一種光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)及其控制方法,所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)包括:多個微電網(wǎng)子模塊,所述微電網(wǎng)子模塊包括:變流器;與所述變流器連接的光伏陣列;與所述變流器連接的蓄電池;與所述變流器連接的負(fù)載;與所述變流器連接的儲能飛輪;其中,所述儲能飛輪用于減小或是消除所述變流器輸出功率的波動;所述變流器通過所述儲能飛輪與供電電網(wǎng)連接。通過控制所述變流器與所述儲能飛輪的工作狀態(tài),可以減小或是消除所述變流器輸出功率的波動,保證了變流器輸出功率的穩(wěn)定,避免了對負(fù)載與蓄電池的損壞。所述控制方法可以控制所述微電網(wǎng)組網(wǎng)工作在離網(wǎng)模式或是并網(wǎng)模式,并通過控制所述儲能飛輪,保證了變流器輸出功率的穩(wěn)定。
【專利說明】—種光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏供電【技術(shù)領(lǐng)域】,更具體的說,涉及一種光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微電網(wǎng)通常有兩種運行模式,一種運行模式是與大電網(wǎng)并網(wǎng)運行,微電網(wǎng)作為大電網(wǎng)的一個可控調(diào)度單元接受大電網(wǎng)的調(diào)度。另一種是在孤島效應(yīng)時離網(wǎng)運行。所述孤島效應(yīng)指一個分布式發(fā)電系統(tǒng),如光伏發(fā)電系統(tǒng),在大電網(wǎng)出現(xiàn)電力中斷時繼續(xù)向負(fù)載輸送電能的情況。
[0003]光伏陣列構(gòu)成的微電網(wǎng)是現(xiàn)在常見的一種微電網(wǎng)結(jié)構(gòu),其自成體系,具有自平衡能力以及可以自主運行等優(yōu)點。但是由于光伏陣列受光照影響以及供電電網(wǎng)電壓波動等情況,均會導(dǎo)致變流器輸出功率的波動,從而對負(fù)載以及蓄電池造成損壞。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為解決上述問題,本申請?zhí)峁┝艘环N光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)及其控制方法,保證了變流器輸出功率的穩(wěn)定,避免了對負(fù)載與蓄電池的損壞。
[0005]為實現(xiàn)上述目的,本申請?zhí)峁┝艘环N光伏微電網(wǎng)組網(wǎng),該光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)多個微電網(wǎng)子模塊,所述微電網(wǎng)子模塊包括:
[0006]變流器;
[0007]與所述變流器連接的光伏陣列;
[0008]與所述變流器連接的蓄電池;
[0009]與所述變流器連接的負(fù)載;
[0010]與所述變流器連接的儲能飛輪;
[0011]其中,所述儲能飛輪用于減小或是消除所述變流器輸出功率的波動;所述變流器通過所述儲能飛輪與供電電網(wǎng)連接。
[0012]優(yōu)選的,在上述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中,所述微電網(wǎng)子模塊還包括:發(fā)電機(jī);
[0013]其中,所述發(fā)電機(jī)分別與所述變流器以及所述負(fù)載連接。
[0014]優(yōu)選的,在上述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中,所述發(fā)電機(jī)為燃?xì)獍l(fā)電機(jī)。
[0015]優(yōu)選的,在上述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中,所述微電網(wǎng)子模塊與所述供電電網(wǎng)導(dǎo)通并網(wǎng)運行時,所述變流器與所述儲能飛輪做功率閉環(huán)運行,所述儲能飛輪用于實現(xiàn)與所述供電電網(wǎng)接入點的可控PQ節(jié)點功能或者調(diào)峰功能。
[0016]優(yōu)選的,在上述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中,所述微電網(wǎng)子模塊與所述供電電網(wǎng)斷路離網(wǎng)運行時,所述變流器與所述儲能飛輪做電壓閉環(huán)運行,所述儲能飛輪用于實現(xiàn)所述微電網(wǎng)子模塊的電壓支撐與能量平衡。
[0017]優(yōu)選的,在上述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中,還包括:報警裝置,所述報警裝置在所述光伏陣列發(fā)電功率小于設(shè)定功率和/或所述蓄電池電能釋放到設(shè)定閾值時進(jìn)行報警。
