一種微電網(wǎng)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及混合儲(chǔ)能領(lǐng)域，特別涉及一種微電網(wǎng)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]微電網(wǎng)系統(tǒng)中分布式電源運(yùn)行主要有隨機(jī)性和間歇性，當(dāng)諧波含量較大或功率波動(dòng)超出負(fù)荷約束范圍，會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)敏感負(fù)荷損壞甚至使得微電網(wǎng)系統(tǒng)崩潰。
[0003]申請(qǐng)?zhí)枮?01310704335.7的中國(guó)實(shí)用新型專利“一種應(yīng)用于微電網(wǎng)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)”微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行模式，存在以下技術(shù)問題:
[0004]第一，由于超級(jí)電容充放電速度較快，無法持續(xù)支撐網(wǎng)內(nèi)功率波動(dòng)；
[0005]第二，在孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)采用蓄電池VF運(yùn)行，來建立微網(wǎng)內(nèi)電源，同時(shí)平抑網(wǎng)內(nèi)低頻有功和無功，這對(duì)蓄電池及相應(yīng)的雙向變流器性能要求較高，同時(shí)對(duì)能量管理系統(tǒng)的算法精度要求較高，當(dāng)大電網(wǎng)出現(xiàn)電壓驟升、驟降、不平衡和諧波等電能質(zhì)量問題或有計(jì)劃?rùn)z修時(shí)，會(huì)使蓄電池?zé)o法迅速建立電源，提供電壓和頻率支撐；
[0006]第三，將儲(chǔ)能變壓器直接掛在微電網(wǎng)公共交流母線側(cè)，電壓等級(jí)較高，對(duì)變壓器及混合儲(chǔ)能中的電力電子設(shè)備性能要求較高，同時(shí)任一套儲(chǔ)能設(shè)備故障都會(huì)對(duì)交流母線產(chǎn)生較大沖擊。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型提供一種微電網(wǎng)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，通過實(shí)際的工程驗(yàn)證解決了上述問題，本實(shí)用新型對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)部?jī)?chǔ)能系統(tǒng)和負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，在微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行、孤網(wǎng)運(yùn)行、狀態(tài)切換過程中，根據(jù)儲(chǔ)能電源和負(fù)荷特性，對(duì)內(nèi)部的儲(chǔ)能裝置、負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化控制:
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0009]—種微電網(wǎng)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括:電網(wǎng)，所述電網(wǎng)與微電網(wǎng)公共交流母線連接，
[0010]所述微電網(wǎng)公共交流母線通過微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)分別與第一支路母線和第二支路母線連接，
[0011 ]所述微電網(wǎng)公共交流母線還通過變壓器TM4與第一支路母線連接；
[0012]所述微電網(wǎng)公共交流母線還通過變壓器TM5與第一支路母線連接；
[0013]所述第一支路母線分別與鋰電池儲(chǔ)能模塊、超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊和鉛酸電池儲(chǔ)能模塊連接；
[0014]所述第二支路母線與負(fù)荷模塊連接。
[0015]所述鋰電池儲(chǔ)能模塊作為主電源建立微電網(wǎng)，并提供微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的電壓和頻率支撐，鋰電池儲(chǔ)能模塊根據(jù)其電池特性的穩(wěn)定性，設(shè)置其在整個(gè)微電網(wǎng)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)中作為主電源，在微電網(wǎng)系統(tǒng)中建立穩(wěn)定的電壓和頻率，在微電網(wǎng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)時(shí)，微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)控制鋰電池儲(chǔ)能模塊雙向變流器PCS為下垂模式，鋰電池儲(chǔ)能模塊跟隨負(fù)荷變化，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后能量管理系統(tǒng)控制鋰電PCS為VF模式，在微電網(wǎng)系統(tǒng)中建立穩(wěn)定的電壓和頻率；
