一種混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及新能源發(fā)電領(lǐng)域，具體公開了一種混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺及其控制方法，該應(yīng)用平臺包括：微電網(wǎng)系統(tǒng)、并網(wǎng)開關(guān)和控制系統(tǒng)；微電網(wǎng)系統(tǒng)包括直流微電網(wǎng)和交流微電網(wǎng)；直流微電網(wǎng)包括直流間隔設(shè)備；交流微電網(wǎng)包括交流間隔設(shè)備；直流間隔設(shè)備和交流間隔設(shè)備并聯(lián)接入微電網(wǎng)交流母線，微電網(wǎng)交流母線通過并網(wǎng)開關(guān)與配電網(wǎng)母線連接；控制系統(tǒng)包括監(jiān)控層和主控層。本發(fā)明提供的混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺能夠滿足能量的快速響應(yīng)，控制精度高，系統(tǒng)靈活、穩(wěn)定，同時，其控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)在無任何輔助手段情況下，微電網(wǎng)系統(tǒng)完成并網(wǎng)模式與孤島模式的切換，且在并網(wǎng)模式下能夠同時實現(xiàn)削峰填谷、功率平滑、時移以及改善電能質(zhì)量等控制。
【專利說明】—種混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新能源發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與傳統(tǒng)的火力發(fā)電、水力發(fā)電相比，由于風(fēng)能和太陽能所具有的波動性，無法滿足多接入點、高滲透率的接入傳統(tǒng)電網(wǎng)，這已成為我國可再生能源大規(guī)模發(fā)展的主要障礙。由風(fēng)能和太陽能構(gòu)成的分布式發(fā)電單元，與傳統(tǒng)的大電網(wǎng)之間存在能量的雙向流動，儲能單元母線上的能量雙向流動，此外，分布式發(fā)電單元與負荷的能量傳送，響應(yīng)速度也存在差異，所有這些差異性增加了分布式發(fā)電單元運行和能量的傳輸。
[0003]作為分布式發(fā)電的重要接入方式之一，微電網(wǎng)主要是由分布式發(fā)電裝置、儲能環(huán)節(jié)以及本地負荷組成的(小型)配電子網(wǎng)，而分布式發(fā)電則更傾向于利用新型可再生能源(風(fēng)能和太陽能等)。
[0004]微電網(wǎng)系統(tǒng)通過分布式發(fā)電和輸配電技術(shù)，為可再生能源發(fā)電的接入提供了另外一條解決途徑，而同時又可以作為堅強智能電網(wǎng)體系的有機組成部分，通過優(yōu)勢互補實現(xiàn)更顯著的經(jīng)濟和環(huán)境效益。
[0005]微電網(wǎng)中包含了發(fā)電單元和負荷單元，這兩個單元為不相關(guān)隨機單元，同時，微電網(wǎng)中還包含了直流供電和交流供電兩種模式，這就需要微電網(wǎng)儲能單元頻繁進行交、直流變換形式，吸收與發(fā)出有功功率以維持微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，這對微電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計、儲能利用率、儲能壽命以及微電網(wǎng)變換器的穩(wěn)定性和可靠性提出了很高的要求。
[0006]目前，現(xiàn)有的微電網(wǎng)只是簡單的實現(xiàn)了并網(wǎng)模式與孤島模式轉(zhuǎn)換的功能，在切換過程中，依靠很多輔助手段實現(xiàn)，但是無法同時實現(xiàn)削峰填谷、功率平滑、時移、改善電能質(zhì)量等多項功能，其主要原因在于，現(xiàn)有技術(shù)沒有設(shè)計出一種適用于微電網(wǎng)的能量高效轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移、儲存的交直流混合型結(jié)構(gòu)，配合高效的多目標優(yōu)化控制策略，以及儲能單元控制策略，提高微電網(wǎng)系統(tǒng)的靈活性和實用性。
[0007]同時，由于傳統(tǒng)的控制邏輯實現(xiàn)于分布式發(fā)電電源中的變流器控制中，微電網(wǎng)系統(tǒng)缺乏全局的控制策略和協(xié)調(diào)控制器平臺，因此無法設(shè)計出多目標控制策略。
[0008]綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)智能化程度低，控制響應(yīng)慢，控制目標單一，控制效果較差。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009](一)要解決的技術(shù)問題
[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺及其控制方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的微電網(wǎng)系統(tǒng)在無任何輔助手斷的情況下，無法同時實現(xiàn)削峰填谷、功率平滑、時移、改善電能質(zhì)量等多項功能。
[0011](二)技術(shù)方案
[0012]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺，所述應(yīng)用平臺包括:
[0013]微電網(wǎng)系統(tǒng)、并網(wǎng)開關(guān)和控制系統(tǒng)；
[0014]所述微電網(wǎng)系統(tǒng)包括直流微電網(wǎng)和交流微電網(wǎng)；
[0015]所述直流微電網(wǎng)包括直流間隔設(shè)備和微電網(wǎng)直流母線；
[0016]所述交流微電網(wǎng)包括交流間隔設(shè)備和微電網(wǎng)交流母線；
[0017]所述直流間隔設(shè)備和交流間隔設(shè)備并聯(lián)接入微電網(wǎng)交流母線，所述微電網(wǎng)交流母線通過并網(wǎng)開關(guān)與配電網(wǎng)母線連接；
[0018]所述控制系統(tǒng)包括監(jiān)控層和主控層；
[0019]所述主控層分別與所述監(jiān)控層、直流間隔設(shè)備、交流間隔設(shè)備相連，所述主控層用于接收所述直流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)和所述交流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述監(jiān)控層；
[0020]所述監(jiān)控層根據(jù)接收到的所述直流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)和所述交流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析，并將所述直流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)和所述交流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)發(fā)送給所述主控層，所述主控層根據(jù)接收到的所述直流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)和所述交流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)，進行所述微電網(wǎng)系統(tǒng)的故障預(yù)測與故障排除，并將結(jié)果返回給所述監(jiān)控層，所述監(jiān)控層根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)形成控制指令并發(fā)送給所述主控層，在確定所述微電網(wǎng)系統(tǒng)無故障的情況下，所述主控層控制所述微電網(wǎng)系統(tǒng)執(zhí)行削峰填谷、功率平滑、時移以及電能質(zhì)量改善功能中的一種或多種。
[0021]其中，所述交流間隔設(shè)備包括:分布式發(fā)電設(shè)備、模擬負荷、儲能雙向變流器、光伏并網(wǎng)逆變器、風(fēng)電逆變器、模擬電網(wǎng)和模擬阻抗器；
[0022]所述分布式發(fā)電設(shè)備和模擬負荷并聯(lián)接入所述微電網(wǎng)交流母線，且所述分布式發(fā)電設(shè)備通過所述光伏并網(wǎng)逆變器和風(fēng)電逆變器接入所述微電網(wǎng)交流母線；
[0023]所述直流間隔設(shè)備通過所述儲能雙向變流器接入所述微電網(wǎng)交流母線；
[0024]所述模擬電網(wǎng)一端與所述主控層相連，另一端與所述微電網(wǎng)交流母線相連，用于模擬微電網(wǎng)系統(tǒng)在孤島模式下，不同的電網(wǎng)電壓和頻率；
[0025]所述模擬阻抗器接入微電網(wǎng)交流母線中，用于模擬所述微電網(wǎng)系統(tǒng)在孤島模式下的線路阻抗角。