[0018]優(yōu)選的,在上述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中,所述變流器的交流側(cè)為380V交流母線,其直流側(cè)為750V直流母線。
[0019]優(yōu)選的,在上述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中,所述變流器為儲能逆變器。
[0020]本申請還提供了一種光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)的控制方法,用于上述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng),包括:
[0021]在所述微電網(wǎng)子模塊并網(wǎng)運行時,通過協(xié)調(diào)所述蓄電池、光伏陣列以及供電電網(wǎng),為所述負(fù)載供電;
[0022]在所述微電網(wǎng)子模塊離網(wǎng)運行時,通過協(xié)調(diào)所述蓄電池、光伏陣列,為所述負(fù)載供電;
[0023]在所述微電網(wǎng)子模塊并網(wǎng)或是離網(wǎng)運行時,通過控制所述儲能飛輪減小或是消除所述變流器輸出功率的波動。
[0024]優(yōu)選的,在上述控制方法中,在所述微電網(wǎng)子模塊并網(wǎng)運行時,控制所述變流器與所述儲能飛輪做功率閉環(huán)運行,所述儲能飛輪用于實現(xiàn)與所述供電電網(wǎng)接入點的可控PQ節(jié)點功能或者調(diào)峰功能;
[0025]在所述微電網(wǎng)子模塊離網(wǎng)運行時,所述變流器與所述儲能飛輪做電壓閉環(huán)運行,所述儲能飛輪用于實現(xiàn)所述微電網(wǎng)子模塊的電壓支撐與能量平衡。
[0026]優(yōu)選的,在上述控制方法中,所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)還包括:發(fā)電機(jī);所述控制方法還包括:
[0027]在所述微電網(wǎng)子模塊離網(wǎng)運行,且所述光伏陣列發(fā)電功率小于設(shè)定功率和/或所述蓄電池電能釋放到設(shè)定閾值時,控制所述發(fā)電機(jī)發(fā)電,為所述負(fù)載供電。
[0028]通過上述描述可知,本申請?zhí)峁┑奈㈦娋W(wǎng)組網(wǎng)包括多個微電網(wǎng)子模塊,所述微電網(wǎng)子模塊包括:變流器;與所述變流器連接的光伏陣列;與所述變流器連接的蓄電池;與所述變流器連接的負(fù)載;與所述變流器連接的儲能飛輪;其中,所述儲能飛輪用于減小或是消除所述變流器輸出功率的波動;所述變流器通過所述儲能飛輪與供電電網(wǎng)連接。通過控制所述變流器與所述儲能飛輪的工作狀態(tài),可以減小或是消除所述變流器輸出功率的波動,保證了變流器輸出功率的穩(wěn)定,避免了對負(fù)載與蓄電池的損壞。
[0029]所述控制方法可以控制所述微電網(wǎng)組網(wǎng)工作在離網(wǎng)模式或是并網(wǎng)模式,并在所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)并網(wǎng)或是離網(wǎng)運行時,通過控制所述儲能飛輪減小或是消除所述變流器輸出功率的波動,保證了變流器輸出功率的穩(wěn)定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1為本申請實施例提供的一種光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0032]圖2為本申請實施例提供的一種能量管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0033]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0034]如【背景技術(shù)】所述,對于光伏真累構(gòu)成的微電網(wǎng),由于光照強(qiáng)度的變化、供電電網(wǎng)故障燈問題,均會導(dǎo)致為負(fù)載提供的工作電流的較大波動,從而對負(fù)載以及蓄電池造成損壞。
[0035]為解決上述問題,本申請實施例提供了一種光伏微電網(wǎng)組網(wǎng),參考圖1,圖1為本申請實施例提供的一種所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)包括多個微電網(wǎng)子模塊10,所述微電網(wǎng)子模塊10包括:變流器11、光伏陣列12、蓄電池13、負(fù)載14以及儲能飛輪15。
[0037]其中,所述光伏陣列12、蓄電池13、負(fù)載14以及儲能飛輪15均與所述變流器11連接。所述變流器11通過所述儲能飛輪15與供電電網(wǎng)2連接。
[0038]本申請實施例所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)能夠設(shè)置有所述儲能飛輪15,所述儲能飛輪15用于減小或是消除所述變流器輸11出功率的波動,進(jìn)而保證其輸出功率的穩(wěn)定,避免了由于其功率波動對負(fù)載14與蓄電池13造成的損壞。所述變流器11為三電平四橋臂變流器,以便于分別與所述光伏陣列12、蓄電池13以及負(fù)載14連接。
