一種可并網運行的風光儲一體微電網的制作方法
【專利說明】一種可并網運行的風光儲一體微電網 所屬技術領域
[0001] 本發明涉一種可并網運行的風光儲一體微電網。
【背景技術】
[0002] 能源和環境危機已經成為影響人類持續發展的重要問題，清潔、可再生能源的利 用是解決這一問題的根本途徑。隨著風力發電、光伏發電、波浪發電等可再生能源發電技術 的成熟，越來越多的可再生能源微電網以分布式形式接入電網，滿足人們日常生產、生活用 電的需求。
[0003] 以風電和光伏發電為主的微電網作為超高壓、遠距離、大電網供電模式的補充，代 表著電力系統新的發展方向。風電機組的原動力為風能，風能由于風的間歇性和隨機波動 性使得風電機組的發出的功率是間歇和波動的，這些波動性的風能接入系統會給電力系統 帶來沖擊。同時，由于風電機組為異步機，若不加以控制，在發出有功功率的同時，需要吸收 一定的無功功率，不利用系統的電壓穩定。當風電滲透率較低時，這些影響不明顯，隨著風 電滲透率的提高，風能對電力系統的影響逐漸增大，在給電力系統帶來經濟效益的同時也 給電網的運行造成了一定的困難。
[0004] 在風光發電并網比重較大的電力系統中，由于風電場和光伏電場輸出功率具有不 完全可控性和預期性，會在一定程度上改變原有電力系統潮流分布、線路輸送功率及整個 系統的慣量，從而對電網的有功、無功功率平衡、頻率及電壓穩定產生了影響。儲能技術很 大程度上解決新能源發電的波動性和隨機性問題，有效提高間歇性微源的可預測性、確定 性和經濟性。此外，儲能技術在調頻調壓和改善系統有功、無功平衡水平，提高微電網穩定 運行能力方面的作用也獲得了廣泛研宄和證明。在風光發電滲透率較高的電力系統中，電 力系統出現頻率及電壓變化時，要求風光儲集群對電力系統穩定性和電能質量的實時性較 強，必須根據電力系統的實時狀態，充分考慮到風光儲集群的調節能力，才能保證電力系統 的可靠與經濟運行。

【發明內容】

[0005] 本發明提供一種可并網運行的風光儲一體微電網，該微電網可預測微電網中的風 光發電設備的發電功率和微電網中的負載變化，可追蹤大電網并網點電壓信息，實時獲取 大電網調度指令，實時檢測的蓄電池模塊電池容量，設定儲能系統放電區間，基于SOC分層 控制策略，對儲能系統能量進行優化管理，實時修正儲能系統充放電功率，優化儲能系統工 作性能，制定和實施最適宜的控制策略，保障微電網在并網時按照大電網的需求參與大電 網電壓調節，保障并網運行時的電壓穩定。
[0006] 為了實現上述目的，本發明提供一種可并網運行的風光儲一體微電網，該微電網 包括：風力發電設備、光伏發電設備、儲能系統、SVG設備、直流母線、用于將直流母線與大 電網連接和隔離的AC/DC雙向換流模塊一、用于連接光伏發電設備和直流母線的AC/DC雙 向換流模塊二、微電網內負載和監控裝置；
[0007] 該儲能系統包括蓄電池模塊、與上述直流母線連接的雙向DC/DC變換器；
[0008] 該監控裝置包括：
[0009] 風力發電發電設備監控模塊，用于實時監控風力發電設備，并對風力發電設備的 發電功率進行預測；
[0010] 光伏發電設備監控模塊，用于實時監控光伏發電設備，并對光伏發電設備的發電 功率進行預測；
[0011] 儲能系統監控模塊，可實時監控蓄電池模塊的SOC和DC/DC雙向變換器，包括：儲 能系統放電區間確定器和SOC分層控制器，可對儲能系統充放電功率進行實時修正，確保 儲能系統具有良好工作性能；
[0012] 負載監控模塊，用于實時監控儲能電站內的負載；
[0013] 中控模塊，用于確定微電網的運行策略，并向上述監控裝置中的各模塊發出指令， 以執行該運行策略；
[0014] 總線模塊，用于該監控裝置的各個模塊的通信聯絡；以及
[0015] 并網調壓監控模塊，其中所述并網調壓監控模塊包括：
[0016] 大電網聯絡單元，用于實時從大電網調控中心獲知大電網的運行情況以及相關調 度信息；
[0017] AC/DC雙向換流模塊一監控單元，用于控制AC/DC雙向換流模塊一的工作模式；
[0018] 調壓單元，用于監控并網點的電壓變化，并確定微電網的電壓補償策略。
[0019] 優選的，儲能系統監控模塊至少包括蓄電池端電壓、電流、SOC獲取設備以及溫度 檢測設備。
[0020] 優選的，所述儲能系統放電區間確定器在接納風電功率后未突破電網可利用空間 極限值的時段，設定儲能系統的放電區間a，〇< a〈100%，即儲能系統放電功率與接納風 電后剩余的空間比值為a ;若系統無剩余可利用空間時a = 1，若儲能系統不放電a = 〇 ; 基于放電區間a的儲能系統充放電功率如下：
【主權項】
