一種可自動實現能量平衡的微電網系統的制作方法
【專利說明】一種可自動實現能量平衡的微電網系統 所屬技術領域
[0001] 本發明涉一種可自動實現能量平衡的微電網系統。
【背景技術】
[0002] 微電網（Micro-Grid)也譯為微網，是一種新型網絡結構，是一組微電源、負荷、儲 能裝置和控制裝置構成的系統單元，能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統，既可以與 外部電網并網運行，也可以孤立運行。
[0003] 以風電和光伏發電為主的微電網作為超高壓、遠距離、大電網供電模式的補充，代 表著電力系統新的發展方向。風能和太陽能資源是清潔的可再生能源，但存在著隨機性和 波動性的問題，給電網帶來一系列的影響。功率的波動性程度直接影響電網原有的潮流分 布，當風力發電和光伏發電的滲透率處于較高水平時，波動性和隨機性會給電網的原有運 行方式帶來巨大的沖擊。為了減少這種沖擊，可以在風電機組和光伏電站聯合發電的系統 中配置大規模儲能裝置聯合運行。
[0004] 儲能技術對微電網的實現有重要作用，其應用在很大程度上解決新能源發電的波 動性和隨機性問題，有效提高間歇性微源的可預測性、確定性和經濟性。傳統的方法是采用 單一的蓄電池儲能元件來實現系統功率的平抑，但是由于頻繁的充放電對蓄電池組壽命的 影響以及單一儲能元件往往不能滿足系統功率快速自動平衡的需要。
[0005] 此外，現配置大規模儲能裝置價格比較昂貴，因此，有必要綜合考慮輸電工程成 本，儲能裝置成本，輸電收益，儲能裝置收益，建立以綜合效益最大化為目標，給定輸電線路 輸電能力時的儲能裝置優化配置的方法。
【發明內容】
[0006] 本發明提供一種可自動實現能量平衡的微電網系統，該微電網系統可預測微電網 中的發電設備的發電功率和微電網中的負載變化，可追蹤和預測微電網和大電網連接點功 率，能制定和實施最適宜的控制策略，保障微電網在并網時按照大電網的需求快速且平穩 提供有功功率和無功功率，并可提升儲能裝置的安全性和使用壽命。
[0007] 為了實現上述目的，本發明提供一種可自動實現能量平衡的微電網系統，該微電 網系統包括：風力發電設備、光伏發電設備、儲能裝置、用于將微電網與大電網連接和隔離 的AC/DC雙向換流模塊一、直流母線、用于連接風力發電設備、光伏發電設備和直流母線的 AC/DC雙向換流模塊二、微電網內負載和監控裝置；
[0008] 該儲能裝置包括蓄電池模塊、超級電容器和與上述直流母線連接的雙向DC/DC變 換器；
[0009] 該監控裝置包括：
[0010] 風力發電發電設備監控模塊，用于實時監控風力發電設備，并對風力發電設備的 發電功率進行預測；
[0011] 光伏發電設備監控模塊，用于實時監控光伏發電設備，并對光伏發電設備的發電 功率進行預測；
[0012] 儲能裝置監控模塊，可實時監控蓄電池模塊的SOC、超級電容器的電容電壓值和 DC/DC雙向變換器；
[0013] 大電網聯絡模塊，用于實時從大電網調控中心獲知大電網的運行情況以及相關調 度信息；
[0014] 并網運行監控模塊，用于控制微電網連接或隔離大電網；
[0015]負載監控模塊，用于實時監控儲能電站內的負載；
[0016] 中控模塊，用于確定微電網的運行策略，并向上述監控裝置中的各模塊發出指令， 以執行該運行策略；
[0017]總線模塊，用于該監控裝置的各個模塊的通信聯絡。
[0018] 優選的，所述儲能裝置由蓄電池模塊和超級電容組成混合儲能，將蓄電池模塊分 成獨立控制的兩個蓄電池分組，每一組蓄電池分組均包括一個以上蓄電池，將兩組蓄電池 分組分別稱為第一蓄電池組和第二蓄電池組；超級電容、第一蓄電池組和第二蓄電池組分 別通過雙向DC/DC變換器連接在上述直流母線上，實現超級電容、第一蓄電池組和第二蓄 電池組的雙向控制。
