專利名稱：一種微電網及其儲能調度方法
技術領域：
本發明涉及微電網技術，尤其涉及一種含旋轉負荷的微電網儲能調度方法，采取合理的調度方法使負荷安全啟動，保證微電網穩定運行。
背景技術：
隨著微電網技術的快速發展，對微電網供電可靠性的要求越來越高。然而微網中存在一些間歇性微源和動力負荷對微網系統的穩定運行產生不利影響。由于儲能具有雙向流動和響應速度較快的特點，能有效改善微網電能質量并提高系統穩定性，已成為微網中必不可少的一部分。目前已有的微電網儲能調度策略，對含有普通負荷的微電網進行調度，即實時判斷電網電壓和電網頻率，根據頻率偏差動態調度儲能能量，能減小頻率波動幅度和克服系統頻率振蕩加劇；并根據發電電量和負荷需求情況，儲能電池荷電狀態判斷儲能充放電運行方式。目前微電網中多采用價格較低的儲能電池作為光伏發電和負荷的平衡，而深度放電對電池的壽命有嚴重的影響。另一方面，對含有旋轉負荷的微電網，在旋轉負荷啟動時啟動電流過大，無功需求大，儲能電池配置容量需求很大，對微電網的經濟性產生了一定的影響。中國專利201020624601 :—種電池儲能監控調度系統，調度控制系統根據電網負荷預測系統生成的電網預測生成的電網預測和電池儲能監控系統發送的各項信息，判斷充放電模式，并將命令發送至電網接入系統和電池管理系統，控制儲能電池組通過電網接入系統接入電網，并通過變電站系統變壓后，與電網進行充放電操作。這種方法若用于含旋轉負荷的微電網，要求儲能電池有足夠大的容量，影響其經濟性。
發明內容
本發明提供一種具有高供電可靠性、高電能質量的微電網及其儲能調度方法。為解決上述技術問題，本發明米用的技術方案為一種微電網，其關鍵技術在于其包括光伏組件、逆變器、儲能電池、微電網交流母線、旋轉負荷、普通負荷、超級電容器和變頻啟動裝置；所述光伏組件通過逆變器接在微電網交流母線上，所述超級電容通過逆變器轉換成交流電接在微電網交流母線上，所述儲能電池通過逆變器接在微電網交流母線上，所述普通負荷直接接微電網交流母線，所述旋轉負荷通過變頻啟動裝置接微電網交流母線；所述儲能電池和超級電容器構成儲能系統。所述旋轉負荷為大型異步電機。所述的光伏組件中的發電模塊具有最大功率跟蹤點模塊。本發明還提供了上述微電網的儲能調度方法，在旋轉負荷啟動時，采用超級電容器放電平衡；在旋轉負荷運行過程中，優先采用超級電容器出力，超級電容器放電結束，儲能電池出力；
當微電網穩定運行時的調度方法步驟如下 I)系統獲取光伏組件發電功率和負荷需求，再根據主網電壓和主網頻率，評斷儲能運行方式；
若主網電壓和主網頻率正常，采用并網運行，發電功率大于負荷需求，儲能荷電狀態不滿的情況下，優先對超級電容器充電，再對儲能電池充電；儲能滿電狀態下，多余電量送入主網；發電功率小于負荷需求，儲能荷電狀態滿足放電要求，光伏發電系統和儲能系統同時向負荷供電，儲能不足情況下，再向主網購電；所述光伏組件和位于其后級的逆變器構成光伏發電系統。2)若主網電壓和主網頻率異常，采用離網運行，發電功率大于負荷需求，儲能荷電狀態不滿的情況下，優先對超級電容器充電，再對儲能電池充電，若電量還有剩余，限制光伏發電系統出力；發電功率小于負荷需求，儲能荷電狀態滿足放電要求，光伏發電系統和儲能系統同時向負荷供電。所述儲能電池最低值為荷電狀態的60%。本發明微電網采用混合儲能系統，即超級電容器和儲能電池。混合儲能系統一方面分擔抑制頻率波動，另一方面要維持微源和負荷的穩定。采用混合儲能系統，利用超級電容器和變頻啟動裝置抑制旋轉負荷啟動對微電網的頻率沖擊，并根據微電網狀態調整儲能運行。采用上述技術方案所產生的有益效果在于采用本發明其能夠有效解決旋轉負荷啟動對電網穩定產生的影響，并有效提高儲能系統使用壽命，高效利用清潔能源。
圖1為本發明的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步描述。如圖1所示，微電網主要包括光伏組件、逆變器、儲能電池、微電網交流母線(SP400V交流匯流母線)、旋轉負荷、普通負荷(比如各種家用電器)、超級電容和電機變頻啟動裝置(即變頻啟動器)，旋轉負荷實行軟啟動，并由超級電容器抑制啟動及運行時的頻率波動；光伏組件通過逆變器接在微電網交流母線上，并通過MPPT方法使光伏組件輸出維持在最大功率點，超級電容通過逆變器轉換成交流電接在微電網交流母線上，儲能電池通過逆變器接在微電網交流母線上。工作時，實時測量主網電壓和主網頻率，來確定微電網并網離網運行方式。微電網內部實時考察頻率偏差，優先利用超級電容器抑制頻率波動，并結合電機變頻裝置，使含旋轉負荷的微電網穩定運行。并網運行情況下
