一種交直流混合微電網系統及其控制方法技術方案

本發明專利技術公開了一種交直流混合微電網系統及其控制方法，系統包括光伏組件、逆變器、直流變流器、蓄電池、超級電容、交流負荷、直流負荷、直流母線、交流母線、SVG和APF等；控制方法包括以下步驟：先檢測主網電壓、頻率，若正常，則系統采用并網運行，反之采用孤島運行；若系統并網運行，逆變器均采用PQ控制，直流變流器采用恒電壓控制，若系統孤島運行，容量最大的儲能逆變器和超級電容采用V/F控制，其余逆變器采用PQ控制，直流變流器采用恒電壓控制；最后在保證系統正常運行的情況，保證儲能容量在最優范圍內。本發明專利技術解決了典型交直流混合微電網系統的運行控制，提高了系統的可靠性、安全性和經濟性，提高了可再生能源的利用效率。

【技術實現步驟摘要】
一種交直流混合微電網系統及其控制方法
本專利技術屬于可再生能源發電、交直流混合微電網控制及微電網應用
，涉及一種微電網的控制方法，尤其涉及一種交直流混合微電網系統及其控制方法。
技術介紹
隨著可再生能源的推廣利用，微電網以其靈活的可調度性、供電效率的可靠性以及本地用電需求的獨立性等優勢得到了迅猛的發展。而直流微電網又以其可再生能源利用率高、投資成本小等顯著優勢也被廣泛關注，但由于目前國內的負載多為交流負載，單獨的直流微電網需求較少，因此兼具兩者優點的交直流混合微電網便因運而生。由于交直流混合微電網系統結構復雜、元件繁多導致其控制較為困難，使得其發展受到了一定的限制。目前已有微電網控制方法主要都是針對傳統的交流微電網的控制，這些方法無法完成對直流微電網的控制。因此，為了更好的實現可再生能源友好接入，提高可再生能源的利用率，減小投資成本需對交直流混合微電網系統的控制進行研究。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種具有能源利用率高、安全可靠性高的交直流混合微電網系統及其控制方法。為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：一種交直流混合微電網系統，其關鍵技術在于：包括直流子微電網和交流子微電網；所述直流子微電網包括直流變流器、第一光伏組件、第一蓄電池、直流負荷和微電網直流母線，所述第一光伏組件、第一蓄電池分別依次通過直流變流器、聯絡開關接入直流母線，所述直流負荷通過聯絡開關接入直流母線；所述交流子微電網包括逆變器、第二光伏組件、超級電容、第二蓄電池、交流負荷、靜止無功補償裝置、有源濾波裝置和微電網交流母線，所述第二光伏組件、超級電容、第二蓄電池分別依次通過逆變器、聯絡開關接入交流母線，所述靜止無功補償裝置和有源濾波裝置直接接入交流母線，所述交流負荷通過聯絡開關接入交流母線；所述微電網直流母線依次通過聯絡開關、逆變器、PCC開關接入微電網交流母線；所述微電網交流母線通過PCC開關接入主網。所述微電網直流母線、微電網交流母線、主網分別為直流220V母線、交流400V母線、10kV交流配電網。本專利技術還提供了上述的交直流混合微電網系統的控制方法，其包括以下步驟：1）初始化微電網系統內各元件，設定各元件運行時所必須的約束條件和基本準則；2）檢測主網的頻率、電壓是否正常；3）若步驟2）中檢測正常，則系統進行并網運行，此時，超級電容采用V/F控制；其余所有逆變器采用PQ控制，直流變流器采用恒直流電壓控制，光伏發電采用最大功率控制，第一蓄電池、第二蓄電池根據其自身的剩余容量選擇充電方式；4）若步驟2)中檢測異常，則系統進行孤島運行；此時，第二蓄電池后部的主逆變器和超級電容采用V/F控制，其余所有逆變器采用PQ控制；直流變流器采用恒直流電壓控制，光伏發電采用最大功率控制；5）檢測交流母線的電壓、頻率及功率不平衡量ΔP；若檢測交流母線的電壓、頻率升高或者ΔP>0，則第一蓄電池、第二蓄電池根據其自身的容量選擇充電方式；若檢測交流母線的電壓、頻率降低或者ΔP<0，則第一蓄電池、第二蓄電池根據其容量選擇是否進行放電；6）若檢測交流母線的電壓、頻率超出安全范圍，則停止系統。