一種光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)，所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)包括：多個(gè)微電網(wǎng)子模塊，所述微電網(wǎng)子模塊包括：變流器；與所述變流器連接的光伏陣列；與所述變流器連接的蓄電池；與所述變流器連接的負(fù)載；與所述變流器連接的儲(chǔ)能飛輪；其中，所述儲(chǔ)能飛輪用于減小或是消除所述變流器輸出功率的波動(dòng)；所述變流器通過(guò)所述儲(chǔ)能飛輪與供電電網(wǎng)連接。通過(guò)控制所述變流器與所述儲(chǔ)能飛輪的工作狀態(tài)，可以減小或是消除所述變流器輸出功率的波動(dòng)，保證了變流器輸出功率的穩(wěn)定，避免了對(duì)負(fù)載與蓄電池的損壞。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光伏供電【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說(shuō)，涉及一種光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)。

【背景技術(shù)】
[0002]微電網(wǎng)通常有兩種運(yùn)行模式，一種運(yùn)行模式是與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，微電網(wǎng)作為大電網(wǎng)的一個(gè)可控調(diào)度單元接受大電網(wǎng)的調(diào)度。另一種是在孤島效應(yīng)時(shí)離網(wǎng)運(yùn)行。所述孤島效應(yīng)指一個(gè)分布式發(fā)電系統(tǒng)，如光伏發(fā)電系統(tǒng)，在大電網(wǎng)出現(xiàn)電力中斷時(shí)繼續(xù)向負(fù)載輸送電能的情況。
[0003]光伏陣列構(gòu)成的微電網(wǎng)是現(xiàn)在常見(jiàn)的一種微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其自成體系，具有自平衡能力以及可以自主運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。但是由于光伏陣列受光照影響以及供電電網(wǎng)電壓波動(dòng)等情況，均會(huì)導(dǎo)致變流器輸出功率的波動(dòng)，從而對(duì)負(fù)載以及蓄電池造成損壞。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為解決上述問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)，保證了變流器輸出功率的穩(wěn)定，避免了對(duì)負(fù)載與蓄電池的損壞。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)，該光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)多個(gè)微電網(wǎng)子模塊，所述微電網(wǎng)子模塊包括:
[0006]變流器；
[0007]與所述變流器連接的光伏陣列；
[0008]與所述變流器連接的蓄電池；
[0009]與所述變流器連接的負(fù)載；
[0010]與所述變流器連接的儲(chǔ)能飛輪；
[0011]其中，所述儲(chǔ)能飛輪用于減小或是消除所述變流器輸出功率的波動(dòng)；所述變流器通過(guò)所述儲(chǔ)能飛輪與供電電網(wǎng)連接。
[0012]優(yōu)選的，在上述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中，所述微電網(wǎng)子模塊還包括:發(fā)電機(jī)；
[0013]其中，所述發(fā)電機(jī)分別與所述變流器以及所述負(fù)載連接。
[0014]優(yōu)選的，在上述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中，所述發(fā)電機(jī)為燃?xì)獍l(fā)電機(jī)。
[0015]優(yōu)選的，在上述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中，所述微電網(wǎng)子模塊與所述供電電網(wǎng)導(dǎo)通并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，所述變流器與所述儲(chǔ)能飛輪做功率閉環(huán)運(yùn)行，所述儲(chǔ)能飛輪用于實(shí)現(xiàn)與所述供電電網(wǎng)接入點(diǎn)的可控PQ節(jié)點(diǎn)功能或者調(diào)峰功能。