[0026]進一步，所述分布式發(fā)電設(shè)備包括:第二光伏發(fā)電設(shè)備、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、柴油機發(fā)電設(shè)備、汽車充電樁；
[0027]所述第二光伏發(fā)電設(shè)備、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、柴油機發(fā)電設(shè)備和汽車充電樁并聯(lián)接入所述微電網(wǎng)交流母線，且所述第二光伏發(fā)電設(shè)備通過所述光伏并網(wǎng)逆變器接入所述微電網(wǎng)交流母線，所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備通過所述風(fēng)電逆變器接入所述微電網(wǎng)交流母線。
[0028]進一步，所述直流間隔設(shè)備包括:儲能單元、第一光伏發(fā)電設(shè)備和雙向DC/DC斬波器；
[0029]所述儲能單元包括:能量型儲能電池以及功率型儲能電池；
[0030]所述能量型儲能電池、功率型儲能電池和第一光伏發(fā)電設(shè)備均通過所述雙向DC/DC斬波器并聯(lián)接入所述微電網(wǎng)直流母線相連，所述微電網(wǎng)直流母線通過儲能雙向變流器接入微電網(wǎng)交流母線。
[0031]進一步，所述能量型儲能電池為鉛酸電池、鎳氫電池、鈉系電池、液流電池或磷酸鐵鋰儲能電池中的至少一種；
[0032]所述功率型儲能電池為超級電容和/或飛輪儲能。
[0033]本發(fā)明還提供一種混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺的控制方法，所述方法包括以下步驟:
[0034]S1:主控層采集所述直流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)和所述交流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述監(jiān)控層；
[0035]S2:監(jiān)控層根據(jù)接收到的所述直流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)和所述交流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析，并將所述直流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)和所述交流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)發(fā)送給所述主控層，所述主控層根據(jù)接收到的所述直流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)和所述交流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)，判斷微電網(wǎng)系統(tǒng)是否處于并網(wǎng)模式，同時判斷微電網(wǎng)系統(tǒng)是否發(fā)生故障；
[0036]若微電網(wǎng)系統(tǒng)處于孤島模式，則執(zhí)行步驟S8 ；
[0037]若微電網(wǎng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)模式，同時，微電網(wǎng)系統(tǒng)不發(fā)生故障，則執(zhí)行S3 ；
[0038]若微電網(wǎng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)模式，同時，微電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障，則執(zhí)行S4 ；
[0039]S3:主控層控制微電網(wǎng)系統(tǒng)執(zhí)行削峰填谷、功率平滑、時移、電能質(zhì)量功能中的一種或多種；
[0040]當主控層根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)判斷儲能單元需要進行系統(tǒng)維護時，則要進行儲能單元維護，在儲能單元維護過程中，并網(wǎng)模式下的削峰填谷、功率平滑、時移、電能質(zhì)量功能全部停止，直至維護完成；
[0041]S4:所述主控層啟動并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤島模式，并判斷并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤島模式是否成功；
[0042]若并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤島模式成功，則執(zhí)行步驟S7 ；
[0043]若并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤島模式失敗，則執(zhí)行步驟S5 ；
[0044]S5:主控層控制微電網(wǎng)系統(tǒng)進入黑啟動模式；
[0045]S6:在微電網(wǎng)母線電壓和頻率建立穩(wěn)定后，主控層控制微電網(wǎng)系統(tǒng)運行在孤島模式；
[0046]S7:主控層確定微電網(wǎng)系統(tǒng)故障是否排除，若微電網(wǎng)系統(tǒng)故障已排除，則執(zhí)行步驟S8 ;若微電網(wǎng)系統(tǒng)故障沒有排除，則執(zhí)行步驟S7 ；
[0047]S8:主控層啟動孤島模式轉(zhuǎn)并網(wǎng)模式，之后，返回步驟S3。
[0048]進一步，所述步驟S2中，在微電網(wǎng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)模式的情況下:
[0049]若微電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生內(nèi)部故障，則系統(tǒng)進行內(nèi)部故障報警，并進行故障排除，若微電網(wǎng)系統(tǒng)不發(fā)生內(nèi)部故障或者內(nèi)部故障已排除，則主控層判斷微電網(wǎng)系統(tǒng)是否發(fā)生外部故障；
[0050]若微電網(wǎng)系統(tǒng)不發(fā)生外部故障，則執(zhí)行S3 ；
[0051]若微電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生外部故障，則執(zhí)行S4 ；
[0052]進一步，所述步驟S4中，并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤島模式的步驟包括:
[0053]a:在并網(wǎng)模式下，監(jiān)控層通過主控層實時采集風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、第二光伏發(fā)電設(shè)備和第一光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率，以及儲能單元的荷電狀況，按照負荷重要性及期望的孤島運行時間，確定孤島模式下的供電預(yù)案；
[0054]b:主控層監(jiān)測檢測微電網(wǎng)系統(tǒng)是否發(fā)生故障，當微電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，立即將檢測結(jié)果發(fā)送給監(jiān)控層，同時，主控層控制雙向DC/DC斬波器和儲能雙向變流器進行工作模式轉(zhuǎn)換；
[0055]c:監(jiān)控層根據(jù)接收到的檢測結(jié)果，迅速斷開與配電網(wǎng)的連接，并按照離網(wǎng)供電預(yù)案，保留或切除二級負荷，同時，控制分布式發(fā)電設(shè)備進行限功率操作。
[0056]進一步,所述步驟S5中,所述黑啟動模式的啟動包括:
[0057]a:斷開所述模擬負荷、并網(wǎng)開關(guān)、第一光伏發(fā)電設(shè)備、第二光伏發(fā)電設(shè)備和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備；
[0058]b:監(jiān)控層向所述儲能雙向變流器下發(fā)直流側(cè)電壓指令、雙向DC/DC斬波器功率調(diào)節(jié)參數(shù)，然后啟動儲能雙向變流器和雙向DC/DC斬波器，等待微電網(wǎng)交流母線電壓的建立；
[0059]c:微電網(wǎng)交流母線電壓建立之后，系統(tǒng)的其它所有控制環(huán)節(jié)都得電，處于待命狀態(tài)；
[0060]d:監(jiān)控系統(tǒng)通過智能配電柜接入負荷，等待系統(tǒng)進入穩(wěn)定狀態(tài)；
[0061]e:智能配電柜將第一光伏發(fā)電設(shè)備和第二光伏發(fā)電設(shè)備接入，并逐步增大允許第一光伏發(fā)電設(shè)備和第二光伏發(fā)電設(shè)備輸入功率的限值，直至解除光第一光伏發(fā)電設(shè)備和第二光伏發(fā)電設(shè)備的輸入功率限制；
[0062]f:智能配電柜依次將風(fēng)力發(fā)電設(shè)備接入，同時調(diào)整雙向DC/DC斬波器的配置，直至整個微電網(wǎng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。
