[發明專利]一種直流微網系統及其控制方法

無效

• 申請號: 201310119015.5
• 申請日: 2013-04-08
• 公開（公告）號: CN103236712A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 鄧玲慧;王志新;鄒建龍
• 申請（專利權）人: 嘉興清源電氣科技有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/28
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所 33209
• 代理人: 陳紅

技術領域

本發明涉及一種直流微網系統及其控制方法，主要適用于連接分布式電源的風光儲及市電多能互補的直流微網系統。

背景技術

近年來，隨著全球資源環境壓力的不斷增大，智能電網已成為電力業界的熱門話題，被認為是改變未來電力系統面貌的電網發展模式。

微網系統是一種獨立性很強的分散型電源網絡，是智能電網的基礎。該系統是由太陽能光伏發電、風力發電、生物質發電、燃氣發電或柴油發電、燃料電池、蓄電池組等任意組合起來，再加入計量和控制裝置，自成系統，獨立于大電網或間歇與大電網連接，不需要長距離電纜和架空鐵塔等大型設備，投資省。不需要大規模投資，也解決了遠距離運輸大型設備的高成本問題，尤其是大型發電設備運往島嶼和山區的困難。由于其具有自我調衡功能，因此能夠把可再生能源發電對大電網的擾動減少到最低程度，還能改善家庭太陽能發電系統從發電、用電到蓄電的效率，解決無法實施大型火力或核能發電的小國、島國、窮困地區日常用電的困難。

與交流微電網相比，直流微電網擁有其獨特的優點。首先，直流微電源如光伏發電和燃料電池，可以直接將發出的直流電能注入電網中，而不同步的交流微電源則可以通過AC/DC?整流器連接在直流微電網中，而不需要考慮頻率和電壓相位的問題；其次，直流微電網減少了由無功功率引起的線路損耗且克服了自然功率的限制；再者，電網可以直接將功率輸送給變流裝置，而省去了傳統電網中由交流轉換成直流時引起的備用損耗。

直流微電網的電壓穩定可以定義為：當系統受到干擾時，將直流母線電壓保持在波動不超過額定值的±5?%的能力。在直流微電網中，系統中不考慮無功功率的流動，電壓成為了反映系統功率平衡的唯一指標，控制直流微電網中的電壓穩定，就可以控制微電網穩定運行。如果發生電壓失穩，很可能引起保護動作或甩負荷，甚至還會危及大電網的正常運行。因此，必須對微電網中的變流裝置進行有效的控制，尤其是分布式電源側的DC/DC模塊和AC/DC整流器，使直流母線電壓保持在穩定運行的水平，從而減少微電網對大電網的擾動作用，更好地支撐交流配電網。

目前，國際上對微網的定義沒有統一的標準。美國電氣可靠性技術措施解決方案聯合會（CERTS）對微網的定義如下：微網是一種由負荷和微型電源共同組成的系統，它可同時提供電能和熱量；微網內部的電源主要是由電力電子裝置負責能量轉換，并提供必須的控制；微網相對于外部大電網表現為單一的可控單元，同時滿足用戶對電能質量和供電可靠性、安全性的要求。

在微網的這種結構下，多個分布式電源局部就地向重要負荷提供電能和電壓支撐，這在很大程度上減少了直接從大電網買電和電力線傳輸的負擔，并可增強重要負荷抵御來自主網故障的能力。此外，在大電網發生故障或電能質量不符合系統標準的情況下，微網可以以孤網模式進行獨立運行，保證微網自身和大電網的正常運行，從而提高供電可靠性和安全性。因此，孤網運行是微網最重要的能力。從大電網的角度看，微網如同電網中的發電機或負荷，是一個模塊化整體單元。另一方面，從用戶側看，微網是一個自治運行的電力系統，它可以滿足不同用戶對電能質量和可靠性的要求。

對現有技術的公開文獻檢索發現，中國專利申請號201010613491.9，公開日：2011.04.20，該技術公開了一種基于直流配電的微網系統。但是該技術只設計了直流配電系統的總體框架，并未提出相應具體的直流保護及解決方案。其次，現有技術的微網拓撲結構還存在以下不足：

1.?當微網分布式電源為燃機系統時，燃機基于傳統發電機，通過消耗石油化工品（特例為柴油），可以在數百小時內穩定運行。由于燃機系統下電能無法儲存，所以無法實現作為微網的控制功能之一的削峰填谷。其次，由于燃機慣性較大，無法實現秒級的聯絡線功率平滑控制目標。

2.?當微網分布式電源為儲能系統時，由于儲能系統電量有限，所以在大電網發生故障后無法實現長時間（如數十小時）的孤島運行。

3.?現有技術無法在微網內部同時實現兆瓦級風電機組和太陽能光伏發電裝置的合理配置與應用。

發明內容