[0016]所述鉛酸電池儲(chǔ)能模塊根據(jù)其特性較軟，充放電次數(shù)較少的特性設(shè)置其參與微電網(wǎng)系統(tǒng)無功調(diào)度，向微電網(wǎng)系統(tǒng)提供無功功率支撐，根據(jù)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)確定的無功補(bǔ)償量，發(fā)相應(yīng)無功，從而維持微網(wǎng)系統(tǒng)功率平衡；
[0017]所述超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊根據(jù)其快速充放電性能，設(shè)計(jì)為平抑微網(wǎng)峰谷波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制，從而抑制可再生能源的間歇性和波動(dòng)性，提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0018]所述鋰電池儲(chǔ)能模塊包括斷路器QFl，所述斷路器QFl的一端與第一支路母線連接，所述斷路器QFl的另外一端與隔離變壓器TMl連接，所述隔離變壓器TMl與AC/DC雙向變流器PCSI連接，所述AC/DC雙向變流器PCSI與磷酸鐵鋰電池GBI連接。
[0019]所述超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊包括斷路器QF2，所述斷路器QF2的一端與第一支路母線連接，所述斷路器QF2的另外一端與隔離變壓器TM2連接，所述隔離變壓器TM2與AC/DC雙向變流器PCS2連接，所述AC/DC雙向變流器PCS2與DC/DC轉(zhuǎn)換器連接，所述DC/DC轉(zhuǎn)換器與超級(jí)電容GB2連接。
[0020]所述鉛酸電池儲(chǔ)能模塊包括斷路器QF3，所述斷路器QF3的一端與第一支路母線連接，所述斷路器QF3的另外一端與隔離變壓器TM3連接，所述隔離變壓器TM3與AC/DC雙向變流器PCS3連接，所述AC/DC雙向變流器PCS3與鉛酸電池GB3連接。
[0021]所述負(fù)荷模塊包括隔離變壓器TM6，所述隔離變壓器TM6與斷路器QF7連接，所述斷路器QF7與負(fù)荷連接，所述負(fù)荷為用電設(shè)備。
[0022]所述電網(wǎng)與微電網(wǎng)公共交流母線通過斷路器QF8連接。
[0023]所述變壓器TM4的一端通過斷路器QF5與電網(wǎng)公共交流母線連接；
[0024]所述變壓器TM4的另外一端通過斷路器QF4與第一支路母線連接。
[0025]所述變壓器TM5的一端通過斷路器QF6與第二支路母線連接。
[0026]所述微電網(wǎng)公共交流母線為35kV的母線。
[0027]所述第一支路母線為400V支路母線。
[0028]所述第二支路母線為1kV支路母線。
[0029]所述鋰電池儲(chǔ)能模塊，在整個(gè)微電網(wǎng)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)中作為主電源;所述AC/DC雙向變流器PCSl接收所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的控制指令，通過隔離變壓器TMl完成磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能模塊的功率調(diào)度以及儲(chǔ)能蓄電，建立微網(wǎng)電源，提供電壓和頻率支撐。
[0030]所述超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊能夠?qū)崿F(xiàn)快速充放電，平抑微電網(wǎng)峰谷，實(shí)現(xiàn)有功和無功的削峰填谷，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制;所述AC/DC雙向變流器PCS2接收所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的控制指令，通過隔離變壓器TM2完成超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊的功率調(diào)度以及儲(chǔ)能蓄電。
[0031]所述鉛酸電池儲(chǔ)能模塊根據(jù)其特性較軟，所述特性較軟即鉛酸電池瞬間加較大有功功率會(huì)使其電壓迅速跌落甚至達(dá)到停機(jī)門限，充放電次數(shù)較少的特性設(shè)置其參與微電網(wǎng)系統(tǒng)無功調(diào)度，向微電網(wǎng)系統(tǒng)提供無功補(bǔ)償，維持微網(wǎng)系統(tǒng)功率平衡;所述AC/DC雙向變流器PCS3接收所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的控制指令，通過隔離變壓器TM3完成鉛酸電池儲(chǔ)能模塊的功率調(diào)度以及儲(chǔ)能蓄電。
[0032]所述負(fù)荷模塊，為耗電單元，為居民或工業(yè)用電設(shè)備；
[0033]所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)荷模塊的狀態(tài)，對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)部?jī)?chǔ)能系統(tǒng)和負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，在微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行、孤網(wǎng)運(yùn)行、狀態(tài)切換過程中，根據(jù)儲(chǔ)能電源和負(fù)荷特性，對(duì)內(nèi)部的儲(chǔ)能裝置、負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化控制;控制各斷路器的投退以及雙向變流器PCS的功率調(diào)度，平滑功率輸出，高壓電力變壓器TM4和TM5分別為35KV變400V和35KV變10KV。