[0063]進一步，所述步驟S8中，孤島模式轉(zhuǎn)并網(wǎng)模式的步驟包括:
[0064]a:當配電網(wǎng)供電恢復(fù)時，主控層通過檢測配電網(wǎng)的電壓和頻率予以確認，并向監(jiān)控層反饋相關(guān)信息；
[0065]b:儲能雙向變流器25和雙向DC/DC斬波器12根據(jù)配電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位信息自動調(diào)節(jié)微電網(wǎng)系統(tǒng)的交流母線電壓，實現(xiàn)與電網(wǎng)電壓的同步；
[0066]c:當二者同步時，閉合電網(wǎng)開關(guān)；
[0067]d:如果二級負荷處于斷開狀態(tài)，系統(tǒng)接入二級負荷；
[0068]e:如果第二光伏發(fā)電設(shè)備、第一光伏發(fā)電設(shè)備和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備處于功率限制狀態(tài)，監(jiān)控層逐步開放它們的功率輸出，直至進入并網(wǎng)運行的穩(wěn)定調(diào)節(jié)狀態(tài)。
[0069](三)有益效果
[0070]本發(fā)明提供一種交、直流混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺，該平臺能夠滿足能量的快速響應(yīng)，控制精度高，系統(tǒng)靈活、穩(wěn)定，同時，本發(fā)明還提供了一種混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺的控制方法，該控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)在無任何輔助手段情況下，微電網(wǎng)系統(tǒng)完成并網(wǎng)模式與孤島模式的切換，且在并網(wǎng)模式下能夠同時實現(xiàn)削峰填谷、功率平滑、時移以及改善電能質(zhì)量等控制，從而提升了微電網(wǎng)系統(tǒng)的靈活性和實用性，以及全局動態(tài)響應(yīng)能力。本發(fā)明提供的混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺以及控制方法，充分利用可在生能源發(fā)電、儲能單元在能量形式互補和能量調(diào)度控制，實現(xiàn)能量靈活流動，提高了分布式發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性和經(jīng)濟性，實現(xiàn)了分布式發(fā)電系統(tǒng)的高效利用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0071]圖1是本發(fā)明提供的混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0072]圖2是本發(fā)明提供的混合型微電網(wǎng)應(yīng)該平臺的控制方法的流程圖；
[0073]圖3a是本發(fā)明提供的混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺的雙向DC/DC斬波器理想狀態(tài)下的下垂控制示意圖。
[0074]圖3b是本發(fā)明提供的混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺的雙向DC/DC斬波器實際的下垂控制示意圖。
[0075]圖中，10:微電網(wǎng)直流母線；11:第一光伏發(fā)電設(shè)備；12:雙向DC/DC斬波器；13:能量型儲能電池；14:功率型儲能電池；20:微電網(wǎng)交流母線；21:—級負荷；22:二級負荷；23:模擬電網(wǎng)；24:模擬阻抗器；25:儲能雙向變流器；251:光伏并網(wǎng)逆變器；252:風(fēng)電逆變器；26:風(fēng)力發(fā)電設(shè)備；27:柴油機發(fā)電設(shè)備；28:汽車充電樁；29:第二光伏發(fā)電設(shè)備；30:王控層；31:監(jiān)控層；40:配電網(wǎng)；K1:并網(wǎng)開關(guān)；PCC:并網(wǎng)點。
【具體實施方式】
[0076]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺及其控制方法的【具體實施方式】作進一步詳細說明。這些實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制。
[0077]如圖1所示，本發(fā)明提供的混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺，包括:微電網(wǎng)系統(tǒng)、并網(wǎng)開關(guān)Kl和控制系統(tǒng)。
[0078]所述微電網(wǎng)系統(tǒng)包括直流微電網(wǎng)和交流微電網(wǎng)。所述直流微電網(wǎng)包括直流間隔設(shè)備和微電網(wǎng)直流母線10。所述交流微電網(wǎng)包括交流間隔設(shè)備和微電網(wǎng)交流母線20。所述直流間隔設(shè)備和交流間隔設(shè)備并聯(lián)接入微電網(wǎng)交流母線20，所述微電網(wǎng)交流母線20通過并網(wǎng)開關(guān)Kl與配電網(wǎng)母線連接。所述并網(wǎng)開關(guān)Kl用于控制微電網(wǎng)系統(tǒng)與配電網(wǎng)40之間的連接與斷開。當配電網(wǎng)40正常供電時，并網(wǎng)開關(guān)Kl處于閉合狀態(tài)，微電網(wǎng)系統(tǒng)與配電網(wǎng)40連接，微電網(wǎng)系統(tǒng)與配電網(wǎng)40之間可以進行能量交換；當配電網(wǎng)40發(fā)生故障時，并網(wǎng)開關(guān)Kl處于斷開狀態(tài)，微電網(wǎng)系統(tǒng)運行在孤島模式。
[0079]所述控制系統(tǒng)包括主控層30和監(jiān)控層31。所述主控層30分別與所述監(jiān)控層31、直流間隔設(shè)備、交流間隔設(shè)備相連，實現(xiàn)交流微電網(wǎng)與直流微電網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制和能量管理。所述主控層30用于接收所述直流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)和所述交流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述監(jiān)控層31。所述監(jiān)控層31根據(jù)接收到的所述直流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)和所述交流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析，并將所述直流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)和所述交流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)發(fā)送給所述主控層30，所述主控層30根據(jù)接收到的所述直流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)和所述交流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)，對所述微電網(wǎng)系統(tǒng)進行故障預(yù)測與故障排除，并將結(jié)果返回給所述監(jiān)控層31，所述監(jiān)控層31根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)形成控制指令并發(fā)送給所述主控層30，在確定所述微電網(wǎng)系統(tǒng)無故障的情況下，所述主控層30控制所述微電網(wǎng)系統(tǒng)執(zhí)行削峰填谷、功率平滑、時移以及電能質(zhì)量改善功能中的一種或多種。當所述主控層30預(yù)測到故障或發(fā)生突發(fā)故障時，所述主控層030將會按照預(yù)先設(shè)定的故障排查算法，對微電網(wǎng)系統(tǒng)進行控制，保證系統(tǒng)安全，事故不再擴散。
