[發(fā)明專利]一種采用儲能變流器實現(xiàn)被動離網(wǎng)無縫切換控制方法

有效

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• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN103023132A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李官軍;胡金杭;陶以彬;楊波;俞斌;桑丙玉;馮鑫振
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及儲能變流控制技術(shù)，具體涉及一種采用儲能變流器實現(xiàn)被動離網(wǎng)無縫切換控制方法。

背景技術(shù)

儲能技術(shù)的應(yīng)用是堅強智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分，可以有效地實現(xiàn)需求側(cè)管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，可以提高電力設(shè)備運行效率、降低供電成本，還可以作為促進(jìn)可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、補償負(fù)荷波動的一種手段。

儲能裝置主要實現(xiàn)能量的儲存、釋放或快速功率交換。電網(wǎng)接入裝置實現(xiàn)儲能裝置與電網(wǎng)之間的能量雙向傳遞與轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)電力調(diào)峰、能源優(yōu)化、提高供電可靠性和電力系統(tǒng)穩(wěn)定性等功能。儲能系統(tǒng)的容量范圍比較寬，從幾十千瓦到幾百兆瓦；放電時間跨度大，從毫秒級到小時級；應(yīng)用范圍廣，貫穿整個發(fā)電、輸電、配電、用電系統(tǒng)；大規(guī)模電力儲能技術(shù)的研究和應(yīng)用才剛起步，是一個全新的課題，也是國內(nèi)外研究的一個熱點領(lǐng)域。

儲能技術(shù)主要的應(yīng)用方向有：1)風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電互補系統(tǒng)組成的局域網(wǎng)，用于偏遠(yuǎn)地區(qū)供電、工廠及辦公樓供電；2)通信系統(tǒng)中作為不間斷電源和應(yīng)急電能系統(tǒng)；3)風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)電能質(zhì)量調(diào)整；4)作為大規(guī)模電力存儲和負(fù)荷調(diào)峰手段；5)電動汽車儲能裝置；6)作為國家重要部門的大型后備電源等。

在微網(wǎng)系統(tǒng)中，儲能變流器運行工況分并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種。要確保微網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷實現(xiàn)不間斷可靠供電，儲能變流器就必須具備進(jìn)入離網(wǎng)時無縫切換功能，離網(wǎng)切換分為主動離網(wǎng)（計劃性離網(wǎng)）與被動離網(wǎng)（非計劃性離網(wǎng)），在預(yù)知電網(wǎng)停電的情況下，主動離網(wǎng)能滿足無縫切換要求，但實際運行中，電網(wǎng)往往出現(xiàn)突發(fā)的停電與故障，此時只能采用被動離網(wǎng)才能確保微網(wǎng)內(nèi)電壓、頻率連續(xù)穩(wěn)定。目前，主動離網(wǎng)功能在國內(nèi)多家儲能變流器廠商已經(jīng)實現(xiàn)，但是被動離網(wǎng)無縫切換控制技術(shù)還未見公開研究成果。因此，安全可靠的被動離網(wǎng)功能是儲能變流器控制技術(shù)一個難點。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種采用儲能變流器實現(xiàn)被動離網(wǎng)無縫切換控制方法，該控制方法解決了如何準(zhǔn)確判斷出主網(wǎng)與微網(wǎng)分開的時刻，捕捉該時刻電網(wǎng)電壓、相位，實現(xiàn)主網(wǎng)與微網(wǎng)之間無縫斷開的問題。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種采用儲能變流器實現(xiàn)被動離網(wǎng)無縫切換控制方法，所述方法用的系統(tǒng)為微電網(wǎng)系統(tǒng)，包括380V母線、并網(wǎng)開關(guān)QF1、開關(guān)QF2、QF3、QF4和QF5、儲能系統(tǒng)、分布式電源以及負(fù)荷；

所述并網(wǎng)開關(guān)QF1接入電網(wǎng)；所述并網(wǎng)開關(guān)QF1通過380V母線分別與開關(guān)QF2、QF3、QF4以及QF5連接；所述開關(guān)QF2與電機連接；所述開關(guān)QF3與負(fù)荷連接；所述開關(guān)QF4與分布式電源連接；所述開關(guān)QF5與儲能系統(tǒng)連接；

其改進(jìn)之處在于，所述方法包括下述步驟：

（1）確定儲能系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS處于并網(wǎng)狀態(tài)；

（2）記錄第N次電網(wǎng)三相線電壓采樣值；N為自然數(shù)；

（3）確定第N次電網(wǎng)三相線電壓采樣值與第N-M次電網(wǎng)三相線電壓采樣值之間差值；（M為一個周波內(nèi)采樣次數(shù)）

（4）判斷電網(wǎng)三相中任一相涉及的步驟（3）中差值是否大于額定線電壓最大值的15%；

（5）當(dāng)計數(shù)器K（記錄連續(xù)滿足步驟(4)的次數(shù)）大于或者等于3，被動離網(wǎng)標(biāo)志位置位；

（6）當(dāng)被動離網(wǎng)標(biāo)志位置位時，儲能系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS進(jìn)入離網(wǎng)狀態(tài)。

其中，所述步驟（4）中，若差值大于額定線電壓最大值的15%，則記錄當(dāng)前電網(wǎng)相位值θ_N與電壓有效值U_N，同時被動離網(wǎng)標(biāo)志位計數(shù)器K加1；若差值小于額定線電壓最大值的15%，則被動離網(wǎng)標(biāo)志位計數(shù)器K清零。

其中，所述步驟（5）中，若被動離網(wǎng)標(biāo)志位計數(shù)器K小于3，則返回步驟（2）；若被動離網(wǎng)標(biāo)志位計數(shù)器K大于或者等于3，則啟動被動離網(wǎng)，并以θ_N-2為初始相位，以U_N-2為初始電壓有效值，進(jìn)行定電壓定功率V/F控制，同時進(jìn)行步驟（6）。

其中，所述負(fù)荷采用電阻可調(diào)負(fù)載；所述分布式電源包括光伏并網(wǎng)逆變器和直流源；所述儲能系統(tǒng)包括依次連接的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和電池；所述能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括儲能變流器。

其中，所述儲能系統(tǒng)的運行模式包括并網(wǎng)模式、離網(wǎng)模式、同期并網(wǎng)模式和被動離網(wǎng)模式；所述同期并網(wǎng)指的是離網(wǎng)模式轉(zhuǎn)換至并網(wǎng)模式；所述被動離網(wǎng)指的是并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)換至離網(wǎng)模式。

其中，在并網(wǎng)模式下，采用有功功率和無功功率控制，即P-Q控制；該模式下，儲能系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)需求進(jìn)行有功、無功控制。