1)當光伏發電系統(也叫微源，下同)發電不足，超級電容器有容量，儲能電池S0C>60%，由光伏發電系統和儲能系統共同為負荷供電，優先利用儲能電池；
2)當光伏發電系統發電不足，超級電容器無容量，儲能電池S0C〈60%，由光伏發電系統和主網共同為負荷供電、為儲能充電，避免儲能電池的深度充放電循環，延長儲能電池的使用壽命； 3)當光伏發電系統發電充足且大于負荷需求，超級電容器和儲能電池都未充滿，優先為超級電容器充電，再為儲能電池充電，多余電量送入主網。離網情況下
O當光伏發電系統發電不足，則由光伏發電系統和儲能系統共同為負荷供電。2)當光伏發電系統發電充足且大于負荷需求，優先為超級電容器充電，再為儲能電池充電。本發明微電網根據頻率偏差判斷儲能出力，且由超級電容器優先放電，超級電容器放完，再由儲能電池供電。在平衡光伏發電系統和負荷時，儲能電池優先供電。對混合儲能系統充電，超級電容器優先充電，充滿后對儲能電池進行充電。本發明含旋轉負荷的微電網具有直流過壓保護、過流保護、短路保護。本發明充分利用清潔可再生能源，并且避免了清潔可再生能源的浪費；在保障了用戶的供電可靠性的同時，增加了微電網整體的使用壽命O
權利要求
1.一種微電網，其特征在于其包括光伏組件、逆變器、儲能電池、微電網交流母線、旋轉負荷、普通負荷、超級電容器和變頻啟動裝置；所述光伏組件通過逆變器接在微電網交流母線上，所述超級電容器通過逆變器轉換成交流電接在微電網交流母線上，所述儲能電池通過逆變器接在微電網交流母線上，所述普通負荷直接接微電網交流母線，所述旋轉負荷通過變頻啟動裝置接微電網交流母線；所述儲能電池和超級電容器構成儲能系統。
2.根據權利要求1所述的微電網，其特征在于所述旋轉負荷為大型異步電機。
3.根據權利要求1所述的含旋轉負荷的微電網儲能調度方法，其特征在于所述的光伏組件中的發電模塊具有最大功率跟蹤點模塊。
4.權利要求1所述的微電網的儲能調度方法，其特征在于在旋轉負荷啟動時，采用超級電容器放電平衡；在旋轉負荷運行過程中，優先采用超級電容器出力，超級電容器放電結束，儲能電池出力； 當微電網穩定運行時的調度方法步驟如下 I)系統獲取光伏組件發電功率和負荷需求，再根據主網電壓和主網頻率，評斷儲能運行方式； 若主網電壓和主網頻率正常，采用并網運行，發電功率大于負荷需求，儲能荷電狀態不滿的情況下，優先對超級電容器充電，再對儲能電池充電；儲能滿電狀態下，多余電量送入主網；發電功率小于負荷需求，儲能荷電狀態滿足放電要求，光伏發電系統和儲能系統同時向負荷供電，儲能不足情況下，再向主網購電；所述光伏組件和位于其后級的逆變器構成光伏發電系統； 2)若主網電壓和主網頻率異常，采用離網運行，發電功率大于負荷需求，儲能荷電狀態不滿的情況下，優先對超級電容器充電，再對儲能電池充電，若電量還有剩余，限制光伏發電系統出力；發電功率小于負荷需求，儲能荷電狀態滿足放電要求，光伏發電系統和儲能系統同時向負荷供電。
全文摘要
本發明公開了一種微電網及其儲能調度方法，微電網主要包括光伏組件、逆變器、蓄電池、主網、旋轉負荷、超級電容器和變頻啟動裝置等；光伏通過逆變器接在交流母線上；超級電容通過逆變器轉換成交流電接在交流母線上；儲能電池通過逆變器接在交流母線上。本方法根據微電網狀態調整儲能運行，在旋轉負荷啟動時，采用超級電容器放電平衡；在旋轉負荷運行過程中，優先采用超級電容器出力，超級電容器放電結束，儲能電池出力。本發明解決了旋轉負荷啟動對微電網沖擊的影響、供電可靠性差等問題；充分利用清潔可再生能源，并且避免了清潔可再生能源的浪費；在保障了用戶的供電可靠性的同時，增加了微電網整體的使用壽命。
文檔編號H02J3/32GK103050986SQ20121058883
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者高志強, 唐寶鋒, 徐文濤, 孟良, 范輝, 梁賓, 潘嘯 申請人: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