所述的約束條件和基本準則是保證系統或元件安全可靠運行的參數。所述的功率不平衡量是指系統的發電總功率與系統消耗的總功率之間的差值。所述的第一蓄電池、第二蓄電池根據其自身的容量選擇充電方式是指當蓄電池容量小于30%或者大于80%時，蓄電池選擇恒流充電；當第一蓄電池或第二蓄電池容量在30%到80%之間時，蓄電池選擇恒壓充電；當第一蓄電池或第二蓄電池容量為100%時，蓄電池選擇浮充方式。所述的主逆變器是指系統中容量最大的那個逆變器,本專利技術中指第二蓄電池后級的按個逆變器。所述的第一蓄電池、第二蓄電池根據其自身的容量選擇放電方式是指當蓄電池容量大于30%時，蓄電池跟隨系統功率波動進行放電；當蓄電池容量小于30%時，蓄電池停止放電。所述的微電網交流母線的電壓、頻率超出安全范圍是指電壓波動超過±20%額定電壓并維持0.5s，頻率波動超過±0.5Hz。采用上述技術方案所產生的有益效果在于：本專利技術可以有效提高直流微網和交流微網之間的協調控制，同時發揮其積極的輔助作用，實現微電網對配電網的友好接入，從而提高配電網對可再生能源的接納能力，推動可再生能源利用的發展。本專利技術將交直流微電網進行了協調控制，并對儲能的充放電進行了優化，實現能量靈活流動，提高了儲能的使用壽命及系統的穩定性和經濟性。相比現有的微電網控制方法，其能更好的實現直流微網與交流微網的協調運行，提高系統運行效率、可再生能源利用率。附圖說明圖1為交直流微電網結構示意圖；圖2為交直流微電網系統的控制流程圖；具體實施方式下面結合附圖對本專利技術作更進一步的說明。參見附圖1，本交直流混合微電網系統由直流微電網和交流微電網組成，其中所述直流子微電網包括直流變流器、第一光伏組件、第一蓄電池、直流負荷和微電網直流母線，所述第一光伏組件、第一蓄電池分別依次通過直流變流器、聯絡開關接入直流母線，所述直流負荷通過聯絡開關接入直流母線；所述交流子微電網包括逆變器、第二光伏組件、超級電容、第二蓄電池、交流負荷、靜止無功補償裝置（SVG）、有源濾波裝置（APF）和微電網交流母線，所述第二光伏組件、超級電容、第二蓄電池分別依次通過逆變器、聯絡開關接入交流母線，所述靜止無功補償裝置和有源濾波裝置直接接入交流母線，所述交流負荷通過聯絡開關接入交流母線；所述微電網直流母線依次通過聯絡開關、逆變器、PCC開關（并網點開關）接入微電網交流母線；所述微電網交流母線通過PCC開關接入主網。參見附圖2，本專利技術提供的一種交直流混合微電網系統的控制方法，充分利用可再生能源與儲能系統的能量形式的互補性，實現能量靈活流動，提高微電網系統的穩定性、經濟性，為用戶提供高效、清潔、穩定的綠色電力，其具體步驟如下：步驟1：初始化微電網系統內各元件，設定各元件運行時所必須的約束條件和基本準則。如系統的保護參數、蓄電池（包括第一蓄電池、第二蓄電池，下同）的保護參數等。步驟2：檢測主網的頻率、電壓是否正常。即檢測主網的電壓、頻率是否符合10kV配電網電壓、頻率的國家標準。步驟3：若步驟2中檢測正常，則系統進行并網運行。