[0080]在本實施方式中，所述交流間隔設(shè)備包括:分布式發(fā)電設(shè)備、模擬負荷、儲能雙向變流器25、光伏并網(wǎng)逆變器251、風(fēng)電逆變器252、模擬電網(wǎng)23和模擬阻抗器24。所述分布式發(fā)電設(shè)備和模擬負荷并聯(lián)接入所述微電網(wǎng)交流母線20，且所述分布式發(fā)電設(shè)備通過所述光伏并網(wǎng)逆變器251和風(fēng)電逆變器252接入所述微電網(wǎng)交流母線20。所述直流間隔設(shè)備通過所述儲能雙向變流器25接入所述微電網(wǎng)交流母線20。所述模擬電網(wǎng)23 —端與所述主控層30相連，另一端與所述微電網(wǎng)交流母線20相連，用于模擬微電網(wǎng)系統(tǒng)在孤島模式下，不同的電網(wǎng)電壓和頻率。所述模擬阻抗器24接入微電網(wǎng)交流母線20中，用于模擬所述微電網(wǎng)系統(tǒng)在孤島模式下的線路阻抗角。所述分布式發(fā)電設(shè)備包括:第二光伏發(fā)電設(shè)備29、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備26、柴油機發(fā)電設(shè)備27、汽車充電樁28。所述第二光伏發(fā)電設(shè)備29、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備26、柴油機發(fā)電設(shè)備27和汽車充電樁28并聯(lián)接入所述微電網(wǎng)交流母線20，且所述第二光伏發(fā)電設(shè)備29通過所述光伏并網(wǎng)逆變器251接入所述微電網(wǎng)交流母線20，所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備26通過所述風(fēng)電逆變器252接入所述微電網(wǎng)交流母線20。所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備26和第二光伏發(fā)電設(shè)備29通過儲能雙向變流器25為模擬負荷供電，或通過微電網(wǎng)交流母線20存儲在能量型儲能電池13或功率型儲能電池14，用于孤島運行、削峰填谷、功率平滑等控制。所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備26可以是模擬器，也可以是真實的風(fēng)力發(fā)電機；所述第二光伏發(fā)電設(shè)備29可以是模擬系統(tǒng)也可以是真實的光伏組件。
[0081]在本實施方式中，所述直流間隔設(shè)備包括:儲能單元、第一光伏發(fā)電設(shè)備11和雙向DC/DC斬波器12。所述儲能單元和第一光伏發(fā)電設(shè)備11均通過所述雙向DC/DC斬波器12并聯(lián)接入所述直流微電網(wǎng)直流母線10，所述直流微電網(wǎng)直流母線010通過所述儲能雙向變流器25接入微電網(wǎng)交流母線20，實現(xiàn)了直流微電網(wǎng)與交流微電網(wǎng)的高效、快速的能量交換，提高了微電網(wǎng)系統(tǒng)的使用效率和使用壽命。
[0082]所述儲能單元包括:能量型儲能電池13以及功率型儲能電池14。在微電網(wǎng)系統(tǒng)由并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)變成孤島模式時，能量型儲能電池13建立微電網(wǎng)交流母線20電壓和頻率，并維持微電網(wǎng)系統(tǒng)潮流平衡。所述能量型儲能電池13功率型儲能電池14均通過所述雙向DC/DC斬波器12與所述微電網(wǎng)直流母線10相連。所述能量型儲能電池13可以為鉛酸電池、鎳氫電池、鈉系電池、液流電池或磷酸鐵鋰儲能電池中的至少一種。所述功率型儲能電池14可以為超級電容和/或飛輪儲能。
[0083]在混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺中，儲能雙向變流器25直流側(cè)，多臺雙向DC/DC斬波器12采用下垂控制策略，儲能雙向變流器25采用單環(huán)控制策略。
[0084]在混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺中，儲能雙向變流器25與多臺雙向DC/DC斬波器12控制策略，將按照下面方式進行:
[0085]I)儲能雙向變流器25工作于電壓源模式，不需要監(jiān)控層31給出控制指令，自動保持三相輸出電壓頻率和幅值的穩(wěn)定性；
[0086]2)各雙向DC/DC斬波器12支路采用下垂特性控制，以實現(xiàn)所有雙向DC/DC斬波器12之間的功率均衡；
[0087]3)計算并優(yōu)化需要投入的雙向DC/DC斬波器12支路數(shù)，優(yōu)化的目標是在保證功率平衡裕量的前提下使投入的支路數(shù)最少，該優(yōu)化及功率調(diào)整在運行過程中動態(tài)進行；
[0088]4)根據(jù)微電網(wǎng)應(yīng)用平臺不同的控制方式，投入的雙向DC/DC斬波器12支路方式與數(shù)量也不盡相同。
[0089]所述混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺還包括并網(wǎng)變壓器，所述并網(wǎng)變壓器連接在所述微電網(wǎng)交流母線20和配電網(wǎng)母線之間，用于實現(xiàn)所述微電網(wǎng)系統(tǒng)與配電網(wǎng)40之間的能量交換。所述并網(wǎng)開關(guān)Kl是設(shè)置在所述并網(wǎng)變壓器低壓側(cè)的。
[0090]所述主控層30是基于嵌入式設(shè)計的多進程控制系統(tǒng)，各個進程獨立工作，接收直流間隔設(shè)備和交流間隔設(shè)備的信號，以及線路信號，對直流間隔設(shè)備和交流間隔設(shè)備進行多目標控制策略的實施，是微電網(wǎng)應(yīng)用平臺的核心控制中心。這里的多目標控制策略是指對削峰填谷、功率平滑、時移以及電能質(zhì)量改善等多項功能的控制策略。
[0091]所述主控層30包括主控屏、通訊屏、保護屏以及電能質(zhì)量監(jiān)控屏；所述主控屏包括:中央控制器和數(shù)據(jù)采集器，所述中央控制器用于控制算法執(zhí)行，所述數(shù)據(jù)采集器用于完成數(shù)據(jù)的采集。所述通訊屏是通訊信號的載體，其包括:光電交換機、通訊機、防火墻。所述保護屏包括:繼電保護裝置和各類開關(guān)，所述保護屏主要用于保護所述直流間隔設(shè)備、交流間隔設(shè)備和各種線路。所述電能質(zhì)量控制屏主要用于檢測所述微電網(wǎng)系統(tǒng)中電能的質(zhì)量，所述電能質(zhì)量監(jiān)控屏包括電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置以及控制信號輸出端子。所述電能質(zhì)量監(jiān)控屏與所述微電網(wǎng)系統(tǒng)中的所有接入點相連，用于實現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)中所有接入點電能質(zhì)量的監(jiān)測和控制信號輸出。
[0092]所述監(jiān)控層31用于對直流間隔設(shè)備和交流間隔設(shè)備進行實時數(shù)據(jù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)存儲，并對混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析和二次開發(fā)。所述監(jiān)控層31也執(zhí)行混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺的功率預(yù)測、經(jīng)濟性分析，以及接收來自配電網(wǎng)40的信號，結(jié)合主控層31的所有數(shù)據(jù)，形成控制指令，下發(fā)到主控層31，便于主控層31對直流間隔設(shè)備和交流間隔設(shè)備進行協(xié)調(diào)控制。所述監(jiān)控層31包括能量管理與調(diào)度控制單元，以及通訊接收屏。
[0093]如圖2所示，本發(fā)明還提供一種混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺的控制方法，所述方法包括以下步驟:
[0094]S1:主控層30采集所述直流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)和所述交流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述監(jiān)控層；
[0095]在所述步驟SI中，所述主控層30，具體的說是，所述中央控制器，對所述直流間隔設(shè)備和交流間隔設(shè)備進行實時數(shù)據(jù)采集，主要包括:a、分布式發(fā)電設(shè)備的電壓、電流、有功功率、無功功率、系統(tǒng)頻率、工作狀態(tài)以及功率因數(shù)山、儲能單元中能量型儲能電池、功率型儲能電池的參數(shù)及工作狀態(tài)；C、網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)資源使用情況、根據(jù)通信物理連接判斷做出網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)評估；d、判斷是否采用熱備冗余系統(tǒng)，保證通訊正常。
