电网发生故障后无法实现长时间(例如持续数十小时)的孤岛运行。

3、现有技术无法在微网内部同时实现兆瓦级风力发电机和太阳能光伏系统的配合应用。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种风光储微网系统，该风光储微网系统包括微网间隔系统、微网主控系统和微网监控系统，微网间隔系统包括连接到低压母线的风力发电机、光伏系统、能量型储能元件和功率型储能元件；在低压母线和大电网的高压母线之间连接有并网变压器，并网变压器用于将风光储微网提供的电能转换为具有预定电势的电能并输送到大电网；微网主控系统对微网间隔系统中的各个设备进行协调控制，执行削峰填谷、功率平滑、孤岛-并网模式切换中的至少一种；微网监控系统对微网间隔系统中的各个设备进行实时状态监控。

微网间隔系统还可包括：微网负荷单元，连接到低压母线。

在并网变压器和高压母线之间可连接有并网开关，用于控制风光储微网与大电网之间的连接/断开。

当大电网正常供电时，并网开关处于闭合状态，将风光储微网与大电网连接；当大电网发生故障时，并网开关处于断开状态，断开风光储微网与大电网的连接。