[0039]在所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中,所述微電網(wǎng)子網(wǎng)模塊10具有兩種工作模式:與所述供電電網(wǎng)2導(dǎo)通時的并網(wǎng)模式以及與所述供電電網(wǎng)2斷開時的離網(wǎng)模式。
[0040]在并網(wǎng)模式時,所述微電網(wǎng)子模塊10與所述供電電網(wǎng)2導(dǎo)通。在光照充足的時候,光伏陣列12生成的直流電通過所述變流器11轉(zhuǎn)換未設(shè)定的交流電供所述負(fù)載14使用,多于的部分存儲到所述儲能飛輪15和所述蓄電池13中。當(dāng)二者存滿電后,所述微電網(wǎng)子模塊10還可以向當(dāng)?shù)仄渌涣髫?fù)載以及供電電網(wǎng)2供電。通過控制所述儲能飛輪15的轉(zhuǎn)動速率,可以保證電能的質(zhì)量,在諧波、電壓偏差、電壓不平衡度、電壓波動以及閃變等相關(guān)參數(shù)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0041]在光伏陣列12不發(fā)電或是發(fā)電功率小于設(shè)定功率時,由所述蓄電池13以及所述儲能飛輪15為所述負(fù)載14提供電能,經(jīng)所述變流器11轉(zhuǎn)變成符合電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的交流電,對所述負(fù)載14進(jìn)行供電。
[0042]所述蓄電池13瞬時充放電的反應(yīng)能力較差,由于光伏發(fā)電受到光照強(qiáng)光影響波動較大的特性,會嚴(yán)重?fù)p壞所述蓄電池13,影響其使用壽命,同設(shè)置所述儲能飛輪15,利用其充放電的快速響應(yīng)能力和功率密度高特點來平抑光伏輸出的瞬時大功率波動,對所述蓄電池13進(jìn)行保護(hù),可以提高可再生能源利用率,實現(xiàn)對電網(wǎng)最優(yōu)運行。
[0043]在并網(wǎng)運行模式下,如果所述光伏陣列12發(fā)電功率小于設(shè)定功率,且所述蓄電池13電能釋放到設(shè)定閾值,同時所述儲能飛輪15存儲的電能小于設(shè)定的儲能閾值時,通過所述供電電網(wǎng)2為所述負(fù)載14供電
[0044]通過上述描述可知,本申請所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)10,可以供電電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)連接,當(dāng)所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)10自身供電能力充足時,可以為負(fù)載14供電,且可進(jìn)行電能存儲,當(dāng)其自身供電能力不足時,可以由所述供電電網(wǎng)2為所述負(fù)載14供電,實現(xiàn)了并網(wǎng)運行時供電系統(tǒng)能量利用率的最大化,通過所述儲能飛輪15以及所述蓄電池13的充放電能夠平衡所述光伏陣列12發(fā)電的輸出功率,保證所述蓄電池13的使用壽命以及所述負(fù)載13功率的穩(wěn)定。
[0045]當(dāng)所述微電網(wǎng)子模塊的負(fù)載率變化加大或是所述供電電網(wǎng)2供電故障發(fā)生孤島效應(yīng)時,所述微電網(wǎng)子模塊10自動與所述供電電網(wǎng)2斷開。此時,對于現(xiàn)有的微電網(wǎng)子模塊,變流器輸出功率會發(fā)生瞬時的較大波動,雖然蓄電池的充放電反應(yīng)時間較長,不能瞬間輸出較大功率補償微電網(wǎng)子模塊的功率缺額,會導(dǎo)致電能質(zhì)量發(fā)生劇烈波動,容易造成供電系統(tǒng)和設(shè)備的損壞。
[0046]本申請實施方案中,利用所述儲能飛輪15的快速充放電響應(yīng)能力,可以進(jìn)行較大功率進(jìn)行調(diào)節(jié),同時對直流側(cè)母線電壓進(jìn)行調(diào)節(jié),隨著調(diào)節(jié)的進(jìn)行,直流側(cè)母線電壓逐步穩(wěn)定到標(biāo)準(zhǔn)值,在將符合缺額逐步轉(zhuǎn)移到蓄電池13,最后通過所述蓄電池13補償負(fù)荷缺額,從而避免了對蓄電池13使用壽命的損壞。可以通過專門的能量管理系統(tǒng)實現(xiàn)孤島效應(yīng)時微電網(wǎng)子模塊工作的控制。