[0096]S2:監(jiān)控層31根據(jù)接收到的所述直流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)和所述交流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析，并將所述直流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)和所述交流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)發(fā)送給所述主控層30，所述主控層30根據(jù)接收到的所述直流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)和所述交流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)，判斷微電網(wǎng)系統(tǒng)是否處于并網(wǎng)模式，同時判斷微電網(wǎng)系統(tǒng)是否發(fā)生故障；
[0097]若微電網(wǎng)系統(tǒng)不處于并網(wǎng)模式，換句話說，微電網(wǎng)系統(tǒng)處于孤島模式，則執(zhí)行步驟S8 ；
[0098]若微電網(wǎng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)模式，同時，微電網(wǎng)系統(tǒng)不發(fā)生故障，則執(zhí)行S3 ；
[0099]若微電網(wǎng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)模式，同時，微電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障，則執(zhí)行S4 ；
[0100]所述微電網(wǎng)系統(tǒng)的故障包括:微電網(wǎng)內(nèi)部故障和微電網(wǎng)外部故障。所述微電網(wǎng)內(nèi)部故障主要是所述光伏并網(wǎng)逆變器251、雙向DC/DC斬波器12、儲能雙向變流器25、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備26、微電網(wǎng)交流母線20、儲能單元電氣故障中的至少一種。所述微電網(wǎng)外部故障主要是指并網(wǎng)開關(guān)Kl以外的故障，主要是指配電網(wǎng)40中發(fā)生接地短路、區(qū)域安全保護裝置動作、開關(guān)無故障誤跳、配電網(wǎng)停電檢修中的至少一種。
[0101]在所述步驟S2中，在微電網(wǎng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)模式的情況下:若微電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生內(nèi)部故障，則系統(tǒng)進行內(nèi)部故障報警，并進行故障排除，若微電網(wǎng)系統(tǒng)不發(fā)生內(nèi)部故障或者內(nèi)部故障已排除，則主控層30判斷微電網(wǎng)系統(tǒng)是否發(fā)生外部故障；若微電網(wǎng)系統(tǒng)不發(fā)生外部故障，則執(zhí)行S3 ;若微電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生外部故障，則執(zhí)行S4。
[0102]S3:主控層控制微電網(wǎng)系統(tǒng)執(zhí)行削峰填谷、功率平滑、時移、電能質(zhì)量功能中的一種或多種；
[0103]當主控層根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)判斷儲能單元需要進行維護時，則要進行儲能單元維護，在儲能單元維護過程中，并網(wǎng)模式下的削峰填谷、功率平滑、時移、電能質(zhì)量功能全部停止，直至維護完成；
[0104]微電網(wǎng)系統(tǒng)運行在并網(wǎng)模式時，所述儲能單元，即功率型儲能電池13和能量型儲能電池14，在微電網(wǎng)系統(tǒng)中可以分別或同時發(fā)揮3種不同的作用:
[0105]a、備用電源；在并網(wǎng)模式下儲存微電網(wǎng)系統(tǒng)的能量，滿足微電網(wǎng)系統(tǒng)故障情況下重要負荷的供電需求。
[0106]b、平抑間歇性能源的功率波動；這里說的間歇性能源在本實施方式中指的是:風(fēng)力發(fā)電設(shè)備26、第二光伏發(fā)電設(shè)備29和第一光伏發(fā)電設(shè)備U。所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備26、第二光伏發(fā)電設(shè)備29和第一光伏發(fā)電設(shè)備11的輸出功率存在隨機性、大范圍的波動，利用功率型儲能電池13和能量型儲能電池14的功率快速調(diào)節(jié)能力，可以有效地降低這種功率波動和負荷對微電網(wǎng)系統(tǒng)的影響，保證微電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行和負荷的可靠供電。
[0107]C、在削峰填谷或移峰填谷中，所述功率型儲能電池13和能量型儲能電池14通過在配電網(wǎng)40的用電低谷時段存儲能量，用電高峰時段釋放能量，一方面可以利用配電網(wǎng)的峰谷電價差，降低用電成本，另一方面可以減小微電網(wǎng)系統(tǒng)本身的負荷的波動范圍，以降低總裝機容量。
[0108]當主控層30確定微電網(wǎng)系統(tǒng)運行正常時，換句話說，微電網(wǎng)系統(tǒng)不發(fā)生故障時，即，在所述步驟S3中，所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備26、第一光伏發(fā)電設(shè)備11和第二光伏發(fā)電設(shè)備29按照最大功率發(fā)電，以最大限度的發(fā)揮可再生能源的作用，只有在特殊情況下才進行風(fēng)力發(fā)電設(shè)備26的投切控制。在主控層30確定微電網(wǎng)系統(tǒng)運行正常的情況下，所述主控層30對能量型儲能電池13和功率型儲能電池14進行削峰填谷控制，維持微電網(wǎng)系統(tǒng)潮流平衡，同時，所述功率型儲能電池14主要進行短周期的功率平滑控制，所述能量型儲能電池13主要進行長周期的功率平滑控制，以提高微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部供電質(zhì)量。
[0109]在所述步驟S3中，所述儲能雙向變流器25以電壓源模式工作，維持微電網(wǎng)交流母線電壓的穩(wěn)定；所述雙向DC/DC斬波器12以直流母線電壓Udc為控制量，用Ud。的實際值與給定值的差值調(diào)節(jié)輸出功率，使Udc保持在其給定值附近；各個雙向DC/DC斬波器12通過Udc —P曲線(如圖3a、3b所示)的下垂特性控制，實現(xiàn)功率的均衡分配。
[0110]所述儲能雙向變流器25的中間直流電壓Udc由雙向DC/DC斬波器12控制，并且該中間電壓作為每個雙向DC/DC斬波器12充放電工況選擇、輸出功率控制的指令。
[0111]在圖3a和圖3b中，曲線Ml和曲線M2分別表示兩個并聯(lián)運行的雙向DC/DC斬波器12的下垂特性曲線，其中橫坐標表示微電網(wǎng)直流母線10的電壓，縱坐標表示雙向DC/DC斬波器12輸出到微電網(wǎng)直流母線10的功率，功率取正值時表示儲能單元放電，功率取負值表示儲能單元充電，功率取O值表示停止工作。Vl?V4、P11?P22分別是由主控層30的中央控制器的電壓及功率給定值。
[0112]如圖3a所示，是所述雙向DC/DC斬波器12下垂特性控制的理性狀態(tài)，充放電之間有一定的電壓控制死區(qū)，可以克服各雙向DC/DC斬波器12支路的測控離散性造成充放電模式紊亂。由于通常器件采用的是1200V的器件，該理想的下垂特性所需要的電壓范圍難以滿足，故提出了圖3b所示的變通的下垂特性。
[0113]與圖3a相比，圖3b所示的下垂特性需要的直流電壓調(diào)節(jié)范圍大大降低，但電壓與功率不再是一一對應(yīng)的關(guān)系，因此需要由監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)下達明確的充放電運行模式的指令，并采取進一步的措施，避免出現(xiàn)各雙向DC/DC斬波器12充放電模式的紊亂，以及狀態(tài)的反復(fù)切換。其中，圖3b中的A、B、C、D均表示微電網(wǎng)直流母線10的電壓電壓截止點。
[0114]在所述混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺中，主控層30執(zhí)行削峰填谷控制，按照下面的方式進行:
[0115]a、統(tǒng)計微電網(wǎng)系統(tǒng)模擬負荷的日平均功率曲線，并獲得波峰參考值和波谷參考值；
[0116]b、統(tǒng)計微電網(wǎng)系統(tǒng)分布式發(fā)電設(shè)備功率預(yù)測值；
[0117]C、基于波峰參考值、波谷參考值以及微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部分布式發(fā)電設(shè)備的功率預(yù)測值，儲能單元根據(jù)微電網(wǎng)系統(tǒng)模擬負荷聯(lián)絡(luò)線進行削峰填谷控制，其中根據(jù)設(shè)定的閾值，進行充放電控制，保證微電網(wǎng)系統(tǒng)輸出功率圍繞系統(tǒng)功率聯(lián)絡(luò)線上下波動。
[0118]在所述混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺中，主控層30執(zhí)行功率平滑控制，按照下面的方式進行:
