[發(fā)明專利]一種新能源微電網(wǎng)復(fù)合儲能系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010561619.5
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111934438A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程浙武;童水光;童哲銘;唐寧;余躍
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;H02J3/28
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 何碧珩

本發(fā)明提供了一種新能源微電網(wǎng)復(fù)合儲能系統(tǒng)及方法，在維持微網(wǎng)內(nèi)部源?荷平衡的同時，通過對微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間的交互控制，實現(xiàn)微電網(wǎng)集群的電源、負(fù)荷、儲能等資源的共享，從而在保證微電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的同時實現(xiàn)高效的能源管理。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：包括壓縮空氣儲能模塊、超級電容模塊、雙向逆變器及微網(wǎng)復(fù)合儲能控制模塊，所述壓縮空氣儲能模塊與超級電容模塊并聯(lián)輸入輸出，而微網(wǎng)復(fù)合儲能控制模塊則分別與超級電容模塊控制單元、壓縮空氣儲能模塊控制單元以及新能源微電網(wǎng)的并網(wǎng)控制單元連接。本發(fā)明通過微電網(wǎng)集群控制可以更好地滿足基于高滲透比的可再生能源分布式發(fā)電的新型電力系統(tǒng)發(fā)展需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及儲能技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種新能源微電網(wǎng)復(fù)合儲能系統(tǒng)及運行方法。

背景技術(shù)

為了滿足不斷增長的能源消耗需求，解決傳統(tǒng)石化燃料燃燒帶來的不可忽視的環(huán)境污染問題，清潔可再生能源得越來越多的重視和快速的發(fā)展。由于風(fēng)電、光伏等主要可再生能源發(fā)電具有隨機性和波動性大的缺點，直接并網(wǎng)利用會對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成沖擊，同時以燃煤發(fā)電為主的傳統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)導(dǎo)致我國電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力不足，上述情況嚴(yán)重限制了可再生能源發(fā)電的大規(guī)模發(fā)展和有效利用。

新能源微電網(wǎng)通過對分布式可再生能源發(fā)電、儲能及區(qū)域用能的綜合控制，可徹底消除“棄風(fēng)棄光”現(xiàn)象，從而降低化石能源消耗，改善電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。未來，電力系統(tǒng)將向著更加堅強、更加智能、更加開放的新能源微電網(wǎng)及微電網(wǎng)集群方向發(fā)展。儲能系統(tǒng)是實現(xiàn)新能源微電網(wǎng)高效能量管理的關(guān)鍵。當(dāng)前主要儲能技術(shù)的特點如下：常規(guī)的抽水蓄能，只適合大規(guī)模儲能，受地理條件約束很大，不適合微電網(wǎng)場景；熱門的電化學(xué)儲能，存在成本過高、污染等問題未得到很好的解決，也不是新能源微電網(wǎng)的綠色、經(jīng)濟選擇。壓縮空氣儲能(Compressed Air Energy Storage,CAES)是近年來得到較快發(fā)展的一種儲能技術(shù)，以壓縮空氣作為儲能介質(zhì)，儲能成本低，可靠性高，而且主流的絕熱CAES結(jié)合了儲熱技術(shù)以克服燃料燃燒的依賴，具有清潔、高效的特點。相比抽水蓄能、電化學(xué)儲能，CAES還具有實現(xiàn)能量綜合利用(冷熱電聯(lián)產(chǎn))的獨特優(yōu)勢，因此是新能源微電網(wǎng)儲能的理想選擇。

由于CAES采用壓縮機組和膨脹機組實現(xiàn)電能的存儲和轉(zhuǎn)化，而機械系統(tǒng)慣性的存在導(dǎo)致CAES啟動需要一定的時間(分鐘級)，無法獨立滿足對微電網(wǎng)中電源和負(fù)荷變化的實時響應(yīng)需求。超級電容的功率密度高，響應(yīng)時間在毫秒級，可很好地彌補CAES實時響應(yīng)能力的不足。此外，超級電容內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)的可逆性很好，有遠(yuǎn)多于常規(guī)蓄電池的充放電循環(huán)壽命；結(jié)構(gòu)簡單，維護成本低；產(chǎn)品原材料構(gòu)成、生產(chǎn)、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染，同樣屬于理想的綠色環(huán)保儲能技術(shù)。綜上，以壓縮空氣儲能系統(tǒng)作為新能源微電網(wǎng)的能量型儲能單元，超級電容作為功率型儲能單元，組成的復(fù)合儲能系統(tǒng)具有低成本、無污染、靈活布置以及快速響應(yīng)等優(yōu)點，可以很好滿足新能源微電網(wǎng)的儲能需求。

但是，現(xiàn)有的技術(shù)仍存在如下不足：

(1)現(xiàn)有基于壓縮空氣儲能和超級電容耦合儲能的技術(shù)方案主要針對電力系統(tǒng)的應(yīng)急備用場景，并不能滿足包含高可再生能源發(fā)電滲透率的微電網(wǎng)內(nèi)電能高效管理和保持源-荷平衡的需求；

(2)現(xiàn)有的復(fù)合儲能技術(shù)方案以解決單一電力系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)的主動配電需求為核心，并沒有考慮新能源微電網(wǎng)集群間的電能優(yōu)化分配和資源共享。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種新能源微電網(wǎng)復(fù)合儲能系統(tǒng)及方法，在維持微網(wǎng)內(nèi)部源-荷平衡的同時，通過對微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間的交互控制，實現(xiàn)微電網(wǎng)集群的電源、負(fù)荷、儲能等資源的共享，從而在保證微電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的同時實現(xiàn)高效的能源管理。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種新能源微電網(wǎng)復(fù)合儲能系統(tǒng)，其特征在于，包括壓縮空氣儲能模塊、超級電容模塊、雙向逆變器及微網(wǎng)復(fù)合儲能控制模塊，所述壓縮空氣儲能模塊與超級電容模塊并聯(lián)輸入輸出，而微網(wǎng)復(fù)合儲能控制模塊則分別與超級電容模塊控制單元、壓縮空氣儲能模塊控制單元以及新能源微電網(wǎng)的并網(wǎng)控制單元連接。