[0047]在發(fā)生孤島效應(yīng)時,所述微電網(wǎng)子模塊10自動切換至離網(wǎng)運行模式,通過協(xié)調(diào)所述蓄電池13、光伏陣列12以及儲能飛輪15為所述負(fù)載14供電,保證供電的穩(wěn)定,可以實現(xiàn)離網(wǎng)運行時有用功率與無用功率的平衡。在離網(wǎng)運行時,由于所述網(wǎng)電網(wǎng)子模塊10可以進(jìn)行功率的調(diào)節(jié),因此可以逐步切除非重要負(fù)載,而不會由于負(fù)載率變化導(dǎo)致系統(tǒng)功率的較大波動,卻可以保證對重要負(fù)載的可靠供電。
[0048]如圖1所示,在本申請所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中,所述微電網(wǎng)子模塊還包括發(fā)電機(jī)16。所述發(fā)電機(jī)16分別與所述變流器11以及所述負(fù)載14連接。所述發(fā)電機(jī)用于在長時間孤島效應(yīng),且光伏陣列12供電能力不足情況下為負(fù)載供電,保證負(fù)載持續(xù)正常運行,同時避免蓄電池虧電情況發(fā)生,保證其使用壽命。
[0049]當(dāng)離網(wǎng)運行時,如果光伏陣列12發(fā)電功率小于設(shè)定功率,同時蓄電池13電能釋放到設(shè)定閾值時,通過所述發(fā)電機(jī)16為所述負(fù)載供電,同時為所述蓄電池13以及所述儲能飛輪15充電,當(dāng)所述儲能飛輪15以及所述蓄電池13充滿電后,所述發(fā)電機(jī)16停止工作。如果在發(fā)電機(jī)16工作過程中,光伏陣列12和/或所述供電電網(wǎng)2的供電能力恢復(fù),則所述發(fā)電機(jī)16停止工作。在使用過程中,要使得光伏陣列12盡可能多的利用,以降低發(fā)電成本。所述發(fā)電機(jī)16優(yōu)選采用燃?xì)獍l(fā)電機(jī),以減少對環(huán)境的污染。
[0050]所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中,每一個微電網(wǎng)子模塊10的內(nèi)部電源包括光伏陣列12、儲能飛輪15以及蓄電池13。微電網(wǎng)子模塊10交流母線的主要電力來源為光伏陣列12,儲能飛輪15以及蓄電池13為輔助電力來源。微電網(wǎng)子模塊10交流母線與供電電網(wǎng)2母線在并網(wǎng)運行時為同幅同頻同相交流電,在離網(wǎng)運行時,由變流器11或是發(fā)電機(jī)16維持電壓基準(zhǔn),如可以為380V、50Hz。所述變流器的交流側(cè)為380V交流母線,其直流側(cè)為750V直流母線。
[0051]所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)還包括:報警裝置,所述報警裝置在所述光伏陣列發(fā)電功率小于設(shè)定功率和/或所述蓄電池電能釋放到設(shè)定閾值時進(jìn)行報警,以便于提示操作人員開啟所述發(fā)電機(jī)16。所述報警裝置可以與所述變流器11連接,通過所述變流器11獲取所述光伏陣列的發(fā)電功率以及所述蓄電池電能釋放數(shù)據(jù)。
[0052]所述微電網(wǎng)子模塊10設(shè)置有所述儲能飛輪15,在所述微電網(wǎng)子模塊10與所述供電電網(wǎng)2導(dǎo)通并網(wǎng)運行時,所述變流器11與所述儲能飛輪15做功率閉環(huán)運行,所述儲能飛輪15用于實現(xiàn)與所述供電電網(wǎng)2接入點的可控PQ節(jié)點功能或者調(diào)峰功能,以對變流器11的輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié),降低其輸出功率的波動。在所述微電網(wǎng)子模塊10與所述供電電網(wǎng)2斷路離網(wǎng)運行時,所述變流器11與所述儲能飛輪15做電壓閉環(huán)運行,所述儲能飛輪15用于實現(xiàn)所述微電網(wǎng)子模塊10的電壓支撐與能量平衡,以對變流器11的輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié),降低其輸出功率的波動。其中,所述PQ節(jié)點為負(fù)荷節(jié)點,這類節(jié)點的有功功率P和無功功率Q是給定的。
[0053]所述變流器11為儲能逆變器,包括PCS (power convers1n system,功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)或功率變換器)。并網(wǎng)運行時,PCS支持低/高電壓穿越和不間斷運行兩種模式,該模式由用戶根據(jù)實際情況配置。
[0054]對于規(guī)模較小的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng),負(fù)載的供電可靠性和供電質(zhì)量較為重要,這種情況下將PCS配置成不間斷運行模式,一旦供電電網(wǎng)2電壓幅值或者諧波超出標(biāo)準(zhǔn)范圍,PCS通過控制對應(yīng)的開關(guān)使得儲能飛輪15與供電電網(wǎng)2斷開,將微電網(wǎng)子模塊10與供電電網(wǎng)2快速脫離,可以在15ms之內(nèi)由PCS重新建立電壓基準(zhǔn),保證微電網(wǎng)子模塊10負(fù)載的不間斷和高電能質(zhì)量運行。由于微電網(wǎng)子模塊10中具備電源和負(fù)載,PCS重建電壓基準(zhǔn)時具備頻率緩啟動功能,確保不會對其他微電網(wǎng)子模塊10的電源造成沖擊。
