[发明专利]一种并网不上网微网系统及其控制保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及微网集成应用、微网能量管理和控制技术领域，具体地，涉及一种并网不上网微网系统及其控制保护方法。

背景技术

近年来，随着新能源发电技术的不断发展提高，风能和太阳能等间歇性能源的发电渗透率也随之不断增加，但由于分布式电源相对公共电网来说是不可控发电单元，因此大系统往往通过限制和隔离的方式来减小其对公共电网的冲击。

为了削弱分布式发电对公共电网的冲击和负面影响，通过微网集成技术来优化整合分布式发电系统，可以很好的解决目前大规模分布式发电并网困难问题。

一般来说，微网系统有与外部公共电网并网运行和孤网运行两种运行方式。在并网运行方式下，微网通过联络线与外部公共电网并列运行，根据微网内部电源与负荷的供需情况，联络线上的潮流可以双向流动；在孤网运行方式下，微网与外部公共电网断开形成孤岛，微网内部微源向微网内的负荷供电，从而保证其供电可靠性和供电不间断性。

实际上，为了保证微网系统的经济和稳定运行，分布式能源通常需要采用与外部公共电网并网运行的方式。“并网运行”是指分布式能源系统在正常运行状态下，与公用电网在主回路上存在电气连接。电气连接包括电缆直接连接、经变压器连接、经逆变器连接等方式。分布式能源系统并网运行按照功率交换方式可分为“并网不上网”和“并网且上网”两种。“并网不上网”方式下，则分布式能源只与公共电网并网运行，联络线功率流动的方向只能是从公用电网流向分布式能源系统用户；“并网且上网”方式下，分布式能源系统不仅可以与公共电网并网运行，同时还可以向公用电网输送多余电量。

然而，分布式能源并网发电并不具备电网友好型特征，如果直接馈入电网会对电网的安全稳定运行造成一定的冲击，特别是对配电网的电能质量、供电可靠性和继电保护都会产生较大的影响。

针对以上政策和技术现状，有必要提出一种既有理论政策支持又有实践推广价值的分布式能源发电并网不上网接入方案，这将对风电、光伏等分布式能源产业的快速发展具有深远的现实意义，并且随着能源政策的日臻完善和并网技术的逐步成熟，可以在现有硬件基础上顺利完成其功能拓展，从而实现分布式能源发电上网。

发明内容

本发明的目的是提供一种并网不上网的微网系统。

本发明的另一个目的是提供一种并网不上网微网系统的控制保护方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种并网不上网微网系统，包括分布式发电系统、分布式储能系统、用户负载及微网中央控制器；所述分布式发电系统和分布式储能系统通过各自的能量变换设备接入低压交流母线，低压交流母线再经过升压变压器接入高压交流母线；用户负载以分组的方式通过升压变压器接入高压交流母线；高压交流母线通过公共连接点单点接入公共电网；公共连接点处设置有静态开关；所述微网中央控制器与分布式发电系统、分布式储能系统及静态开关通过线缆通讯连接。

进一步地，所述分布式发电系统包括风力发电系统、光伏发电系统；所述分布式储能系统包括电池储能系统。

进一步地，所述用户负载包括就地负载和常规负载；所述就地负载通过可转换的静态开关实现其与公共电网和微电网这两路供电系统之间的快速切换。

进一步地，在所述高压交流母线与公共电网的公共连接点处设置有逆功率保护装置。

进一步地，在所述高压交流母线与公共电网的公共连接点处还设置有单向的电能计量装置。

一种并网不上网微网系统的控制保护方法，包括如下步骤：

（1）首先是分布式储能系统的功率主动控制：在用户总体负荷规模远大于分布式发电系统发电容量的基本前提下，采用分布式储能系统的主动调节功能，即能满足绝大多数情况下的功率单方向流动；

（2）其次是分布式发电系统的限功率运行被动控制：当分布式发电系统发电容量大于用户总体负荷，且通过分布式储能系统充电吸收有功功率也很难满足微网内部功率平衡时，可以先限制分布式发电系统中的光伏发电输出，再进行风电限功率控制，在极端情况下，甚至全切；在用户负荷增大时，可分组投入光伏发电系统和风力发电系统。

（3）最后是逆功率后备保护：在正常工况下通过微网中央控制器来控制分布式储能系统的充放电以及分布式发电系统中风电光伏系统的投切来实现整个微网系统的内部功率平衡，保证公共连接点位置的功率始终从公共电网流向微网系统；在微网中央控制器失效或者其它异常情况下，通过逆功率保护装置防止功率反送。

进一步地，所述步骤（1）中分布式储能系统的功率主动控制方法为：