1. 一種可并網運行的風光儲一體微電網，該微電網包括：風力發電設備、光伏發電設 備、儲能系統、SVG設備、直流母線、用于將直流母線與大電網連接和隔離的AC/DC雙向換流 模塊一、用于連接光伏發電設備和直流母線的AC/DC雙向換流模塊二、微電網內負載和監 控裝置； 該儲能系統包括蓄電池模塊、與上述直流母線連接的雙向DC/DC變換器； 該監控裝置包括： 風力發電發電設備監控模塊，用于實時監控風力發電設備，并對風力發電設備的發電 功率進行預測； 光伏發電設備監控模塊，用于實時監控光伏發電設備，并對光伏發電設備的發電功率 進行預測； 儲能系統監控模塊，可實時監控蓄電池模塊的SOC和DC/DC雙向變換器，包括：儲能系 統放電區間確定器和SOC分層控制器，可對儲能系統充放電功率進行實時修正，確保儲能 系統具有良好工作性能； 負載監控模塊，用于實時監控儲能電站內的負載； 中控模塊，用于確定微電網的運行策略，并向上述監控裝置中的各模塊發出指令，以執 行該運行策略； 總線模塊，用于該監控裝置的各個模塊的通信聯絡；以及 并網調壓監控模塊，其中所述并網調壓監控模塊包括： 大電網聯絡單元，用于實時從大電網調控中心獲知大電網的運行情況以及相關調度信 息； AC/DC雙向換流模塊一監控單元，用于控制AC/DC雙向換流模塊一的工作模式； 調壓單元，用于監控并網點的電壓變化，并確定發電系統的電壓補償策略。
2. 如權利要求1所述的微電網，其特征在于，儲能系統監控模塊至少包括蓄電池端電 壓、電流、SOC獲取設備以及溫度檢測設備。
3. 如權利要求2所述的微電網，其特征在于，所述儲能系統放電區間確定器在 接納風電功率后未突破電網可利用空間極限值的時段，設定儲能系統的放電區間α， OS α〈1〇〇%，即儲能系統放電功率與接納風電后剩余的空間比值為α ;若系統無剩余可 利用空間時α = 1，若儲能系統不放電α = 〇 ;基于放電區間α的儲能系統充放電功率如 下
其中PESS(t)為t時刻儲能系統充放電功率；Pwd(t),分別為t時刻風電場和 光電場群實際輸出功率之和以及風電和光電可運行域極值；α為儲能系統的放電區間； 儲能系統充放電能量Et以及儲能系統在各調度時段結束后充放電累積容量Wt如下所 示：
其中h，t2分別為充放電的起始與結束時刻；n ndisctoge分別為儲能系統的充放 電效率；Pess為儲能系統充放電功率；E ^為儲能系統初始能量。
4. 如權利要求3所述的微電網，其特征在于，所述SOC分層控制器，將儲能系統SOC按 照充放電能力分為以下五個層次：不充電緊急層、少充電預防層、正常充放電安全層、少放 電預防層、不放電緊急層。
5. 如權利要求4所述的微電網，其特征在于，儲能系統充放電能量需求值P ESS，經儲能 能量管理系統確定的修正系數進行動態調整，得到儲能系統實際充放電指令P S(K ESS; KS(X；值與Sigmoid函數特性類似，因此利用Sigmoid函數對其進行修正，具體表達如下所 示： 儲能系統處于充電狀態下，Pess (t)>0
Xc (S S max) / (Spre-max Smax) (6) 儲能系統處于SM狀態下，Pess (t)〈0
Xf (S S min) / (Spre-min Smin) (8) 經調整系數修正確定儲能系統實際充放電功率Psc^ess (t)為： Psoc-ESS ⑴-KsocPess ⑴（9) 其中S為儲能系統的荷電狀態；Smax為不充電緊急層的下限；S max、Spm imx為少充電預防 層的上下限；Spm _、Spm min為正常充放電安全層的上下限；S min為少放電預防層的下限；X。 為儲能系統充電狀態下計算KS(X；的系數；X f為儲能系統放電狀態下計算K ^的系數。
6. 如權利要求5所述的微電網，其特征在于，所述調壓單元包括并網點電壓測量子單 元、無功需求確定子單元和無功出力分配子單元。
7. 如權利要求6所述的微電網，其特征在于，所述無功需求確定子單元根據并網點電 壓測量子單元獲取的電壓值與其電壓參考值的誤差信號確定當前無功需求量。
8. 如權利要求7所述的微電網，其特征在于，所述無功出力子單元根據風電設備和光 儲系統的無功出力極限，將無功需求按照優先級分配方法分配給風力發電設備、光儲系統 和SVG設備。
9. 如權利要求8所述的微電網，其特征在于，光伏發電設備監控模塊至少包括光伏發 電設備電壓、電流檢測設備、光強及溫度檢測設備。
10. 如權利要求9所述的微電網，其特征在于，所述光伏發電設備監控模塊實時獲取光 伏發電設備的運行數據，并存儲數據。
11. 如權利要求10所述的微電網，其特征在于，所述風力發電設備監控模塊至少包括 風力發電設備電壓、電流及頻率檢測設備，風速檢測設備。
12. 如權利要求11所述的微電網，其特征在于，所述風力發電設備監控模塊實時獲取 風力發電設備的運行數據，并存儲數據。
【專利摘要】一種可并網運行的風光儲一體微電網，該微電網可預測微電網中的風光發電設備的發電功率和微電網中的負載變化，可追蹤大電網并網點電壓信息，實時獲取大電網調度指令，實時檢測的蓄電池模塊電池容量，設定儲能系統放電區間，基于SOC分層控制策略，對儲能系統能量進行優化管理，實時修正儲能系統充放電功率，優化儲能系統工作性能，制定和實施最適宜的控制策略，保障發電系統在并網時按照大電網的需求參與大電網電壓調節，保障并網運行時的電壓穩定。
【IPC分類】H02J3-28, H02J3-38
【公開號】CN104734194
【申請號】CN201510172091
【發明人】許馳
【申請人】成都鼎智匯科技有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年4月13日