[發明專利]一種電網中的發電單元驅動器、發電單元以及能量輸出設備

有效

• 申請號: 201110059905.2
• 申請日: 2011-03-11
• 公開（公告）號: CN102244498A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 李晶;張京偉;廖華;劉新華
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02P29/00
• 分類號: H02P29/00;H02P9/14;H02J3/12;H02J3/28;H02J3/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李慧

技術領域

本發明涉及電力系統，尤指一種電網中的發電單元驅動器、發電單元以及能量輸出設備。

背景技術

目前，微網可指由分布式發電單元、能量轉換裝置、監控裝置、保護裝置和相關負荷等一個或多個部分組成的小型發、配、用電系統。其中，所謂小型是與主干電網的規模相比較小。微網既可以與外部電網(比如主干電網等)并列/并聯/并網運行，也可以獨立運行。一般而言，微網是一個能夠實現自我控制、自我保護和自我管理的自治系統。

微網中的發電單元一般有第一能源發電單元和第二能源發電單元等多種類型。其中，第一能源發電單元采用諸如可再生能源驅動，該第一能源發電單元可以具體實現為間歇式可再生能源發電單元，采用比如光伏(photovoltaic，PV)、風力等間歇式可再生能源驅動；第二能源發電單元采用諸如傳統能源，比如煤、燃氣、柴油、小型水電等驅動。具體地，間歇式可再生能源發電單元由能源捕獲設備和電力電子能源轉換設備組成，并作為并網單元接入微網。其中，電力電子能源轉換設備可以是諸如變換器(converter)或逆變器(inverter)等，變換器用于執行一般的功率變換比如交流(Alternating?Current，AC)輸入直流(Direct?Current，DC)輸出(即AC/DC)、DC/AC、DC/DC、AC/AC等，逆變器主要用于實現DC/AC變換。由于間歇式可再生能源具有能量密度低、受天氣和環境條件影響大、輸出功率波動性強、難以準確預測等特點，微網中的間歇式可再生能源發電單元的總安裝容量通常受到較大限制。如果超過這個限制，則無法保證微網的安全穩定運行，也可能給與其相連的外部電網的穩定帶來不利因素。

間歇式可再生能源發電單元接入微網的常規方法如圖1所示，使用傳統能源的發電機組(如小型水電、柴油發電等)建立并穩定微網的電壓和頻率，而間歇式可再生能源作為并網單元采用電流源控制方式接入微網，此為第一種微網模式。具體地，圖1包括以下部分：外部電網11、微網12。其中，外部電網11可以是主干電網或者不同于微網12的另一個微網。進一步地，微網12包括：一個或多個光伏支路PV1……PVn、一個或多個風力支路、柴油或水力發電機106、負荷107、開關108。進一步地，光伏支路、風力支路、柴油或水力發電機106、負荷107都接在公共聯接點(point?ofcommon?coupling，PCC)上。具體地，PCC裝設的是交流母線。進一步地，每個光伏支路包括：PV陣列101、DC/AC逆變器102；每個風力支路包括：風力發電機103、AC/DC逆變器104、DC/AC逆變器105。該模式下，為保證微網的可靠、穩定運行，需要配置大容量的傳統電源以維持微網的電壓和頻率穩定。此時，間歇式可再生能源發電單元不參與微網的電壓和頻率的調節，其總發電容量比例在微網中受到較大限制。

基于第一種微網模式，為提高間歇式可再生能源發電單元在微網中的發電容量比例，德國專利申請DE?10?2005?023?290?A1提出一種雙向蓄電池逆變器(以下稱為雙向變流器)的拓撲和控制方案，該專利申請由德國的SMA公司擁有。根據該專利申請，微網可以由雙向變流器與常規發電單元(如柴油發電機組、小水電機組)并聯運行組成，即為圖2所示的第二種微網模式。該模式由蓄電池組和雙向變流器作為微網中的一個能量調節環節，參與微網有功功率的平衡控制，通過對微網有功功率的調節來提高間歇式可再生能源發電單元在微網中的接入比例，并同時保證微網運行的穩定性。圖2的組成結構與圖1類似，不同之處在于，圖2中的微網還包括：一個或多個蓄電池支路，即為蓄電池支路1到蓄電池支路n，其中n的取值可根據實際需要進行設置，此處不特別限定。進一步地，每個蓄電池支路包括：蓄電池209、雙向DC/AC逆變器210。但是，目前來說，雙向變流器可用產品的功率等級有限，且由于技術原因，多組雙向變流器并聯運行的數量也受到較大限制，因此這種微網模式的系統容量有較大限制。進一步地，這種微網模式中，雙向變流器是通過被動的有功功率調節來實現系統調頻，在功率控制上具有滯后性，而且雙向變流器對無功功率的調節作用有限，所以該微網模式無法從根本上解決間歇式能源發電單元在微網中的接入比例問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種電網中的發電單元驅動器、發電單元以及能量輸出設備，在利用間歇式能源時能夠對電網供電的穩定起到更好的作用。為達到上述目的，本發明各實施例提供的技術方案包括：

一種電網中的發電單元驅動器，包括：

驅動控制器，用于根據獲取到的第一控制信號和第二控制信號生成驅動信號；