[0119]a、在一定時間間隔內(nèi)，米集風(fēng)力發(fā)電設(shè)備26、第二光伏發(fā)電設(shè)備29和第一光伏發(fā)電設(shè)備11多個功率輸出值；
[0120]b、對上述多個功率輸出值進行平滑濾波，通過數(shù)值外插計算，得出下一時段預(yù)計功率值；
[0121]C、計算風(fēng)力發(fā)電設(shè)備26、第二光伏發(fā)電設(shè)備29和第一光伏發(fā)電設(shè)備11當前輸出值與預(yù)計功率值之差，即為獲得的功率控制值；
[0122]d、根據(jù)功率型儲能電池14和能量型儲能電池13的功率值進行修正，以獲得多個修正的功率控制值；
[0123]e、功率型儲能電池14和能量型儲能電池13根據(jù)功率控制值進行充電或放電操作。
[0124]在所述混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺中，主控層30執(zhí)行時移控制，按照下面的方式進行:
[0125]所述主控層30控制功率型儲能電池14或能量型儲能電池13在配電網(wǎng)40負荷高峰期間放電，在配電網(wǎng)負荷低估期間充電以儲存能量；或者，在配電網(wǎng)40費率較高時，功率型儲能電池14或能量型儲能電池放出能量，在配電網(wǎng)費率較低時，功率型儲能電池14或能量型儲能電池13儲存能量。
[0126]在所述混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺中，主控層30執(zhí)行電能質(zhì)量改善控制，按照下面的方式進行:
[0127]所述主控層30實時采集微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能參數(shù)，通過算法分析得出系統(tǒng)無功、諧波等電能質(zhì)量參數(shù)；所述主控層30控制功率型儲能電池14或能量型儲能電池13，進行有功、無功功率調(diào)節(jié)，改善微電網(wǎng)內(nèi)部電能質(zhì)量。
[0128]S4:所述主控層30啟動并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤島模式，并判斷并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤島模式是否成功；
[0129]若并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤島模式成功，則執(zhí)行步驟S7 ；
[0130]若并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤島模式失敗，則執(zhí)行步驟S5 ；
[0131]所述步驟S4中，并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤島模式的步驟包括:
[0132]a:在并網(wǎng)模式下，監(jiān)控層31通過主控層30實時采集風(fēng)力發(fā)電設(shè)備26、第二光伏發(fā)電設(shè)備29和第一光伏發(fā)電設(shè)備11的發(fā)電功率，以及儲能單元的荷電狀況，按照負荷重要性及期望的孤島模式運行時間，確定孤島模式下的供電預(yù)案；
[0133]b:主控層30檢測微電網(wǎng)系統(tǒng)是否發(fā)生故障，當微電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，立即將檢測結(jié)果發(fā)送給監(jiān)控層31，同時，主控層控制雙向DC/DC斬波器12和儲能雙向變流器25進行工作模式轉(zhuǎn)換；
[0134]c:監(jiān)控層31根據(jù)接收到的檢測結(jié)果，迅速斷開與配電網(wǎng)40的連接，并按照離網(wǎng)供電預(yù)案，保留或切除二級負荷22，同時，控制分布式發(fā)電設(shè)備進行限功率操作。
[0135]需要注意的是，在所述b步驟中，所述光伏并網(wǎng)逆變器251和所述風(fēng)電逆變器252不參與孤島模式檢測，在并網(wǎng)模式到孤島模式的轉(zhuǎn)換過程中也不必采取特別的措施，繼續(xù)以電流源模式運行，輸出的有功功率和無功功率分別等于各自的參考功率。
[0136]S5:主控層控制微電網(wǎng)系統(tǒng)進入黑啟動模式；
[0137]所述黑啟動模式的啟動包括:
[0138]a:斷開所述模擬負荷、并網(wǎng)開關(guān)K1、第一光伏發(fā)電設(shè)備11、第二光伏發(fā)電設(shè)備29和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備26 ；
[0139]b:監(jiān)控層31向所述儲能雙向變流器25下發(fā)直流側(cè)電壓指令、雙向DC/DC斬波器12功率調(diào)節(jié)參數(shù)，然后啟動儲能雙向變流器25和雙向DC/DC斬波器12，等待微電網(wǎng)交流母線20電壓的建立；
[0140]c:微電網(wǎng)交流母線20電壓建立之后，系統(tǒng)的其它所有控制環(huán)節(jié)都得電，并處于待命狀態(tài)；
[0141]d:監(jiān)控層31通過智能配電柜接入負荷，等待系統(tǒng)進入穩(wěn)定狀態(tài)；
[0142]e:智能配電柜將第一光伏發(fā)電設(shè)備11和第二光伏發(fā)電設(shè)備29接入，并逐步增大允許第一光伏發(fā)電設(shè)備11和第二光伏發(fā)電設(shè)備29輸入功率的限值，直至解除第一光伏發(fā)電設(shè)備11和第二光伏發(fā)電設(shè)備29的輸入功率限制；
[0143]f:智能配電柜依次將風(fēng)力發(fā)電設(shè)備26接入，同時調(diào)整雙向DC/DC斬波器的配置，直至整個微電網(wǎng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。
[0144]S6:在微電網(wǎng)母線電壓和頻率建立穩(wěn)定后，主控層控制微電網(wǎng)系統(tǒng)運行在孤島模式；
[0145]微電網(wǎng)系統(tǒng)在孤島情況下的控制目標，是通過第一光伏發(fā)電設(shè)備11、第二光伏發(fā)電設(shè)備29、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備26及儲能單元的協(xié)調(diào)控制，在保證供電質(zhì)量的前提下實現(xiàn)供、用電的功率平衡。所述儲能單元(即，功率型儲能電池14和能量型儲能電池13)，一方面，需要根據(jù)第一光伏發(fā)電設(shè)備11、第二光伏發(fā)電設(shè)備29、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備26、模擬負荷的平均功率，相應(yīng)地改變自身的輸出功率，甚至在發(fā)電功率大于負荷功率的情況下吸納一定的功率，實現(xiàn)系統(tǒng)的功率平衡。另一方面，還要通過功率的實時調(diào)節(jié)，消除間歇性能源的功率波動對微電網(wǎng)系統(tǒng)的影響，因此，儲能單元(即，功率型儲能電池14和能量型儲能電池13)的控制是實現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)平穩(wěn)運行的核心，需要具備快速響應(yīng)的能力。如果在孤島模式下，儲能單元(B卩，功率型儲能電池14和能量型儲能電池13)能量不足時，需要用柴油機發(fā)電設(shè)備27進行補充，儲能單元在時移模式或并網(wǎng)模式后，進入能量補充階段。
[0146]在孤島模式下，儲能單元(S卩，功率型儲能電池14和能量型儲能電池13)既是功率調(diào)節(jié)的主要執(zhí)行環(huán)節(jié)，同時也是配電網(wǎng)40電壓的控制環(huán)節(jié)，第二光伏發(fā)電設(shè)備29和第一光伏發(fā)電設(shè)備11、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備26是功率的輸出環(huán)節(jié)，因此各部分需按照如下的要求進行控制。
[0147]I)儲能雙向變流器25以電壓源模式工作，維持微電網(wǎng)交流母線電壓的穩(wěn)定，雙向DC/DC斬波器12以直流母線電壓UD。為控制量，用Udc的實際值與給定值的差值調(diào)節(jié)輸出功率，使Udc保持在其給定值附近，各個雙向DC/DC斬波器12通過UD。一P曲線的下垂特性控制，實現(xiàn)功率的均衡分配。
[0148]2)與第二光伏發(fā)電設(shè)備29、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備26連接的儲能雙向變流器25以電流源模式工作，輸出與交流母線電壓一致的電流，輸出電流的大小主要由儲能雙向變流器25根據(jù)發(fā)電功率確定，在供、用、儲功率難以通過儲能調(diào)節(jié)達到平衡的情況下，輸出電流由微電網(wǎng)監(jiān)控層31給定；
