[發(fā)明專利]一種風(fēng)/光/儲(chǔ)系統(tǒng)的物理建模系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110351891.1
• 申請日: 2011-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN102437571A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷金勇;李戰(zhàn)鷹;吳俊陽;伍少成;丁澤俊;張興;郝木凱
• 申請（專利權(quán)）人: 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司;合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00;H02J3/38;H02J3/28
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子變流技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合的風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)/光/儲(chǔ)系統(tǒng)的物理建模系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

分布式電源及儲(chǔ)能裝置等新能源設(shè)備大量接入，是“低碳”經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式下配網(wǎng)發(fā)展的必然之路，我國配電網(wǎng)建設(shè)相對落后，配網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)程與其需求相比存在較大的差距。當(dāng)前的配電網(wǎng)絡(luò)，無論在一次結(jié)構(gòu)還是二次監(jiān)控等方面，對上述新能源設(shè)備的接入還缺乏系統(tǒng)的考慮，基本不具備相關(guān)技術(shù)條件或缺少技術(shù)手段全面評估上述新設(shè)備大規(guī)模接入對電網(wǎng)的影響。為此，有必要盡快體系化地開展新能源設(shè)備仿真技術(shù)研究，為解決未來配電網(wǎng)的發(fā)展提供技術(shù)支撐系統(tǒng)。?

新能源系統(tǒng)建模技術(shù)在基于DIgSILENT、EMTDC等軟件系統(tǒng)上進(jìn)行建模的方法已經(jīng)比較成熟。中國專利CN2723723公布了風(fēng)、光、柴互補(bǔ)系統(tǒng)控制逆變一體機(jī)。該發(fā)明采用可充電蓄電池作為儲(chǔ)能裝置的風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)，光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能通過最大功率跟蹤后，經(jīng)過蓄電池充電控制回路給蓄電池充電，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能通過整流以后經(jīng)過蓄電池充電控制回路給蓄電池充電，蓄電池充電控制回路根據(jù)預(yù)設(shè)的電池溫度不斷調(diào)整充電的截止電壓。蓄電池和直流母線連接，蓄電池通過逆變器給負(fù)載提供交流電力，當(dāng)直流母線電壓低于預(yù)設(shè)值時(shí)，啟動(dòng)柴油機(jī)備用電源，這時(shí)逆變器處于整流工作模式，柴油機(jī)的一部分電力通過整流以后給蓄電池充電，當(dāng)母線電壓恢復(fù)到預(yù)設(shè)值后，切斷備用電源，逆變器處于逆變工作狀態(tài)，由蓄電池向負(fù)載供電。系統(tǒng)的運(yùn)行情況由中央處理單元進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測和控制。在日本專利2002-325368公布的風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)電池充電裝置中，為了給蓄電池充放電，該專利提出了利用超級電容器作為儲(chǔ)能裝置的設(shè)計(jì)方法。風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電通過不控整流裝置給超級電容器組充電，超級電容器組通過DC/DC降壓變換器給蓄電池負(fù)載充電，該發(fā)明中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電的輸出量是不可控的，不能進(jìn)行最大功率跟蹤。中國專利CN101286655公布了基于超級電容器儲(chǔ)能的風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電互補(bǔ)供電系統(tǒng)；該發(fā)明用于風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)的超級電容器儲(chǔ)能裝置，提出因風(fēng)光條件的改變而導(dǎo)致母線電壓波動(dòng)提供功率緩沖，以維持母線電壓穩(wěn)定，并可以在系統(tǒng)發(fā)電不足或出現(xiàn)故障情況下提供短時(shí)能量支撐，以保障移動(dòng)油機(jī)或其他外部供電系統(tǒng)順利啟動(dòng)供電。?

以上幾項(xiàng)發(fā)明在構(gòu)建風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)方面各有特點(diǎn)，但主要體現(xiàn)在儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能介質(zhì)和充放電控制方面的方法不同，共同的不足是無法用其發(fā)明的系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室靈活的模擬各種狀態(tài)開展新設(shè)備大規(guī)模接入對電網(wǎng)的各種研究。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是通過對光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能設(shè)備等模塊的建模方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，構(gòu)建貼近實(shí)際的風(fēng)光儲(chǔ)物理模擬系統(tǒng)，研究多類型新能源系統(tǒng)物理模擬集成技術(shù)，為風(fēng)/光/儲(chǔ)設(shè)備端口特性的研究、技術(shù)規(guī)范的制定等提供仿真研究系統(tǒng)，為深入研究新能源接入對系統(tǒng)的影響提供技術(shù)支持。?

本發(fā)明提供一種風(fēng)/光/儲(chǔ)系統(tǒng)的物理建模系統(tǒng)，包括：?

風(fēng)力發(fā)電模擬模塊，該模塊用于模擬風(fēng)電場發(fā)出功率潮流；

光伏發(fā)電模擬模塊，該模塊用于模擬光伏電站發(fā)出功率潮流；

儲(chǔ)能模擬模塊，該模塊用于平抑配電網(wǎng)系統(tǒng)電壓或頻率波動(dòng)；

模擬配電網(wǎng)絡(luò)模塊，該模塊用以模擬實(shí)際配電網(wǎng)絡(luò)；

上層管理模塊，該模塊用于實(shí)現(xiàn)能量調(diào)度及監(jiān)控；即上層管理模塊預(yù)測風(fēng)電場發(fā)電功率和太陽能電池組件發(fā)電功率，并將功率曲線下發(fā)給風(fēng)力發(fā)電模擬模塊和光伏發(fā)電模擬模塊；上層管理模塊還檢測模擬配電網(wǎng)絡(luò)模塊的電壓、頻率和功率，對儲(chǔ)能系統(tǒng)模擬系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度。

所述風(fēng)力發(fā)電模擬模塊包括第一DC/AC逆變器、第一升壓變壓器、第一不控整流直流電源和風(fēng)力發(fā)電模擬系統(tǒng)控制系統(tǒng)；?

第一不控整流直流電源給第一DC/AC逆變器提供直流電，經(jīng)第一DC/AC逆變器輸出的交流電通過第一升壓變壓器升壓，風(fēng)力發(fā)電模擬系統(tǒng)控制系統(tǒng)控制第一DC/AC逆變器的功率輸出。

其中第一不控整流直流電源為第一DC/AC逆變器提供穩(wěn)定的直流側(cè)電壓；第一DC/AC逆變器單向輸出110V交流電壓，輸出功率波動(dòng)曲線由上層管理模塊根據(jù)氣象條件預(yù)測值大小指令給定；風(fēng)力發(fā)電模擬系統(tǒng)控制系統(tǒng)根據(jù)上層管理模塊的指令，對逆變器輸出的有功和無功功率進(jìn)行獨(dú)立控制，使其嚴(yán)格按照風(fēng)電場發(fā)電功率曲線進(jìn)行調(diào)節(jié)；第一升壓變壓器在模塊中起隔離和升壓作用，第一升壓變壓器輸出電壓并入配電網(wǎng)，從而模擬風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電特性。?

所述光伏發(fā)電模擬模塊包括第二DC/AC逆變器、第二升壓變壓器、第二不控整流直流電源和光伏發(fā)電模擬系統(tǒng)控制系統(tǒng)；?