[0016]優(yōu)選的，在上述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中，所述微電網(wǎng)子模塊與所述供電電網(wǎng)斷路離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，所述變流器與所述儲(chǔ)能飛輪做電壓閉環(huán)運(yùn)行，所述儲(chǔ)能飛輪用于實(shí)現(xiàn)所述微電網(wǎng)子模塊的電壓支撐與能量平衡。
[0017]優(yōu)選的，在上述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中，還包括:報(bào)警裝置，所述報(bào)警裝置在所述光伏陣列發(fā)電功率小于設(shè)定功率和/或所述蓄電池電能釋放到設(shè)定閾值時(shí)進(jìn)行報(bào)警。
[0018]優(yōu)選的，在上述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中，所述變流器的交流側(cè)為380V交流母線，其直流側(cè)為750V直流母線。
[0019]優(yōu)選的，在上述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中，所述變流器為儲(chǔ)能逆變器。
[0020]通過(guò)上述描述可知，本申請(qǐng)?zhí)峁┑奈㈦娋W(wǎng)組網(wǎng)包括多個(gè)微電網(wǎng)子模塊，所述微電網(wǎng)子模塊包括:變流器；與所述變流器連接的光伏陣列；與所述變流器連接的蓄電池；與所述變流器連接的負(fù)載；與所述變流器連接的儲(chǔ)能飛輪；其中，所述儲(chǔ)能飛輪用于減小或是消除所述變流器輸出功率的波動(dòng)；所述變流器通過(guò)所述儲(chǔ)能飛輪與供電電網(wǎng)連接。通過(guò)控制所述變流器與所述儲(chǔ)能飛輪的工作狀態(tài)，可以減小或是消除所述變流器輸出功率的波動(dòng)，保證了變流器輸出功率的穩(wěn)定，避免了對(duì)負(fù)載與蓄電池的損壞。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種能量管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0025]如【背景技術(shù)】所述，對(duì)于光伏真累構(gòu)成的微電網(wǎng)，由于光照強(qiáng)度的變化、供電電網(wǎng)故障燈問(wèn)題，均會(huì)導(dǎo)致為負(fù)載提供的工作電流的較大波動(dòng)，從而對(duì)負(fù)載以及蓄電池造成損壞。
[0026]為解決上述問(wèn)題，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)，參考圖1，圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)包括多個(gè)微電網(wǎng)子模塊10，所述微電網(wǎng)子模塊10包括:變流器11、光伏陣列12、蓄電池13、負(fù)載14以及儲(chǔ)能飛輪15。
[0028]其中，所述光伏陣列12、蓄電池13、負(fù)載14以及儲(chǔ)能飛輪15均與所述變流器11連接。所述變流器11通過(guò)所述儲(chǔ)能飛輪15與供電電網(wǎng)2連接。
[0029]本申請(qǐng)實(shí)施例所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)能夠設(shè)置有所述儲(chǔ)能飛輪15，所述儲(chǔ)能飛輪15用于減小或是消除所述變流器輸11出功率的波動(dòng)，進(jìn)而保證其輸出功率的穩(wěn)定，避免了由于其功率波動(dòng)對(duì)負(fù)載14與蓄電池13造成的損壞。所述變流器11為三電平四橋臂變流器，以便于分別與所述光伏陣列12、蓄電池13以及負(fù)載14連接。
[0030]在所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中，所述微電網(wǎng)子網(wǎng)模塊10具有兩種工作模式:與所述供電電網(wǎng)2導(dǎo)通時(shí)的并網(wǎng)模式以及與所述供電電網(wǎng)2斷開(kāi)時(shí)的離網(wǎng)模式。
[0031]在并網(wǎng)模式時(shí)，所述微電網(wǎng)子模塊10與所述供電電網(wǎng)2導(dǎo)通。在光照充足的時(shí)候，光伏陣列12生成的直流電通過(guò)所述變流器11轉(zhuǎn)換未設(shè)定的交流電供所述負(fù)載14使用，多于的部分存儲(chǔ)到所述儲(chǔ)能飛輪15和所述蓄電池13中。當(dāng)二者存滿(mǎn)電后，所述微電網(wǎng)子模塊10還可以向當(dāng)?shù)仄渌涣髫?fù)載以及供電電網(wǎng)2供電。通過(guò)控制所述儲(chǔ)能飛輪15的轉(zhuǎn)動(dòng)速率，可以保證電能的質(zhì)量，在諧波、電壓偏差、電壓不平衡度、電壓波動(dòng)以及閃變等相關(guān)參數(shù)滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。
