[發(fā)明專利]微電網(wǎng)及其不間斷并網(wǎng)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110442580.6
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN103178540A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 褚洪濤;王成;符太剛;楊向陽
• 申請（專利權(quán)）人: 新奧科技發(fā)展有限公司;新奧能源服務(wù)有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種微電網(wǎng)，特別涉及到可以不間斷運(yùn)行的與市電并網(wǎng)的微電網(wǎng)及其并網(wǎng)方法。

背景技術(shù)

目前，通過市政電網(wǎng)提供電力資源的市電通常是380V、50Hz的交流電。微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲能裝置、負(fù)載、監(jiān)控和保護(hù)裝置構(gòu)成的能源網(wǎng)絡(luò)。微電網(wǎng)通常是低壓電網(wǎng)，既可以與市電聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，也可在市電故障時或需要時與市電斷開而單獨(dú)運(yùn)行，從而保證不間斷供電。因此，微電網(wǎng)通常是能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的獨(dú)立系統(tǒng)。

微電網(wǎng)中的分布式電源通常包括光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、發(fā)電機(jī)、儲電單元等。這種分布式電源是相對于傳統(tǒng)集中供電而言，國際分布式能源聯(lián)盟WADE對“分布式能源”定義：由發(fā)電系統(tǒng)組成，這些系統(tǒng)能夠在消費(fèi)地點(diǎn)或很近的地方發(fā)電，比如光伏，儲能，甚至燃?xì)獍l(fā)電機(jī)等。但是發(fā)電機(jī)與分布式電源的主要區(qū)別在于發(fā)電機(jī)可以長期供電。

在需要將微電網(wǎng)并入市電網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時，需要用到微電網(wǎng)并網(wǎng)技術(shù)。另外，在不需要將微電網(wǎng)并入市電網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時，例如在市電中斷的情況下，微電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)可以單獨(dú)帶負(fù)載運(yùn)行，這種情況稱為微電網(wǎng)的孤網(wǎng)。另外，發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)是指通過發(fā)電機(jī)出口開關(guān)的合閘，把發(fā)電機(jī)與微電網(wǎng)連接起來，將電能輸送到微電網(wǎng)的負(fù)載中。

圖1顯示了微電網(wǎng)的并網(wǎng)和孤網(wǎng)切換示意圖。

如圖1所示，微電網(wǎng)分為并網(wǎng)和孤網(wǎng)兩個狀態(tài)。在并網(wǎng)轉(zhuǎn)向孤網(wǎng)時瞬間，市電斷開，微電網(wǎng)內(nèi)的原來的分布式電源作為電源向負(fù)責(zé)供電。因此微電網(wǎng)在孤網(wǎng)時可能由發(fā)電機(jī)供電，也有可能由其他分布式電源供電。其他分布式電源的特點(diǎn)是可作為短時供電，如光伏發(fā)電受光照和時間限制，儲能受容量限制等。

在孤網(wǎng)時，為實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)供電的安全和穩(wěn)定，為實(shí)現(xiàn)無間斷并網(wǎng)，微電網(wǎng)的主電源必須為發(fā)電機(jī)。因此在其他分布式電源作為主電源的情況下，必須啟動發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，將發(fā)電機(jī)作為微電網(wǎng)的主電源。

在孤網(wǎng)模式下，發(fā)電機(jī)直接對負(fù)載供電，發(fā)電機(jī)可以不參照外部條件而直接輸出設(shè)定的電壓、頻率和相角。并且，發(fā)電機(jī)對輸出的頻率、電壓、相角進(jìn)行小幅調(diào)整對負(fù)載影響不大。

在并網(wǎng)模式下，由于市電提供的電壓、頻率和相角與發(fā)電機(jī)輸出的不同，如果直接將發(fā)電機(jī)輸出連接到市電網(wǎng)絡(luò)，則會發(fā)生相間短路，造成設(shè)備損壞。因此，在切換到并網(wǎng)模式之前，發(fā)電機(jī)需要在啟動前將自身的頻率、相角調(diào)節(jié)到與市電一致。