此時，超級電容采用V/F控制；其余所有逆變器采用PQ控制；直流變流器采用恒直流電壓控制；光伏發電采用最大功率控制；蓄電池根據其自身的容量選擇充電方式，即當蓄電池容量小于30%或者大于80%時，蓄電池選擇恒流充電；當蓄電池容量在30%到80%之間時，蓄電池選擇恒壓充電；當蓄電池容量為100%時，蓄電池選擇浮充方式。步驟4：若步驟2中檢測異常，則系統進行孤島運行。此時，主逆變器和超級電容采用V/F控制；其余所有逆變器采用PQ控制；直流變流器采用恒直流電壓控制；光伏發電采用最大功率控制。步驟5：檢測微電網交流母線的電壓、頻率及功率不平衡量ΔP。步驟6：若檢測微電網交流母線的電壓、頻率升高或者ΔP>0，則蓄電池根據其自身的容量選擇充電方式，即當蓄電池容量小于30%或者大于80%時，蓄電池選擇恒流充電；當蓄電池容量在30%到80%之間時，蓄電池選擇恒壓充電；當蓄電池容量為100%時，蓄電池選擇浮充方式。步驟7：若檢測微電網交流母線的電壓、頻率降低或者ΔP本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種交直流混合微電網系統，其特征在于：包括直流子微電網和交流子微電網；所述直流子微電網包括直流變流器、第一光伏組件、第一蓄電池、直流負荷和微電網直流母線，所述第一光伏組件、第一蓄電池分別依次通過直流變流器、聯絡開關接入直流母線，所述直流負荷通過聯絡開關接入直流母線；所述交流子微電網包括逆變器、第二光伏組件、超級電容、第二蓄電池、交流負荷、靜止無功補償裝置、有源濾波裝置和微電網交流母線，所述第二光伏組件、超級電容、第二蓄電池分別依次通過逆變器、聯絡開關接入交流母線，所述靜止無功補償裝置和有源濾波裝置直接接入交流母線，所述交流負荷通過聯絡開關接入交流母線；所述微電網直流母線依次通過聯絡開關、逆變器、PCC開關接入微電網交流母線；所述微電網交流母線通過PCC開關接入主網。

【技術特征摘要】
1.一種交直流混合微電網系統的控制方法，其特征在于：所述交直流混合微電網系統包括直流子微電網和交流子微電網；所述直流子微電網包括直流變流器、第一光伏組件、第一蓄電池、直流負荷和微電網直流母線，所述第一光伏組件、第一蓄電池分別依次通過直流變流器、聯絡開關接入直流母線，所述直流負荷通過聯絡開關接入直流母線；所述交流子微電網包括逆變器、第二光伏組件、超級電容、第二蓄電池、交流負荷、靜止無功補償裝置、有源濾波裝置和微電網交流母線，所述第二光伏組件、超級電容、第二蓄電池分別依次通過逆變器、聯絡開關接入交流母線，所述靜止無功補償裝置和有源濾波裝置直接接入交流母線，所述交流負荷通過聯絡開關接入交流母線；所述微電網直流母線依次通過聯絡開關、逆變器、PCC開關接入微電網交流母線；所述微電網交流母線通過PCC開關接入主網；所述微電網直流母線、微電網交流母線、主網分別為直流220V母線、交流400V母線、10kV交流配電網；所述控制方法包括以下步驟：1）初始化微電網系統內各元件，設定各元件運行時所必須的約束條件和基本準則；2）檢測主網的頻率、電壓是否正常；3）若步驟2）中檢測正常，則系統進行并網運行，此時，超級電容采用V/F控制；其余所有逆變器采用PQ控制，直流變流器采用恒直流電壓控制，光伏發電采用最大功率控制，第一蓄電池、第二蓄電池根據其自身的剩余容量選擇充電方式；4）若步驟2)中檢...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高志強，孟良，梁賓，唐寶鋒，李宣義，李士林，徐俊杰，
申請(專利權)人：河北省電力公司電力科學研究院，國家電網公司，河北省電力建設調整試驗所，
類型：發明
國別省市：