[0019] 優選的，將第一蓄電池組作為充電蓄電池組，將第二蓄電池組作為放電蓄電池組， 充電蓄電池組中的蓄電池處于充電狀態或充電完成狀態，放電蓄電池組中的蓄電池處于放 電狀態或等待放電狀態；當放電蓄電池組中的部分或全部蓄電池的荷電狀態到達荷電狀態 下限時，調節該部分或全部蓄電池到充電蓄電池組，同時將充電蓄電池組中達到荷電狀態 上限的部分或全部蓄電池調節到放電蓄電池組，重新分配充電蓄電池組和放電蓄電池組， 形成新的第一蓄電池組和第二蓄電池組；在放電蓄電池組中，優先驅動荷電量最小的若干 蓄電池或放電蓄電池組整體以額定功率輸出的方式調節超級電容電壓在額定工作范圍以 內；在充電蓄電池組中，優先驅動荷電量最大的若干蓄電池或充電蓄電池組整體進入放電 蓄電池組。
[0020] 優選的，光伏發電設備監控模塊至少包括光伏發電設備電壓、電流檢測設備、光強 及溫度檢測設備。
[0021] 優選的，所述光伏發電設備監控模塊實時獲取光伏發電設備的運行數據，并存儲 數據。
[0022] 優選的，所述風力發電設備監控模塊至少包括風力發電設備電壓、電流及頻率檢 測設備，風速檢測設備。
[0023] 優選的，所述風力發電設備監控模塊實時獲取風力發電設備的運行數據，并存儲 數據。
[0024] 優選的，蓄電池模塊采用鋰電池作為電能存儲的基礎單元。
[0025] 本發明的微電網系統具有如下優點：（1)準確預測風力發電設備和光伏發電設備 的輸出功率變化情況；（2)準確預測微電網與大電網連接點的功率變化和微電網內部負載 的功率變化；(3)通過將蓄電池和超級電容優勢互補組成混合儲能系統來增強儲能系統的 功率調節能力和調節速度，同時將蓄電池模塊分成充電組和放電組，有效的提高了蓄電池 組的壽命；(4)控制策略兼顧配大電網調度要求和儲能裝置運行情況，可同時為大電網提 供有功功率和無功功率，滿足大電網的調度需求和微電網內部負載需求的同時，可有效抑 制微電網的功率波動，兼顧了供電可靠性，保障微電網的安全性，延長了微電網內設備的使 用壽命。
【附圖說明】
[0026] 圖1示出了本發明的一種可自動實現能量平衡的微電網系統及其監控裝置的框 圖；
[0027] 圖2示出了本發明的微電網系統的運行及監控方法。
【具體實施方式】
[0028] 圖1是示出了本發明的一種具有可平抑功率波動的儲能裝置的微電網10,該微電 網10包括：光伏發電設備12、儲能裝置13、風力發電設備14、用于將微電網10與大電網20 連接和隔離的AC/DC雙向換流模塊一 16、直流母線、用于連接光伏發電設備12和直流母線 的AC/DC雙向換流模塊二15、負載17以及監控裝置11。
[0029] 參見圖1，該儲能裝置13包括蓄電池模塊131、超級電容器132與上述直流母線連 接的雙向DC/DC變換器133和134,其中雙向DC/DC變化器133連接蓄電池模塊131和直 流母線，雙向DC/DC變化器134連接超級電容器和直流母線，所述雙向DC/DC變換器133和 134均可以包括多個多個DC/DC變換模塊。
[0030] 優選的，所述儲能裝置13由蓄電池模塊131和超級電容組132成混合儲能，將蓄 電池模塊131分成獨立控制的兩個蓄電池分組（未示出），每一組蓄電池分組均包括一個以 上蓄電池，將兩組蓄電池分組分別稱為第一蓄電池組和第二蓄電池組；超級電容132、第一 蓄電池組和第二蓄電池組分別通過雙向DC/DC變換器連接在上述直流母線上，實現超級電 容、第一蓄電池組和第二蓄電池組的雙向控制。
[0031] 優選的，將第一蓄電池組作為充電蓄電池組，將第二蓄電池組作為放電蓄電池組， 充電蓄電池組中的蓄電池處于充電狀態或充電完成狀態，放電蓄電池組中的蓄電