[0149]3)當負載電流是基本恒定時，當光伏、風(fēng)電的輸出功率增大/減小時，將導(dǎo)致儲能單元(即，功率型儲能電池14和能量型儲能電池13)的直流母線電壓Udc上升/下降，通過儲能雙向變流器25對Udc的反饋控制，使功率型儲能電池14和能量型儲能電池13的輸出功率減小/增大，從而實現(xiàn)微電網(wǎng)系統(tǒng)功率的平衡控制，以及光伏、風(fēng)電功率波動的抑制控制。
[0150]4)需要注意的是，在儲能能量不足以支持微電網(wǎng)母線電壓和頻率時，需要切換到柴油機發(fā)電設(shè)備27并網(wǎng)發(fā)電模式，以柴油機發(fā)電設(shè)備27進行微電網(wǎng)母線電壓和頻率的穩(wěn)定控制。
[0151]S7:主控層確定微電網(wǎng)系統(tǒng)故障是否排除，若微電網(wǎng)系統(tǒng)故障已排除，則執(zhí)行步驟S8 ;若微電網(wǎng)系統(tǒng)故障沒有排除，則執(zhí)行步驟S7 ；
[0152]S8:主控層啟動孤島模式轉(zhuǎn)并網(wǎng)模式，將微電網(wǎng)與大電網(wǎng)重新連接，并執(zhí)行并網(wǎng)模式下的削峰填谷、功率平滑、時移以及電能質(zhì)量改善等控制策略中的至少一種。也就是說，返回步驟S3。
[0153]所述步驟S8中，孤島模式轉(zhuǎn)并網(wǎng)模式的步驟包括:
[0154]a、當配電網(wǎng)40供電恢復(fù)時，主控層30通過檢測配電網(wǎng)的電壓和頻率予以確認，并向監(jiān)控層31反饋相關(guān)信息；
[0155]b、儲能雙向變流器25和雙向DC/DC斬波器12根據(jù)配電網(wǎng)40電壓的幅值、頻率和相位信息自動調(diào)節(jié)微電網(wǎng)系統(tǒng)的交流母線電壓，實現(xiàn)與電網(wǎng)電壓的同步；
[0156]C、當二者同步時，閉合電網(wǎng)開關(guān)；
[0157]d、如果二級負荷22處于斷開狀態(tài)，系統(tǒng)接入二級負荷22 ；
[0158]e、如果第二光伏發(fā)電設(shè)備29、第一光伏發(fā)電設(shè)備11和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備26處于功率限制狀態(tài)，監(jiān)控層31逐步開放它們的功率輸出，直至進入并網(wǎng)運行的穩(wěn)定調(diào)節(jié)狀態(tài)。
[0159]本發(fā)明提供一種交、直流混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺，該平臺能夠滿足能量的快速響應(yīng)，控制精度高，系統(tǒng)靈活、穩(wěn)定，同時，本發(fā)明還提供了一種混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺的控制方法，該控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)在無任何輔助手段情況下，微電網(wǎng)系統(tǒng)完成并網(wǎng)模式與孤島模式的切換，且在并網(wǎng)模式下能夠同時實現(xiàn)削峰填谷、功率平滑、時移以及改善電能質(zhì)量等控制，從而提升了微電網(wǎng)系統(tǒng)的靈活性和實用性，以及全局動態(tài)響應(yīng)能力。本發(fā)明提供的混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺以及控制方法，充分利用可在生能源發(fā)電、儲能單元在能量形式互補和能量調(diào)度控制，實現(xiàn)能量靈活流動，提高了分布式發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性和經(jīng)濟性，實現(xiàn)了分布式發(fā)電系統(tǒng)的高效利用。
[0160]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺，其特征在于，所述應(yīng)用平臺包括:微電網(wǎng)系統(tǒng)、并網(wǎng)開關(guān)和控制系統(tǒng)； 所述微電網(wǎng)系統(tǒng)包括直流微電網(wǎng)和交流微電網(wǎng)； 所述直流微電網(wǎng)包括直流間隔設(shè)備和微電網(wǎng)直流母線； 所述交流微電網(wǎng)包括交流間隔設(shè)備和微電網(wǎng)交流母線； 所述直流間隔設(shè)備和交流間隔設(shè)備并聯(lián)接入微電網(wǎng)交流母線，所述微電網(wǎng)交流母線通過并網(wǎng)開關(guān)與配電網(wǎng)母線連接； 所述控制系統(tǒng)包括監(jiān)控層和主控層； 所述主控層分別與所述監(jiān)控層、直流間隔設(shè)備、交流間隔設(shè)備相連，所述主控層用于接收所述直流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)和所述交流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述監(jiān)控層；所述監(jiān)控層根據(jù)接收到的所述直流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)和所述交流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析，并將所述直流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)和所述交流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)發(fā)送給所述主控層，所述主控層根據(jù)接收到的所述直流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)和所述交流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)，進行所述微電網(wǎng)系統(tǒng)的故障預(yù)測與故障排除，并將結(jié)果返回給所述監(jiān)控層，所述監(jiān)控層根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)形成控制指令并發(fā)送給所述主控層，在確定所述微電網(wǎng)系統(tǒng)無故障的情況下，所述主控層控制所述微電網(wǎng)系統(tǒng)執(zhí)行削峰填谷、功率平滑、時移以及電能質(zhì)量改善功能中的一種或多種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺，其特征在于，所述交流間隔設(shè)備包括:分布式發(fā)電設(shè)備、模擬負荷、儲能雙向變流器、光伏并網(wǎng)逆變器、風(fēng)電逆變器、模擬電網(wǎng)和模擬阻抗器； 所述分布式發(fā)電設(shè)備和模擬負荷并聯(lián)接入所述微電網(wǎng)交流母線，且所述分布式發(fā)電設(shè)備通過所述光伏并網(wǎng)逆變器和風(fēng)電逆變器接入所述微電網(wǎng)交流母線； 所述直流間隔設(shè)備通過所述儲能雙向變流器接入所述微電網(wǎng)交流母線； 所述模擬電網(wǎng)一端與所述主控層相連，另一端與所述微電網(wǎng)交流母線相連，用于模擬微電網(wǎng)系統(tǒng)在孤島模式下，不同的電網(wǎng)電壓和頻率； 所述模擬阻抗器接入微電網(wǎng)交流母線中，用于模擬所述微電網(wǎng)系統(tǒng)在孤島模式下的線路阻抗角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺，其特征在于，所述分布式發(fā)電設(shè)備包括:第二光伏發(fā)電設(shè)備、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、柴油機發(fā)電設(shè)備、汽車充電樁； 所述第二光伏發(fā)電設(shè)備、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、柴油機發(fā)電設(shè)備和汽車充電樁并聯(lián)接入所述微電網(wǎng)交流母線，且所述第二光伏發(fā)電設(shè)備通過所述光伏并網(wǎng)逆變器接入所述微電網(wǎng)交流母線，所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備通過所述風(fēng)電逆變器接入所述微電網(wǎng)交流母線。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺，其特征在于，所述直流間隔設(shè)備包括:儲能單兀、第一光伏發(fā)電設(shè)備和雙向DC/DC斬波器； 所述儲能單元包括:能量型儲能電池以及功率型儲能電池； 所述能量型儲能電池、功率型儲能電池和第一光伏發(fā)電設(shè)備均通過所述雙向DC/DC斬波器并聯(lián)接入所述微電網(wǎng)直流母線相連，所述微電網(wǎng)直流母線通過儲能雙向變流器接入微電網(wǎng)交流母線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺，其特征在于，所述能量型儲能電池為鉛酸電池、鎳氫電池、鈉系電池、液流電池或磷酸鐵鋰儲能電池中的至少一種； 所述功率型儲能電池為超級電容和/或飛輪儲能。