[發(fā)明專利]一種基于同步電機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)采樣的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111245350.0
• 申請(qǐng)日: 2021-10-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113690946B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉聰;張?zhí)煊?/a>;徐晶;黃永章;趙海森;丁承第;閆大威;王魁;武倩羽;羅濤;雷錚;李媛媛;宋佳;王偉臣;李慧;宣文博;劉忠義
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)（天津）綜合能源服務(wù)有限公司;國(guó)網(wǎng)天津市電力公司;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/46
• 分類號(hào): H02J3/46;H02J3/28;H02J3/32
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學(xué)欣

本發(fā)明提供了一種基于同步電機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)采樣的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)及方法，涉及電力系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域，包括光伏電池、儲(chǔ)能單元、功率分配器、第一直流/直流轉(zhuǎn)換器、第二直流/直流轉(zhuǎn)換器、第三直流/直流轉(zhuǎn)換器、直流/交流變換器、直流電動(dòng)機(jī)以及交流發(fā)電機(jī)；光伏電池與功率分配器相連，功率分配器通過(guò)第一直流/直流轉(zhuǎn)換器與功率分配器相連；功率分配器通過(guò)第二直流/直流轉(zhuǎn)換器相連并向直流電動(dòng)機(jī)供電；直流電動(dòng)機(jī)的輸出軸驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)發(fā)電，交流發(fā)電機(jī)的電能并入電網(wǎng)；功率分配器通過(guò)第三直流/直流轉(zhuǎn)換器與直流/交流變換器相連，直流/交流變換器的輸出側(cè)與外部電網(wǎng)相連。通過(guò)本發(fā)明可以為電網(wǎng)提供真實(shí)的慣量與無(wú)功支撐，從而提升系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及節(jié)能蓄能點(diǎn)電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于同步電機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)采樣的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在能源轉(zhuǎn)型和科技進(jìn)步的推動(dòng)下，高滲透率可再生能源和高比例電力電子設(shè)備，正成為電力系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢(shì)和關(guān)鍵特征，電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性將發(fā)生深刻變化，隨之產(chǎn)生的一系列系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題亟需解決。光伏作為主要的新能源發(fā)電形式之一，隨著光伏制造與并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)革新的不斷涌現(xiàn)，光伏產(chǎn)品成本的持續(xù)降低，未來(lái)光伏發(fā)電的并網(wǎng)比例將持續(xù)提升，光伏并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響效應(yīng)也將逐漸顯現(xiàn)，產(chǎn)生不利的效應(yīng)的原因如下：

1）對(duì)于光伏電站，通過(guò)電力電子設(shè)備并網(wǎng)的形式導(dǎo)致光伏自身抗擾性弱、過(guò)載能力低，對(duì)頻率和電壓偏差的耐受能力相比同步機(jī)組嚴(yán)重不足，在系統(tǒng)頻率或電壓大幅波動(dòng)情況下容易脫網(wǎng)，給系統(tǒng)穩(wěn)定帶來(lái)不利影響；

）對(duì)于電力系統(tǒng)，電力電子設(shè)備屬于“零慣量”或“低慣量”設(shè)備，大規(guī)模光伏通過(guò)電力電子設(shè)備并網(wǎng)將造成系統(tǒng)慣性、阻尼特性大幅降低，由此導(dǎo)致的系統(tǒng)穩(wěn)定問(wèn)題將更加突出。以虛擬同步機(jī)為代表的組網(wǎng)型換流器控制技術(shù)，雖在一定程度上能模擬同步機(jī)的頻率和電壓調(diào)節(jié)外特性，但其因附加控制延時(shí)和采樣環(huán)節(jié)等原因，很難模擬同步機(jī)ms級(jí)時(shí)間尺度的電磁暫態(tài)特性；

）在光伏并網(wǎng)環(huán)節(jié)增加同步電機(jī)對(duì)將顯著增加系統(tǒng)穩(wěn)定裕度，但難點(diǎn)在于同步電機(jī)對(duì)與光伏電站之間的協(xié)調(diào)控制，如何控制該系統(tǒng)的功角實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定并網(wǎng)運(yùn)行是首要解決的問(wèn)題。此外，實(shí)現(xiàn)考慮光伏出力特性和同步電機(jī)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)的多時(shí)間尺度控制策略也是該技術(shù)應(yīng)用的難點(diǎn)。光伏作為主要的新能源形式之一，隨著光伏入網(wǎng)比例的進(jìn)一步提升，其對(duì)系統(tǒng)的電壓、頻率等穩(wěn)定的影響將進(jìn)一步顯現(xiàn)，亟需研制光伏集群的友好并網(wǎng)系統(tǒng)，配套相應(yīng)控制方法，為系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供正面積極效用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于同步電機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)采樣的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)及方法，以在不增加控制延時(shí)的前提下，顯著提升光伏并網(wǎng)友好屬性，為電網(wǎng)提供真實(shí)的慣量與無(wú)功支撐，從而提升系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

一方面，本發(fā)明提供了一種基于同步電機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)采樣的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，包括：

光伏電池、儲(chǔ)能單元、功率分配器、第一直流/直流轉(zhuǎn)換器、第二直流/直流轉(zhuǎn)換器、第三直流/直流轉(zhuǎn)換器、直流/交流變換器、直流電動(dòng)機(jī)以及交流發(fā)電機(jī)；

所述光伏電池與所述功率分配器相連，所述功率分配器通過(guò)所述第一直流/直流轉(zhuǎn)換器與所述功率分配器相連；

所述功率分配器通過(guò)所述第二直流/直流轉(zhuǎn)換器相連，所述第二直流/直流轉(zhuǎn)換器向所述直流電動(dòng)機(jī)供電；

所述直流電動(dòng)機(jī)的輸出軸驅(qū)動(dòng)所述交流發(fā)電機(jī)發(fā)電，所述交流發(fā)電機(jī)的電能并入電網(wǎng)；

所述功率分配器通過(guò)所述第三直流/直流轉(zhuǎn)換器與所述直流/交流變換器相連，所述直流/交流變換器的輸出側(cè)與外部電網(wǎng)相連。

優(yōu)選的，所述第一直流/直流轉(zhuǎn)換器電壓變比為37V/48V，所述第二直流/直流轉(zhuǎn)換器電壓變比為37V/380V，所述第三直流/直流轉(zhuǎn)換器電壓變比：37V/380V，所述直流/交流變換器變比：380V/10000V。