[發明專利]一種基于多元復合儲能的微網系統協調控制方法

有效

• 申請號: 201410262204.2
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104022528A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 李建林;房凱;徐少華;惠東
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/28
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及一種微網系統控制方法，具體講涉及一種基于多元復合儲能的微網系統協調控制方法。

背景技術

隨著工業化、城鎮化加速發展和經濟全球化不斷深入，能源越來越受到全社會的廣泛關注，能源安全、環境保護和應對氣候變化的要求日益嚴峻和突出，。優化能源結構，實行能源多元化、清潔化發展，大力改善和調整能源結構，有效保證能源供給，已是刻不容緩、迫在眉睫。積極尋求和大力發展可再生能源發電和新能源發電，具有非常深遠的現實意義和歷史意義。在此背景下，以太陽能為主的微網技術近年來得到了較快發展，而且在未來很長時間內都將處于快速發展期。以分布式發電為基礎組建的微電網在結構和運行控制上更為靈活多樣，而且靠近負荷側，也成為重要的可再生能源利用形式。然而，太陽能等可再生能源受自然條件的影響很大，發電功率具有間歇性和隨機性的特點，與傳統的火電或水電相比，電源在發電出力平穩性、容量可信度方面存在較多問題。并且，相關的研究表明，微網在結構和運行機理上與傳統電網有較大不同，傳統電網具有較大的機械慣性和擾動抵抗能力，小擾動下具有良好的運行穩定性。而微網的微源大多以逆變器、小容量同步發電機或異步發電機作為并網接口，系統慣性很小，對擾動作用的動態性能和穩定性差。風電和光伏輸出功率的間歇性和隨機性變化，負荷的隨機投切與三相不平衡、離網和并網過程等會導致微網電壓和頻率發生閃變和波動，運行穩定性降低，甚至失穩。

在微網中配置儲能，通過特定的控制策略，可以提高系統在擾動作用下的動態性能和應對動態沖擊的能力，實現瞬時能量平衡，進而提高運行穩定性，改善電能質量，其效果相當于增加系統的慣性。近年來，已開始探索將儲能應用于風電和光伏等可再生發電系統，通過對蓄電池和飛輪儲能的控制，以提高分布式發電系統輸出功率的穩定性，減少電壓波動。分布式的可再生能源發電很難作為獨立電源，需要配置柴油機和蓄電池等作為備用或補償，或者直接接入電網，以電網作為能量支撐。隨著分布式可再生能源發電的快速發展及其并網滲透率提高，給電網帶來了越來越多的穩定性和電能質量問題，制約了可再生能源的進一步發展，因此，儲能技術在微網中的應用就顯得更為重要。

電池類儲能自損耗小，儲能時間長，但循環壽命小，響應速度慢，只能作為負荷調節或緊急備用電源。飛輪、超級電容器、超導磁儲能響應速度快，輸出功率大，但儲能過程中自損耗較大，不適用于長時間儲能。按當前的技術水平，飛輪、超級電容器、超導磁儲能的成本均較高，要實現大容量在技術上也有一定的困難，一般僅適用于微網中的動態功率補償以平滑功率、穩定電壓或作為短時間的緊急備用電源。為滿足微網的技術需求，微網中的多元復合儲能應以能實現大容量的電池類儲能為基礎，并配合具有快速響應特性的飛輪儲能、超導磁儲能或超級電容器。

多元復合儲能尚未能在微網中得到普遍應用，而是否采用多元復合儲能與微網中的負荷特性和電源特性有關。如果微網中同時含有對供電可靠性要求很高的敏感負荷和輸出功率波動性很大的新能源，多元復合儲能技術就會成為必要。在微網中同時應用具有大容量儲能特性和具有快速功率響應特性的多種儲能技術時，由于不同儲能形式對應不同需求，其可獨立控制。但是，如果多種儲能方式能實現協調控制，將可使微網獲得更好的技術性能和更高的經濟指標。這是因為雖然電池類儲能對于響應系統動態特性幾乎是無能為力，但飛輪、超導磁儲能、超級電容器可以在一定程度上實現負荷調節，充當緊急電源。多種儲能的協調控制可優化系統結構、降低設備冗余度，提高反應能力。

從以上技術發展現狀看，基于多元復合儲能的微網將會成為微網的未來一個主要存在形式之一。由于微網在結構和運行方式上靈活多變，多元復合儲能應用于微網還存在著一系列的基礎理論和關鍵技術問題，包括儲能的作用機理、規劃和控制方法等，亟需系統的研究、開發、示范和評估。微網具有并網和孤島兩種典型運行模式，本發明提供了一種基于多元復合儲能的微網系統協調控制方法，以充分發揮多元復合儲能的控制柔性，在微網并網運行、孤島運行，以及兩種運行模式的切換過程中發揮重要的作用。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種基于多元復合儲能的微網系統協調控制方法。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

一種基于多元復合儲能的微網系統協調控制方法，所述微網系統包括：電池儲能單元、分布式發電單元、柴油發電機、雙向DC/DC變換器、濾波器、負載、隔離變壓器和電網電路；其特征在于，所述方法包括：

添加飛輪儲能單元平抑電壓輸出波動；