[0055]對于規(guī)模較大的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng),由于供電電網(wǎng)2的可靠性相對于微網(wǎng)負(fù)載的供電可靠性來說更加重要,這種情況下一旦供電電網(wǎng)2電壓短時過高或者過低時,PCS在一定曲線范圍內(nèi)容忍,并且發(fā)無功支持以加速電網(wǎng)恢復(fù)過程。并網(wǎng)運行時,PCS既可以配合EMS (能量管理系統(tǒng))來控制對應(yīng)PQ節(jié)點處的有功無功功率,也可以根據(jù)EMS調(diào)度來控制對應(yīng)PQ節(jié)點處的有功無功功率,還可以根據(jù)EMS調(diào)度來對電池自動充電。三種運行模式可以根據(jù)用戶需求在線配置。
[0056]離網(wǎng)運行時,PCS以電壓源運行,它是整個光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)的電壓支撐骨架。同時PCS還可以適配各種負(fù)載類型和電源類型,內(nèi)置特殊的算法應(yīng)對三相不平衡負(fù)載和非線性負(fù)載,確保光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中各個文電網(wǎng)子模塊電壓的電能質(zhì)量。如果是由于供電電網(wǎng)2意外停電切換到離網(wǎng)運行時,一旦供電電網(wǎng)2恢復(fù)供電,PCS自動無縫切換到并網(wǎng)運行,并且根據(jù)之前的配置模式運行;如果是計劃性孤島調(diào)度指令導(dǎo)致的離網(wǎng)運行,無論供電電網(wǎng)2有電無電,PCS均不會切換到并網(wǎng)運行;如果供電電網(wǎng)2有電時,只要EMS下達(dá)并網(wǎng)指令,PCS無縫切換到并網(wǎng)運行。
[0057]離網(wǎng)運行時,PCS具備供電續(xù)航時間預(yù)測功能。用戶可以設(shè)置儲能不足告警時間,比如儲能只能支撐5分鐘時,PCS向EMS發(fā)出電量不足告警。EMS可以根據(jù)該信號來啟動燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組。由于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組并入微網(wǎng)時對PCS有一定的沖擊電流,PCS具備較強(qiáng)的抗電流沖擊能力和逐波限流功能。當(dāng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組作為電壓支撐運行時,如果供電電網(wǎng)2恢復(fù)供電,EMS可以命令PCS來接管微電網(wǎng)子模塊10電壓支撐,并且無縫切換到并網(wǎng)運行。
[0058]微電網(wǎng)子模塊10直流母線部分掛接蓄電池儲能和儲能飛輪儲能。蓄電池儲能實現(xiàn)短時能量平衡,儲能飛輪儲能實現(xiàn)極速能量平衡。PCS既可以從電網(wǎng)側(cè)啟動,也可以從儲能側(cè)實現(xiàn)黑啟動。
[0059]參考圖2,圖2為本申請實施例提供的一種能量管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖,所述能量管理系統(tǒng)包括:網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)21、服務(wù)器22、多個從控裝置23以及顯示屏24。其中,所述從控裝置23通過電參數(shù)采集模塊25與上述微電網(wǎng)子模塊10連接。所述電參數(shù)采集模塊25可以為EDA9133A。所述電參數(shù)采集模塊25采集與之連接的微電網(wǎng)子模塊10的微網(wǎng)電參數(shù),并將所述微網(wǎng)電參數(shù)通過對應(yīng)的從控裝置23發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)21,并最終發(fā)送給服務(wù)器22。
[0060]所述服務(wù)器22包括:數(shù)據(jù)與通信主服務(wù)器221、數(shù)據(jù)與通信備用服務(wù)器222以及運算管理服務(wù)器223。所述數(shù)據(jù)與通信主服務(wù)器221與數(shù)據(jù)與通信備用服務(wù)器222用于獲取所述微網(wǎng)電參數(shù),并將所述微網(wǎng)電參數(shù)提供給所述運算管理服務(wù)器223。同時所述數(shù)據(jù)與通信主服務(wù)器221還通過主站26獲取上述供電電網(wǎng)的電網(wǎng)參數(shù)。所述運算管理服務(wù)器223根據(jù)所述微網(wǎng)電參數(shù)以及所述電網(wǎng)電參數(shù)實現(xiàn)上述離網(wǎng)工作模式以及并網(wǎng)工作模式的自動控制。所述顯示屏24可以用于顯示各個微電網(wǎng)子模塊10的實時微網(wǎng)電參數(shù)以及供電電網(wǎng)20的實時電網(wǎng)電參數(shù)。