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項所述的混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 51:主控層采集所述直流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)和所述交流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，并發(fā)送給所述監(jiān)控層； 52:監(jiān)控層根據(jù)接收到的所述直流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)和所述交流間隔設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析，并將所述直流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)和所述交流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)發(fā)送給所述主控層，所述主控層根據(jù)接收到的所述直流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)和所述交流間隔設(shè)備的實時狀態(tài)，判斷微電網(wǎng)系統(tǒng)是否處于并網(wǎng)模式，同時判斷微電網(wǎng)系統(tǒng)是否發(fā)生故障； 若微電網(wǎng)系統(tǒng)處于孤島模式，則執(zhí)行步驟S8 ； 若微電網(wǎng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)模式，同時，微電網(wǎng)系統(tǒng)不發(fā)生故障，則執(zhí)行S3 ； 若微電網(wǎng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)模式，同時，微電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障，貝1J執(zhí)行S4 ； 53:主控層控制微電網(wǎng)系統(tǒng)執(zhí)行削峰填谷、功率平滑、時移、電能質(zhì)量功能中的一種或多種； 當主控層根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)判斷儲能單元需要進行系統(tǒng)維護時，則要進行儲能單元維護，在儲能單元維護過程中，并網(wǎng)模式下的削峰填谷、功率平滑、時移、電能質(zhì)量功能全部停止，直至維護完成； 54:所述主控層啟動并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤島模式，并判斷并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤島模式是否成功； 若并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤島模式成功，則執(zhí)行步驟S7 ； 若并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤島模式失敗，則執(zhí)行步驟S5 ； 55:主控層控制微電網(wǎng)系統(tǒng)進入黑啟動模式； 56:在微電網(wǎng)母線電壓和頻率建立穩(wěn)定后，主控層控制微電網(wǎng)系統(tǒng)運行在孤島模式； 57:主控層確定微電網(wǎng)系統(tǒng)故障是否排除，若微電網(wǎng)系統(tǒng)故障已排除，則執(zhí)行步驟S8 ；若微電網(wǎng)系統(tǒng)故障沒有排除，則執(zhí)行步驟S7 ； 58:主控層啟動孤島模式轉(zhuǎn)并網(wǎng)模式，之后，返回步驟S3。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺的控制方法，其特征在于，所述步驟S2中，在微電網(wǎng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)模式的情況下: 若微電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生內(nèi)部故障，則系統(tǒng)進行內(nèi)部故障報警，并進行故障排除，若微電網(wǎng)系統(tǒng)不發(fā)生內(nèi)部故障或者內(nèi)部故障已排除，則主控層判斷微電網(wǎng)系統(tǒng)是否發(fā)生外部故障； 若微電網(wǎng)系統(tǒng)不發(fā)生外部故障，則執(zhí)行S3 ； 若微電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生外部故障，則執(zhí)行S4。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺的控制方法，其特征在于，所述步驟S4中，并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)孤島模式的步驟包括: a:在并網(wǎng)模式下，監(jiān)控層通過主控層實時采集風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、第二光伏發(fā)電設(shè)備和第一光伏發(fā)電設(shè)備的發(fā)電功率，以及儲能單元的荷電狀況，按照負荷重要性及期望的孤島運行時間，確定孤島模式下的供電預(yù)案； b:主控層監(jiān)測檢測微電網(wǎng)系統(tǒng)是否發(fā)生故障，當微電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，立即將檢測結(jié)果發(fā)送給監(jiān)控層，同時，主控層控制雙向DC/DC斬波器和儲能雙向變流器進行工作模式轉(zhuǎn)換； c:監(jiān)控層根據(jù)接收到的檢測結(jié)果，迅速斷開與配電網(wǎng)的連接，并按照離網(wǎng)供電預(yù)案，保留或切除二級負荷，同時，控制分布式發(fā)電設(shè)備進行限功率操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺的控制方法，其特征在于，所述步驟S5中，所述黑啟動模式的啟動包括: a:斷開所述模擬負荷、并網(wǎng)開關(guān)、第一光伏發(fā)電設(shè)備、第二光伏發(fā)電設(shè)備和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備; b:監(jiān)控層向所述儲能雙向變流器下發(fā)直流側(cè)電壓指令、雙向DC/DC斬波器功率調(diào)節(jié)參數(shù)，然后啟動儲能雙向變流器和雙向DC/DC斬波器，等待微電網(wǎng)交流母線電壓的建立；c:微電網(wǎng)交流母線電壓建立之后，系統(tǒng)的其它所有控制環(huán)節(jié)都得電，處于待命狀態(tài)；d:監(jiān)控系統(tǒng)通過智能配電柜接入負荷，等待系統(tǒng)進入穩(wěn)定狀態(tài)；e:智能配電柜將第一光伏發(fā)電設(shè)備和第二光伏發(fā)電設(shè)備接入，并逐步增大允許第一光伏發(fā)電設(shè)備和第二光伏發(fā)電設(shè)備輸入功率的限值，直至解除光第一光伏發(fā)電設(shè)備和第二光伏發(fā)電設(shè)備的輸入功率限制； f:智能配電柜依次將風(fēng)力發(fā)電設(shè)備接入，同時調(diào)整雙向DC/DC斬波器的配置，直至整個微電網(wǎng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的混合型微電網(wǎng)應(yīng)用平臺的控制方法，其特征在于，所述步驟S8中，孤島模式轉(zhuǎn)并網(wǎng)模式的步驟包括: a:當配電網(wǎng)供電恢復(fù)時，主控層通過檢測配電網(wǎng)的電壓和頻率予以確認，并向監(jiān)控層反饋相關(guān)信息； b:儲能雙向變流器25和雙向DC/DC斬波器12根據(jù)配電網(wǎng)電壓的幅值、頻率和相位信息自動調(diào)節(jié)微電網(wǎng)系統(tǒng)的交流母線電壓，實現(xiàn)與電網(wǎng)電壓的同步；c:當二者同步時，閉合電網(wǎng)開關(guān)；d:如果二級負荷處于斷開狀態(tài)，系統(tǒng)接入二級負荷； e:如果第二光伏發(fā)電設(shè)備、第一光伏發(fā)電設(shè)備和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備處于功率限制狀態(tài)，監(jiān)控層逐步開放它們的功率輸出，直至進入并網(wǎng)運行的穩(wěn)定調(diào)節(jié)狀態(tài)。
【文檔編號】G06Q50/06GK104281977SQ201310288108
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月10日
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