[發明專利]一種微網由離網向并網無縫切換的方法

無效

• 申請號: 201310594628.4
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103595072A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 柳勁松;時珊珊;惲崢;周健;楊心剛;徐琴;劉舒
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;華東電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 侯佳猷

技術領域

本發明涉及微網技術領域，具體涉及一種微網由離網向并網無縫切換的方法。

背景技術

隨著分布式發電和現代電力系統的發展，微網作為一種新型的配電解決方案而被提出，它不僅能提高供電質量和可靠性，而且可以減輕能源和環境壓力，因此贏得了越來越廣泛的重視。微網作為分布式發電的高級結構形式，可以將多種分布式電源、負荷、儲能有效地組織起來，既可以與外部大電網并網運行，也可以離網運行，其供電安全性和可靠性較高。隨著風電、太陽能光伏等可再生能源分布式發電的快速發展，包含風電和光伏的可再生能源微網具有良好的應用前景。

與傳統電網不同，微網的系統慣性小，風電與光伏受自然條件的影響，輸出功率具有間歇性和隨機性的特點，隨著這類分布式電源接入比例的不斷增加，給系統的運行穩定性及供電可靠性帶來一定的負面影響。目前，微網主要工作在并網或離網兩種運行模式下，微網在離網運行時，一般由輸出功率穩定且容量較大的電源擔負組網電源，建立并維持系統的電壓與頻率。微型燃氣輪機、柴油發電機組、儲能等均可作為組網電源。與前兩者相比，儲能在擔任組網電源時，控制上更為靈活、便捷，在微網中配置一定容量的儲能，通過靈活快速調整有功/無功功率的吞吐，可以在一定程度上抑制間歇式電源的波動性和難以預測性，實現微網離網或并網運行的穩定與可靠。

微網在不同的運行模式下其內部變換器的控制方式不同，如何在兩種模式間實現無縫切換，使得微網的運行模式切換對負載及電網的擾動最小，是實現分布式能源利用率最大化的關鍵控制技術。微網與大電網之間的無縫切換，可以保證微網內重要負荷的供電可靠性，對大電網的安全穩定運行也具有重要的作用，已經作為微網的重要技術特征引起了廣泛的重視。國內外學者對單個變換器的無縫切換技術已進行了相應研究，提出了多種解決方案，但存在以下缺點和不足：微網在離網/并網的切換過程中或達到穩態后，其電壓波形質量均不夠理想；僅適用于單個分布式電源，未關注包含多個變換器微網的切換問題，不適用于微網中復雜的組網控制策略等，許多實際問題尚待解決。

限于目前的技術水平，目前國內乃至國際上的各個微網示范工程，對于含多種微源的微網與大電網間的切換，采取的基本均為有縫切換方案。有縫切換在整個運行過程中，會出現兩次短時停電，工作效率低，而且影響電網供電的可靠性。

發明內容

本發明的目的是提供一種微網由離網向并網無縫切換的方法，該方法在大電網恢復正常后，在檢測到并網開關兩側電壓的相位和幅值相等時，合上并網開關，然后再將微網內的逆變器切換至主電網運行，由大電網帶可調負載運行，供電可靠性高，在外部電網故障時，仍可以維持微網內負荷不斷電，用以解決現有技術中，微網離網/并網切換時，由于有短時斷電的情況，供電可靠性差的問題。

為實現上述目的，本發明的方案是：一種微網由離網向并網無縫切換的方法，該微網是一個包括小型風力發電系統、多種光伏發電系統和儲能系統的綜合性微網，所述儲能系統、光伏發電系統和風力發電系統通過對應的母線開關連接主母線和試驗母線，試驗母線上連接有可調試驗負載，所述微網采用主從控制策略，所述無縫切換方法包括如下步驟：

（1）當外部大電網發生故障時，關斷并網開關，雙向逆變器、風機逆變器和光伏逆變器并入試驗母線運行，由微網獨立帶可調負載工作，微網處于離網運行模式；

（2）當外部大電網恢復正常后，若主電源控制器檢測到大電網電壓正常，則以當前大電網電壓作為主電源控制器的輸出電壓參考值，不斷調整主電源控制器的輸出電壓；

（3）當主電源控制器檢測到主電源控制器的輸出電壓與大電網電壓的相位和幅值相等后，合上并網開關，雙向逆變器、風機逆變器和光伏逆變器切換至主母線運行，由外部大電網帶負載工作，同時主電源控制器由電壓控制切換至電流控制，從電源始終運行在電流控制模式下，完成微網從離網到并網的無縫切換。

所述試驗母線的一端連接有第一母聯電纜，所述主母線的一端連接有第二母聯電纜，所述試驗母線和主母線的另一端通過并網開關連接大電網，所述第一母聯電纜和第二母聯電纜均通過一個母線開關連接儲能系統、光伏發電系統和風力發電系統。

所述光伏發電系統包括單晶硅、多晶硅、薄膜式和聚光式多種形式的太陽能光伏。