[0034]—種微電網(wǎng)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制方法，
[0035]能量管理系統(tǒng)控制微電網(wǎng)系統(tǒng)中分布式電源的投退、儲(chǔ)能系統(tǒng)工作模式的轉(zhuǎn)換、PCC開關(guān)的動(dòng)作以及負(fù)荷系統(tǒng)的階梯性投退；
[0036]微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，
[0037]鋰電池儲(chǔ)能模塊、超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊、鉛酸電池儲(chǔ)能模塊在微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的控制下，各儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行在PQ模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)各組電池的充電和放電的控制與管理；
[0038]微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，
[0039]能量管理系統(tǒng)控制所述鋰電系統(tǒng)運(yùn)行于VF模式，作為主電源建立微電網(wǎng)電壓源，為系統(tǒng)提供所需有功功率，為孤網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷及其他分布式電源提供穩(wěn)定的電壓和頻率，當(dāng)所述鋰電系統(tǒng)無法滿足所述負(fù)荷系統(tǒng)功率需要時(shí)，所述能量管理系統(tǒng)控制所述超級(jí)電容系統(tǒng)及鉛酸系統(tǒng)提供有功功率支撐；
[0040]所述鉛酸電池儲(chǔ)能模塊根據(jù)其特性較軟，所述特性較軟即鉛酸電池瞬間加較大有功功率會(huì)使其電壓迅速跌落甚至達(dá)到停機(jī)門限，充放電次數(shù)較少的特性設(shè)置為無功發(fā)生裝置提供就地的無功功率支撐，
[0041 ]所述超級(jí)電容儲(chǔ)能模塊能夠?qū)崿F(xiàn)快速充放電，平抑微電網(wǎng)峰谷，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制；
[0042]在微電網(wǎng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)時(shí)，微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)控制鋰電系統(tǒng)雙向變流器(PCS)為下垂模式，鋰電系統(tǒng)智能跟隨負(fù)荷變化，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后能量管理系統(tǒng)控制鋰電PCS為VF模式，在微電網(wǎng)系統(tǒng)中建立穩(wěn)定的電壓和頻率；
[0043]在微電網(wǎng)孤網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)時(shí)，微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)控制鋰電系統(tǒng)雙向變流器(PCS)為下垂模式，鋰電系統(tǒng)智能跟隨電網(wǎng)電壓和頻率，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后能量管理系統(tǒng)控制鋰電PCS為PQ模式;
[0044]當(dāng)所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)檢測(cè)到斷路器QF8同期合閘點(diǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)斷路器QF8分合閘，從而完成微電網(wǎng)系統(tǒng)狀態(tài)的平滑切換，平抑間歇式能源的波動(dòng)性，平滑系統(tǒng)輸出，提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0045]本實(shí)用新型的有益效果:
[0046]1、本實(shí)用新型對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)部?jī)?chǔ)能系統(tǒng)和負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，在微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行、孤網(wǎng)運(yùn)行、狀態(tài)切換過程中，根據(jù)儲(chǔ)能電源和負(fù)荷特性，對(duì)內(nèi)部的儲(chǔ)能裝置、負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化控制；
[0047]2、為了平抑分布式電源功率波動(dòng)，并在孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)建立臨時(shí)電壓源，當(dāng)大電網(wǎng)出現(xiàn)電壓驟升、驟降、不平衡和諧波等電能質(zhì)量問題或有計(jì)劃?rùn)z修時(shí)，微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行模式，此時(shí)鋰電池儲(chǔ)能