[发明专利]一种风光水互补的微电网系统及其运行控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风光水互补的微电网系统及其运行控制方法，属于微电网技术领域。

背景技术

当前，节能减排、绿色能源、可持续发展成为各国关注的焦点，化石燃料的价格不断攀升、温室效应问题的不断突出以及当前能源需求的不断加大使得人们对新能源应用的研究热情空前的高涨。风能和太阳能资源作为一种清洁、高效的可再生能源得到了众多研究者的青睐。但是风能和太阳能资源也具有不稳定性和不连续性的特点，风光互补系统的出现一定程度的解决了风能和太阳能资源的这一缺点，同时，风光互补系统中存储装置的应用也进一步的增加了系统的稳定性，使得风光互补发电广泛应用于现代农业种植、养殖、灌溉、病虫害防治以及农业机械动力提供等领域。例如申请号为CN201120050506.5的专利申请文件，该文件公开了一种风光互补发电储能装置，包括风力机、光伏阵列、控制器、蓄电池及抽水蓄能发电装置，虽然该装置能够有效利用风能和太阳能资源，但是，由于该发电装置设置在电网无法到达的地方，无法与电网连接，导致在发电量大时多余电能只能浪费掉，或者在发电量小且储能装置也无法满足负荷要求，影响负荷正常工作。因此目前的风光水互补发电储能装置都是脱离于电网，只能自给自足，灵活性不够，导致电能浪费或者无法满足负荷需求的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种风光水互补的微电网系统，以解决目前风光水互补的微电网系统没有与电网连接导致电能浪费或者无法满足负荷需求的问题；同时本发明还提供了一种风光水互补的微电网系统的运行控制方法。

本发明为解决上述技术问题而提供一种风光水互补的微电网系统，包括以下方案，系统方案一：该微电网系统包括变换器以及与变换器相连的风力发电机组、光伏阵列、抽水蓄能发电装置和蓄电池，所述变换器用于控制风力发电机组和光伏阵列为负荷供电，并在风力发电机组和光伏阵列的发电量之和大于负荷用电量时，将减去负荷用电量后的剩余电量给蓄电池充电，若给蓄电池充满电后还有剩余，则将剩余的发电量给抽水蓄能发电装置进行储能，若给抽水蓄能发电装置储能后还有剩余电量，则将最终的剩余电量输送给电网。

本发明能够充分利用微电网系统中的发电器件和储能器件，能将满足负荷后的多余电能储存起来，并能将无法存储的电能输送到电网上，避免电能的浪费。

系统方案二：在系统方案一的基础上，若风力发电机组和光伏阵列的发电量不大于负荷用电量时，变换器控制抽水蓄能发电装置为负荷供电。本发明能够根据负荷的用电情况将抽水蓄能发电装置所存储的能量发电后给负荷供电，满足负荷的进一步需求。

系统方案三：在系统方案二的基础上，若风力发电机组、光伏阵列和抽水蓄能发电装置的发电量之和大于负荷用电量时，所述变换器控制剩余电量为蓄电池充电，否则，控制蓄电池向负荷供电。本发明能够根据负荷的用电情况将蓄电池所存储的能量发电后给负荷供电，满足负荷的进一步需求。

系统方案四：在系统方案三的基础上，在将风力发电机组、光伏阵列和抽水蓄能发电装置的发电量之和减去负荷用电量的剩余电量为蓄电池充电时，若蓄电池充满后还有剩余电量，所述变换器控制将剩余电量输送给电网。本发明能够将抽水蓄能发电装置发电量在满足负荷和蓄电池后的剩余能量输送给电网，避免抽水蓄能发电装置电能的浪费。

系统方案五：在系统方案三的基础上，在变换器控制蓄电池向负荷供电时，若风力发电机组发电量、光伏阵列发电量、抽水蓄能发电装置发电量和蓄电池放电量之和小于负荷用电量，所述变换器还控制电网向负荷供电。本发明能够在微电网无法满足负荷需求时向电网取电，避免负荷的因为电能不足而无法正常工作。

系统方案六、七、八、九、十：分别在系统方案一、二、三、四、五的基础上，所述的风力发电机组工作在最大风能捕获控制模式下。

系统方案十一、十二、十三、十四、十五：分别在系统方案一、二、三、四、五的基础上，所述的光伏阵列工作在MPPT控制模式下。

本发明还提供了一种风光水互补的微电网系统的运行控制方法，包括以下方案，方法方案一：该控制方法包括以下步骤：

1)控制风力发电机组和光伏阵列为负荷供电，检测风力发电机组和光伏阵列的发电量以及负荷用电量，判断风力发电机组和光伏阵列的发电量是否大于负荷用电量；

2)若大于，则将减去负荷用电的风力发电机组和光伏阵列的发电量给蓄电池充电，若给蓄电池充满电后还有剩余，则将剩余的发电量给抽水蓄能发电装置进行储能，若给抽水蓄能发电装置储能后还有剩余电量，则将最终的剩余电量输送给电网。