[发明专利]一种用于提高微电网运行可靠性的方法及系统

摘要

本发明涉及一种用于提高微电网运行可靠性的方法及系统，属于微电网供电技术领域。技术方案是光伏阵列（1）串联光伏逆变器（2）后与微电网交流母线（9）连接，风电机组（3）串联风机变流器（4）后与微电网交流母线连接；蓄电池组（5）串联储能变流器一（6）后与微电网交流母线连接，飞轮储能系统（7）串联储能变流器二（8）后与微电网交流母线连接；所述微电网交流母线连接微电网负荷（11）。本发明的有益效果不仅能够在随机波动的分布式电源输出侧功率出现波动时进行很好的平滑控制，维持微电网电压频率的稳定，还能够在微电网由并网向离网切换的过程中提供瞬时功率支撑，实现微电网并离网的平稳过渡，实现对微电网负荷不间断供电。

主权项

一种用于提高微电网系统运行可靠性的方法，所述的微电网系统包含：光伏阵列（1），光伏逆变器（2），风电机组（3），风机变流器（4），蓄电池组（5），储能变流器一（6），飞轮储能系统（7），储能变流器二（8），微电网交流母线（9），并网隔离开关（10），微电网负荷（11），升压变压器（12）和配电网交流母线（13）；光伏阵列（1）串联光伏逆变器（2）后与微电网交流母线（9）连接，风电机组（3）串联风机变流器（4）后与微电网交流母线（9）连接；蓄电池组（5）串联储能变流器一（6）后与微电网交流母线（9）连接，飞轮储能系统（7）串联储能变流器二（8）后与微电网交流母线（9）连接；微电网交流母线（9）连接微电网负荷（11）；微电网交流母线（9）通过并网隔离开关（10）后连接升压变压器（12），升压变压器（12）连接配电网交流母线（13）；微电网交流母线（9）电压为400V，为离网运行模式；配电网交流母线（13）电压为交流10kV；其特征在于：由光伏阵列（1）与光伏逆变器（2）构成的光伏发电系统，以及由风电机组（3）、风机变流器（4）构成的风力发电系统，共同构成微电网系统内部的分布式电源，负责向微电网提供电能；蓄电池组（5）配合其储能变流器一（6），一方面负责在分布式电源出现长期波动时，提供或吸收功率，实现与负荷功率的平衡；另一方面负责在并网向离网切换过程中作为主电源向微电网系统提供电压和频率支撑；飞轮储能系统（7）配合储能变流器二（8），一方面负责在分布式电源出现暂时波动时，提供或吸收瞬时功率，减少蓄电池组的频繁充放电次数，提高使用寿命；另一方面，在并离网切换的过程中提供瞬时大功率支撑，保证微电网系统电压和频率的稳定建立；升压变压器（12）负责进行配电网与微电网之间的电压转换以及能量的双向传送；并网隔离开关（10）用于微电网并网与离网运行模式的切换；微电网负荷（11）并接于微电网交流母线（9），通过吸收微电网交流母线（9）的电能实现设备的正常运行；具体的：当配电网交流母线（13）的电压和频率正常时，微电网系统通过闭合并网开关（10），并经过升压变压器（12）实现并网运行，由配电网交流母线（13）提供微电网交流母线（9）电压频率支撑；飞轮储能系统（7）运行在充电或者保持状态；微电网中的分布式电源及蓄电池储能装置（25）采用PQ控制策略，根据电网指定的有功、无功功率值进行跟踪调节，实现微电网内有功及无功功率的平衡；蓄电池储能装置（25）包含蓄电池组（5）和储能变流器一（6）；飞轮储能装置（26）包含飞轮储能系统（7）和储能变流器二（8）；蓄电池储能装置（25）对风能光伏发电系统的输出功率（21）进行采集，而后进行滤波操作（22），得到该功率波动的低频部分（23）和功率波动的高频部分（24），功率波动的低频部分（23）由风能或光照强度的长时间缓慢变化产生，功率波动的高频部分（24）由风能或光照强度的暂时性变化产生；对于功率波动的低频部分（23），采用蓄电池储能装置（25）的持续充放电操作进行功率的提供与吸收，当分布式电源发出的电功率持续大于微电网负荷（11）时，微电网电能通过储能变流器一（6）向蓄电池组（5）充电，当分布式电源发出的电功率持续小于微电网负荷（11）时，蓄电池组（5）通过储能变流器一（6）向微电网提供电能；对于功率波动的高频部分（24）采用飞轮储能装置（26）提供瞬时功率支撑，通过飞轮储能装置（26）的频繁充放电操作进行功率的吸收与支撑功能，当云彩暂时遮挡光照强度变暗时，分布式电源输出功率暂时变低，飞轮储能装置（26）向微电网提供瞬时功率支撑来平抑功率波动，当风力突然增大时，分布式电源输出功率暂时提高，飞轮储能装置（26）迅速吸收微电网功率起到平滑微电网功率波动的目的；微电网系统并离网切换过程：在微电网与配电网断开之前，微电网系统功率处于平衡状态，由配电网和微电网内的分布式电源以及蓄电池储能装置（25）共同向负载提供电能；当配电网交流母线（13）的电压和频率出现故障或计划性停电时，断开并网隔离开关（10），微电网处于离网运行模式，微电网内的功率处于非平衡状态，蓄电池储能装置（25）在负责向微电网提供电压和频率支撑的同时，还要向微电网负荷（11）提供更大的功率支撑，由于蓄电池组（5）的响应速度相对较慢，在过渡过程中会出现电网电压频率跌落的情况，此时由飞轮储能装置（26）向微电网提供瞬时大功率支撑，用于稳定微电网并离网切换过程中系统电压频率的稳定建立，实现过渡过程的平稳进行，防止微电网系统电压频率失衡造成的微电网负荷（11）脱网或微电网瘫痪故障；当配电网交流母线（13）的电压和频率在一定时间内恢复正常，则闭合并网开关（10），微电网重新回到并网运行模式，飞轮储能系统处于充电或保持阶段；此时，配电网向微电网提供电压和频率支撑，微电网中的分布式电源及蓄电池储能装置（25）根据电网指定的有功、无功功率值进行跟踪调节。