[發明專利]一種含有電池儲能和發電機的微網架構和控制方法

在審

• 申請號: 201810425610.4
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108347067A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 曾繁鵬;方壯志;季忠輝;張晉;閔衛東;余運俊
• 申請（專利權）人: 江蘇林洋能源股份有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 劉暢;夏平

本發明公開了一種含有電池儲能和發電機的微網架構。該微網架構可以在外電網發生故障或電能質量降低時，系統可以快速進入微網的孤島運行。通過降低微網內部的可控負荷，利用儲能可以快速啟動的特點，支撐關鍵負荷的功率需求。同時，啟動發電機提供更為長久的電力供應，該系統采用兩級系統，將發電機通過可控變流器連接到主變流器的直流側和電池的變流器的直流側，控制系統采用模塊化設計，保證了系統的經濟性、及時性和安全性，同時由于不同模塊可以根據實際應用現場靈活組合，可以適應多種應用場景，解決了微網定制化的問題。

技術領域

本發明設計一種微網的架構和控制方法，具體是一種用于同時擁有電池儲能、分布式光伏發電、發電機的微網系統，用于調節微網的潮流，用于在外電網失電后微網進入孤島運行時的控制，提高了傳統微網控制系統的靈活性和經濟型，同時也提高了傳統微網控制系統的安全性。

背景技術

隨著信息技術的發展，加快了能源的自動化。但是能源消耗還是以傳統能源消耗為主，如石油、天然氣、煤炭等，這些不可再生能源。而地球上存在的大量可再生能源，例如：太陽能、風能、潮汐能、水能、地熱能、生物質等能源可以利用。這些能源的利用被越來越多的國家所重視，特別是分布式能源的利用。歐盟、日本、美國等國也相繼制定了長期發展規劃，提高可再生能源的利用效率和占能源消納中的比例。我國也制定的發展規劃，并吸頂了《中華人民共和國可再生能源法》，公布了有力促進我國可再生能源的開發和利用，對于改善能源結構、保護環境，實現社會經濟的可持續發展具有積極意義。

可再生能源利用方式可以分為兩類：集中式電站和分布式電站形式。分布式電站是指靠近負荷的分布式電源，可以充分利用分散的可再生能源，可以有效解決集中電站遠距離輸電和配電的一些弊端。分布式發電利用投資小、發電靈活、控制系統簡單、與大電網的連接方式多樣等優點，應用案例越來越多，也存在一定的弊端。如分布式發電的利用效率較低，在外電網失去電力后的控制等一些列問題。由于微網系統存在多種能源輸入，各種能源與大電網的連接都有但是各自的技術要求，比較難統一。并且為了控制簡單我們需要將各種能源先連接在一起，形成微網后，利用統一的節點與大電網連接。但是由于微網中風電、光伏和負荷都具有很強的隨機性，導致微網產生功率波動，并且影響饋線的潮流和電能質量。在微網中儲能設備可以提供快速的功率補償，理論上在5個毫秒之內就可以提供補償電壓，抵消虧線上的功率波動，維持負荷和電源之間的短時不平衡。大量的研究表明，微網中發生功率波動時，會導致如電壓波動、頻率波動等一系列問題，利用電池儲能可以有效解決這些問題，維持功率輸出，有利于微網的穩定運行。并且當大電網中發生故障時，微網可以從大電網中脫離出來，進入孤島運行狀態，系統可以利用儲能電池和分布式發電機、分布式電源為微網提供電源。同時，當微電網因雷擊或者設備故障導致電壓跌落和三相不平衡時，要求系統電壓可以快速響應，提供補償。消除電壓波動和和閃變對負荷的影響。因此基于微網的潮流控制和電能質量控制技術在微網中非常重要。

近年來，越來越多的研究機構和研究學者對微網的運行和電能質量問題進行了大量的研究。如微網的運行優化、可靠性、經濟性研究，以及在微網中的電能質量問題，電壓波動、閃變、電壓偏差、頻率偏差、諧波和三相不平衡等研究。目前，世界各國都制定了響應的標準，我國主要有六項國家標準。《供電電壓允許偏差標準(GB/T12325-2003)》、《電壓波動和閃變標準(GB/T12326-2008)》、《公用電網諧波標準(GB/14549-1993)》、《相電壓不平衡度標準(GB/T15543-2008)》、《電力系統頻率偏差標準(GB/T15945-2008)》、《暫時過電壓和瞬態電壓標準(GB/T18481-2001)》。