[0061]能量管理系統(tǒng)作為系統(tǒng)管理層,主要負(fù)責(zé)提供系統(tǒng)運行的控制協(xié)調(diào),并在必要情況下干預(yù)并改變微電網(wǎng)運行模式,預(yù)防災(zāi)害發(fā)生??紤]到管理監(jiān)控易操作性和可視化的需要,能量管理系統(tǒng)設(shè)置有顯示屏24,采用圖形化運行控制界面,形成圖形、數(shù)據(jù)庫、通信、控制等一體化組態(tài)監(jiān)控平臺。
[0062]通過上述描述可知,本申請實施例提供的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中,微電網(wǎng)子模塊采用光伏陣列,清潔環(huán)保,適用于供電不方便地區(qū)。采用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)作為補充能源,必要時可調(diào)節(jié)勵磁電流對電網(wǎng)提供無功,改善電網(wǎng)功率因素,使運行系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)合理,同時燃?xì)鈱儆谇鍧嵞茉床晃廴经h(huán)境。可以并網(wǎng)或離網(wǎng)運行,無縫自動切換,供電不會間斷,系統(tǒng)運行更經(jīng)濟(jì)??赏ㄟ^對應(yīng)的能力管理系統(tǒng),重要運行數(shù)據(jù)(包括并網(wǎng)狀態(tài)、輻照度、實時功率、發(fā)電量等)可通過網(wǎng)絡(luò)傳送至可視化平臺。微電網(wǎng)子模塊中加入儲能飛輪,延長蓄電池壽命,使系統(tǒng)更加可靠穩(wěn)定??梢酝ㄟ^所提供的能力管理系統(tǒng)自動實現(xiàn)并網(wǎng)運行以及離網(wǎng)運行。
[0063]本申請實施例還提供了光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)的控制方法,用于上述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng),該控制方法包括:并網(wǎng)運行控制以及離網(wǎng)運行控制。
[0064]在所述微電網(wǎng)子模塊并網(wǎng)運行時,通過協(xié)調(diào)所述蓄電池、光伏陣列以及供電電網(wǎng),為所述負(fù)載供電。
[0065]并網(wǎng)運行時,微電網(wǎng)子模塊與供電電網(wǎng)連接,光伏陣列并網(wǎng)發(fā)電;儲能飛輪以及變流器以功率可控模式并網(wǎng)運行,依據(jù)能量管理系統(tǒng)的優(yōu)化控制策略,進(jìn)行充放電能量管理。
[0066]在所述微電網(wǎng)子模塊離網(wǎng)運行時,通過協(xié)調(diào)所述蓄電池、光伏陣列,為所述負(fù)載供電。
[0067]離網(wǎng)運行時,蓄電池儲能控制器為微電網(wǎng)提供穩(wěn)定的電壓及頻率支撐。光伏單元并網(wǎng)發(fā)電,其他儲能單元以功率可控模式并網(wǎng)運行,依據(jù)能量管理系統(tǒng)的優(yōu)化控制策略,進(jìn)行充放電能量管理。
[0068]在所述微電網(wǎng)子模塊并網(wǎng)或是離網(wǎng)運行時,通過控制所述儲能飛輪減小或是消除所述變流器輸出功率的波動。
[0069]離網(wǎng)運行/并網(wǎng)運行無縫切換:離網(wǎng)運行模式下,當(dāng)供電電網(wǎng)恢復(fù)或接收到并網(wǎng)調(diào)度指令,蓄電池儲能控制器調(diào)整自身運行狀態(tài),與供電電網(wǎng)同步后閉合固態(tài)開關(guān),微電網(wǎng)子模塊轉(zhuǎn)入并網(wǎng)運行模式,切換過程中確保負(fù)荷的正常供電。
[0070]并網(wǎng)運行/離網(wǎng)運行無縫切換:并網(wǎng)運行模式下,當(dāng)外部電網(wǎng)供電異?;蛴媱潤z修時,蓄電池儲能控制器斷開微電網(wǎng)子模塊與供電電網(wǎng)連接的固態(tài)開關(guān),并轉(zhuǎn)入電壓/頻率控制模式,快速建立并穩(wěn)定微電網(wǎng)的電壓及頻率。
[0071]在所述微電網(wǎng)子模塊并網(wǎng)運行時,控制所述變流器與所述儲能飛輪做功率閉環(huán)運行,所述儲能飛輪用于實現(xiàn)與所述供電電網(wǎng)接入點的可控PQ節(jié)點功能或者調(diào)峰功能;
[0072]在所述微電網(wǎng)子模塊離網(wǎng)運行時,所述變流器與所述儲能飛輪做電壓閉環(huán)運行,所述儲能飛輪用于實現(xiàn)所述微電網(wǎng)子模塊的電壓支撐與能量平衡。