[0032]在光伏陣列12不發(fā)電或是發(fā)電功率小于設(shè)定功率時(shí)，由所述蓄電池13以及所述儲(chǔ)能飛輪15為所述負(fù)載14提供電能，經(jīng)所述變流器11轉(zhuǎn)變成符合電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的交流電，對(duì)所述負(fù)載14進(jìn)行供電。
[0033]所述蓄電池13瞬時(shí)充放電的反應(yīng)能力較差，由于光伏發(fā)電受到光照強(qiáng)光影響波動(dòng)較大的特性，會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞所述蓄電池13，影響其使用壽命，同設(shè)置所述儲(chǔ)能飛輪15，利用其充放電的快速響應(yīng)能力和功率密度高特點(diǎn)來(lái)平抑光伏輸出的瞬時(shí)大功率波動(dòng)，對(duì)所述蓄電池13進(jìn)行保護(hù)，可以提高可再生能源利用率，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)最優(yōu)運(yùn)行。
[0034]在并網(wǎng)運(yùn)行模式下，如果所述光伏陣列12發(fā)電功率小于設(shè)定功率，且所述蓄電池13電能釋放到設(shè)定閾值，同時(shí)所述儲(chǔ)能飛輪15存儲(chǔ)的電能小于設(shè)定的儲(chǔ)能閾值時(shí)，通過(guò)所述供電電網(wǎng)2為所述負(fù)載14供電
[0035]通過(guò)上述描述可知，本申請(qǐng)所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)10，可以供電電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)連接，當(dāng)所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)10自身供電能力充足時(shí)，可以為負(fù)載14供電，且可進(jìn)行電能存儲(chǔ)，當(dāng)其自身供電能力不足時(shí)，可以由所述供電電網(wǎng)2為所述負(fù)載14供電，實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)供電系統(tǒng)能量利用率的最大化，通過(guò)所述儲(chǔ)能飛輪15以及所述蓄電池13的充放電能夠平衡所述光伏陣列12發(fā)電的輸出功率，保證所述蓄電池13的使用壽命以及所述負(fù)載13功率的穩(wěn)定。
[0036]當(dāng)所述微電網(wǎng)子模塊的負(fù)載率變化加大或是所述供電電網(wǎng)2供電故障發(fā)生孤島效應(yīng)時(shí)，所述微電網(wǎng)子模塊10自動(dòng)與所述供電電網(wǎng)2斷開(kāi)。此時(shí)，對(duì)于現(xiàn)有的微電網(wǎng)子模塊，變流器輸出功率會(huì)發(fā)生瞬時(shí)的較大波動(dòng)，雖然蓄電池的充放電反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，不能瞬間輸出較大功率補(bǔ)償微電網(wǎng)子模塊的功率缺額，會(huì)導(dǎo)致電能質(zhì)量發(fā)生劇烈波動(dòng)，容易造成供電系統(tǒng)和設(shè)備的損壞。
[0037]本申請(qǐng)實(shí)施方案中，利用所述儲(chǔ)能飛輪15的快速充放電響應(yīng)能力，可以進(jìn)行較大功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)對(duì)直流側(cè)母線電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，隨著調(diào)節(jié)的進(jìn)行，直流側(cè)母線電壓逐步穩(wěn)定到標(biāo)準(zhǔn)值，在將符合缺額逐步轉(zhuǎn)移到蓄電池13，最后通過(guò)所述蓄電池13補(bǔ)償負(fù)荷缺額，從而避免了對(duì)蓄電池13使用壽命的損壞?？梢酝ㄟ^(guò)專(zhuān)門(mén)的能量管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)孤島效應(yīng)時(shí)微電網(wǎng)子模塊工作的控制。