在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)需要可能會經(jīng)常將微電網(wǎng)與大電網(wǎng)并網(wǎng)和斷開，因而微電網(wǎng)會頻繁在并網(wǎng)、孤網(wǎng)這兩種狀態(tài)之間切換。這種切換過程中，微電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)可能會出現(xiàn)間斷、停止運(yùn)行等異常情況，嚴(yán)重時會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)停機(jī)和微電網(wǎng)斷網(wǎng)，然后需要花費(fèi)大量的人力物力進(jìn)行維修和恢復(fù)，這大大降低了微電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。

因此，需要一種新的技術(shù)，能夠解決由微電網(wǎng)由孤網(wǎng)向并網(wǎng)的切換過程中發(fā)電機(jī)不間斷運(yùn)行的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種微電網(wǎng)及其不間斷并網(wǎng)的方法。根據(jù)本發(fā)明，可以解決發(fā)電機(jī)在微電網(wǎng)由孤網(wǎng)向并網(wǎng)的切換過程中的不間斷運(yùn)行問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種微電網(wǎng)，該微電網(wǎng)包括發(fā)電機(jī)、分布式電源和負(fù)載，以及控制發(fā)電機(jī)與微電網(wǎng)的接通和斷開的發(fā)電機(jī)出口開關(guān)，還包括：第一檢測單元，設(shè)置在發(fā)電機(jī)連接到微電網(wǎng)的進(jìn)線側(cè)，用于檢測微電網(wǎng)主干線的電氣參數(shù)；微電網(wǎng)接口開關(guān)，設(shè)置在微電網(wǎng)與市電的連接處，用于控制微電網(wǎng)與市電的接通和斷開；第二檢測單元，設(shè)置在市電接入到微電網(wǎng)的進(jìn)線側(cè)，用于檢測市電的電氣參數(shù)；當(dāng)微電網(wǎng)接入到市電時，發(fā)電機(jī)基于第二檢測單元檢測的市電電氣參數(shù)將其自身的電氣參數(shù)調(diào)整為與市電電氣參數(shù)相同之后再接通微電網(wǎng)接口開關(guān)。

所述微電網(wǎng)還包括并網(wǎng)控制單元，該并網(wǎng)控制單元分別連接到第一和第二檢測單元、發(fā)電機(jī)出口開關(guān)、微電網(wǎng)接口開關(guān)和發(fā)電機(jī)，用于分別從第一和第二檢測單元接收數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)發(fā)送給發(fā)電機(jī)以使發(fā)電機(jī)對自身的電氣參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以及從發(fā)電機(jī)接收發(fā)電機(jī)的電氣參數(shù)，并據(jù)此控制發(fā)電機(jī)出口開關(guān)和微電網(wǎng)接口開關(guān)的接通和斷開。

其中，所述并網(wǎng)控制單元選擇性的與第一檢測單元或第二檢測單元接通。

其中，當(dāng)所述微電網(wǎng)接入到市電時，所述并網(wǎng)控制單元接通到第二檢測單元，從第二檢測單元接收市電的電氣參數(shù)并將其發(fā)送到發(fā)電機(jī)；當(dāng)發(fā)電機(jī)的電氣參數(shù)調(diào)整到與市電的電氣參數(shù)的相同時，并網(wǎng)控制單元控制微電網(wǎng)接口開關(guān)接通。

其中，當(dāng)發(fā)電機(jī)啟動時，如果微電網(wǎng)已經(jīng)接入到市電，所述并網(wǎng)控制單元接通到第一檢測單元，從第一檢測單元接收微電網(wǎng)側(cè)的電氣參數(shù)并將其發(fā)送到發(fā)電機(jī)；當(dāng)發(fā)電機(jī)的電氣參數(shù)調(diào)整到與微電網(wǎng)側(cè)的電氣參數(shù)的相同時，并網(wǎng)控制單元控制發(fā)電機(jī)出口開關(guān)接通。