[0073]所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)還包括:發(fā)電機(jī);所述控制方法還包括:在所述微電網(wǎng)子模塊離網(wǎng)運行,且所述光伏陣列發(fā)電功率小于設(shè)定功率和/或所述蓄電池電能釋放到設(shè)定閾值時,控制所述發(fā)電機(jī)發(fā)電,為所述負(fù)載供電。通過所述發(fā)電機(jī),可以在長時間孤島效應(yīng)情況下保證負(fù)載的正常運行,同時放置蓄電池虧電,保證其使用壽命。
[0074]可通過上述能量管理系統(tǒng)實現(xiàn)所述控制方法,對上述微電網(wǎng)子模塊進(jìn)行并網(wǎng)運行管理與離網(wǎng)運行管理。
[0075]在對微電網(wǎng)子模塊進(jìn)行并網(wǎng)運行管理時,微電網(wǎng)子模塊內(nèi)光伏能源發(fā)電易受天氣等自然因素的影響,功率輸出具有間歇性和隨機(jī)性的特點,針對可再生能源的功率波動,并結(jié)合功率調(diào)度指令,協(xié)調(diào)運用能量管理策略,對儲能、負(fù)荷、電源等單元進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度。
[0076]并網(wǎng)運行能量管理模式包括:
[0077]恒定功率交換模式:該模式將微電網(wǎng)子模塊與供電電網(wǎng)連接處的饋線功率調(diào)整為常量或調(diào)度指定值。當(dāng)接收到與供電電網(wǎng)功率交換指令時,蓄電池及儲能飛輪的儲能控制系統(tǒng)結(jié)合光伏發(fā)電量與負(fù)荷的實際用電量,更新輸出功率值,并將指令分解至各儲能單元,實現(xiàn)微電網(wǎng)子模塊與供電電網(wǎng)的能量交互跟隨功率指令的變化。該模式的優(yōu)點在于,相對供電電網(wǎng)而言,微電網(wǎng)子模塊能夠等效為一個可調(diào)度的負(fù)荷(或電源)。
[0078]削峰填谷模式:考慮到太陽日照特性與負(fù)荷的峰荷特性存在一定程度的重合,將光伏發(fā)電設(shè)置為峰荷電源,所述儲能控制系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷的實際用電量,并結(jié)合光伏發(fā)電量情況,更新輸出功率值。當(dāng)負(fù)荷高峰期功率需求超出發(fā)電量較大時,所述儲能控制系統(tǒng)釋放能量,實現(xiàn)削峰優(yōu)化運行;當(dāng)負(fù)荷低谷期功率需求較小而光伏的發(fā)電量較高時,所述儲能控制系統(tǒng)存儲能量,實現(xiàn)填谷優(yōu)化運行。
[0079]平抑功率波動模式:此運行模式的主要目標(biāo)是平抑可再生能源發(fā)電量波動,減少光伏功率波動對微電網(wǎng)子模塊運行造成的不利影響??紤]到光伏的波動性影響,設(shè)置所述儲能控制系統(tǒng)作為跟隨電源,調(diào)節(jié)微電網(wǎng)子模塊功率波動。
[0080]功率直控模式:支持手動輸入功率調(diào)度指令,為所述儲能控制系統(tǒng)緊急狀態(tài)干預(yù)、臨時性人工調(diào)度等應(yīng)用需求提供在線、友好的信息交互。
[0081]在對微電網(wǎng)子模塊進(jìn)行離網(wǎng)運行管理時,微電網(wǎng)子模塊的交流母線由供電電網(wǎng)提供穩(wěn)定的電壓與頻率,電源與儲能等單元均以并網(wǎng)方式運行。當(dāng)供電電網(wǎng)停電或發(fā)生故障時,微電網(wǎng)子模塊快速切換為獨立運行模式,由儲能單元實現(xiàn)負(fù)荷的快速分擔(dān)、電壓及頻率調(diào)節(jié)、保障用戶電能質(zhì)量等功能,即儲能單元控制器不僅具備基本的功率控制功能,還應(yīng)具備按各自容量比例分擔(dān)負(fù)荷、抑制干擾等特性。
[0082]離網(wǎng)能量管理主要包括:(I)蓄電池儲能工作在電壓/頻率控制模式,建立并維持系統(tǒng)電壓及頻率,在電源、負(fù)荷等單元功率波動的情況下,自動平衡微電網(wǎng)子模塊功率流動,系統(tǒng)輕載時,光伏在發(fā)電高峰期所產(chǎn)生的剩余電能由所述儲能控制系統(tǒng)儲存。(2)當(dāng)光伏發(fā)電功率不能滿足負(fù)荷需求或供電電網(wǎng)長時間故障時,蓄電池儲能容量無法長時間支撐微電網(wǎng)子模塊的電力供應(yīng),各儲能單元可以依據(jù)自身容量比例分擔(dān)負(fù)荷,提供部分功率補
\-ZX O
[0083]所述控制方法可以控制所述微電網(wǎng)組網(wǎng)工作在離網(wǎng)模式或是并網(wǎng)模式,并在所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)并網(wǎng)或是離網(wǎng)運行時,通過控制所述儲能飛輪減小或是消除所述變流器輸出功率的波動,保證了變流器輸出功率的穩(wěn)定。
[0084]需要說明是,本申請方法實施例與裝置實施例描述各有側(cè)重,相同相似之處和相互補充說明。
[0085]對所公開的實施例的上述說明,使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下,在其它實施例中實現(xiàn)。因此,本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏微電網(wǎng)組網(wǎng),包括多個微電網(wǎng)子模塊,其特征在于,所述微電網(wǎng)子模塊包括: 變流器; 與所述變流器連接的光伏陣列; 與所述變流器連接的蓄電池; 與所述變流器連接的負(fù)載; 與所述變流器連接的儲能飛輪; 其中,所述儲能飛輪用于減小或是消除所述變流器輸出功率的波動;所述變流器通過所述儲能飛輪與供電電網(wǎng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng),其特征在于,所述微電網(wǎng)子模塊還包括:發(fā)電機(jī); 其中,所述發(fā)電機(jī)分別與所述變流器以及所述負(fù)載連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng),其特征在于,所述發(fā)電機(jī)為燃?xì)獍l(fā)電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng),其特征在于,所述微電網(wǎng)子模塊與所述供電電網(wǎng)導(dǎo)通并網(wǎng)運行時,所述變流器與所述儲能飛輪做功率閉環(huán)運行,所述儲能飛輪用于實現(xiàn)與所述供電電網(wǎng)接入點的可控PQ節(jié)點功能或者調(diào)峰功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng),其特征在于,所述微電網(wǎng)子模塊與所述供電電網(wǎng)斷路離網(wǎng)運行時,所述變流器與所述儲能飛輪做電壓閉環(huán)運行,所述儲能飛輪用于實現(xiàn)所述微電網(wǎng)子模塊的電壓支撐與能量平衡。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng),其特征在于,還包括:報警裝置,所述報警裝置在所述光伏陣列發(fā)電功率小于設(shè)定功率和/或所述蓄電池電能釋放到設(shè)定閾值時進(jìn)行報警。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng),其特征在于,所述變流器的交流側(cè)為380V交流母線,其直流側(cè)為750V直流母線。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng),其特征在于,所述變流器為儲能逆變器。
9.一種光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)的控制方法,用于如權(quán)利要求1所述的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng),其特征在于,包括: 在所述微電網(wǎng)子模塊并網(wǎng)運行時,通過協(xié)調(diào)所述蓄電池、光伏陣列以及供電電網(wǎng),為所述負(fù)載供電; 在所述微電網(wǎng)子模塊離網(wǎng)運行時,通過協(xié)調(diào)所述蓄電池、光伏陣列,為所述負(fù)載供電; 在所述微電網(wǎng)子模塊并網(wǎng)或是離網(wǎng)運行時,通過控制所述儲能飛輪減小或是消除所述變流器輸出功率的波動。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制方法,其特征在于,在所述微電網(wǎng)子模塊并網(wǎng)運行時,控制所述變流器與所述儲能飛輪做功率閉環(huán)運行,所述儲能飛輪用于實現(xiàn)與所述供電電網(wǎng)接入點的可控PQ節(jié)點功能或者調(diào)峰功能; 在所述微電網(wǎng)子模塊離網(wǎng)運行時,所述變流器與所述儲能飛輪做電壓閉環(huán)運行,所述儲能飛輪用于實現(xiàn)所述微電網(wǎng)子模塊的電壓支撐與能量平衡。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制方法,其特征在于,所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)還包括:發(fā)電機(jī);所述控制方法還包括: 在所述微電網(wǎng)子模塊離網(wǎng)運行,且所述光伏陣列發(fā)電功率小于設(shè)定功率和/或所述蓄電池電能釋放到設(shè)定閾值時,控制所述發(fā)電機(jī)發(fā)電,為所述負(fù)載供電。
【文檔編號】H02J9/00GK104333294SQ201410637504
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】王明會, 梁玉杰, 孫陽, 王學(xué)苗, 吳京濤, 竇偉軍 申請人:英利集團(tuán)有限公司