[0038]在發(fā)生孤島效應(yīng)時(shí)，所述微電網(wǎng)子模塊10自動(dòng)切換至離網(wǎng)運(yùn)行模式，通過(guò)協(xié)調(diào)所述蓄電池13、光伏陣列12以及儲(chǔ)能飛輪15為所述負(fù)載14供電，保證供電的穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)有用功率與無(wú)用功率的平衡。在離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，由于所述網(wǎng)電網(wǎng)子模塊10可以進(jìn)行功率的調(diào)節(jié)，因此可以逐步切除非重要負(fù)載，而不會(huì)由于負(fù)載率變化導(dǎo)致系統(tǒng)功率的較大波動(dòng)，卻可以保證對(duì)重要負(fù)載的可靠供電。
[0039]如圖1所示，在本申請(qǐng)所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中，所述微電網(wǎng)子模塊還包括發(fā)電機(jī)16。所述發(fā)電機(jī)16分別與所述變流器11以及所述負(fù)載14連接。所述發(fā)電機(jī)用于在長(zhǎng)時(shí)間孤島效應(yīng)，且光伏陣列12供電能力不足情況下為負(fù)載供電，保證負(fù)載持續(xù)正常運(yùn)行，同時(shí)避免蓄電池虧電情況發(fā)生，保證其使用壽命。
[0040]當(dāng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，如果光伏陣列12發(fā)電功率小于設(shè)定功率，同時(shí)蓄電池13電能釋放到設(shè)定閾值時(shí)，通過(guò)所述發(fā)電機(jī)16為所述負(fù)載供電，同時(shí)為所述蓄電池13以及所述儲(chǔ)能飛輪15充電，當(dāng)所述儲(chǔ)能飛輪15以及所述蓄電池13充滿(mǎn)電后，所述發(fā)電機(jī)16停止工作。如果在發(fā)電機(jī)16工作過(guò)程中，光伏陣列12和/或所述供電電網(wǎng)2的供電能力恢復(fù)，則所述發(fā)電機(jī)16停止工作。在使用過(guò)程中，要使得光伏陣列12盡可能多的利用，以降低發(fā)電成本。所述發(fā)電機(jī)16優(yōu)選采用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)，以減少對(duì)環(huán)境的污染。
[0041]所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中，每一個(gè)微電網(wǎng)子模塊10的內(nèi)部電源包括光伏陣列12、儲(chǔ)能飛輪15以及蓄電池13。微電網(wǎng)子模塊10交流母線的主要電力來(lái)源為光伏陣列12，儲(chǔ)能飛輪15以及蓄電池13為輔助電力來(lái)源。微電網(wǎng)子模塊10交流母線與供電電網(wǎng)2母線在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)為同幅同頻同相交流電，在離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，由變流器11或是發(fā)電機(jī)16維持電壓基準(zhǔn)，如可以為380V、50Hz。所述變流器的交流側(cè)為380V交流母線，其直流側(cè)為750V直流母線。
[0042]所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)還包括:報(bào)警裝置，所述報(bào)警裝置在所述光伏陣列發(fā)電功率小于設(shè)定功率和/或所述蓄電池電能釋放到設(shè)定閾值時(shí)進(jìn)行報(bào)警，以便于提示操作人員開(kāi)啟所述發(fā)電機(jī)16。所述報(bào)警裝置可以與所述變流器11連接，通過(guò)所述變流器11獲取所述光伏陣列的發(fā)電功率以及所述蓄電池電能釋放數(shù)據(jù)。
[0043]所述微電網(wǎng)子模塊10設(shè)置有所述儲(chǔ)能飛輪15，在所述微電網(wǎng)子模塊10與所述供電電網(wǎng)2導(dǎo)通并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，所述變流器11與所述儲(chǔ)能飛輪15做功率閉環(huán)運(yùn)行，所述儲(chǔ)能飛輪15用于實(shí)現(xiàn)與所述供電電網(wǎng)2接入點(diǎn)的可控PQ節(jié)點(diǎn)功能或者調(diào)峰功能，以對(duì)變流器11的輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，降低其輸出功率的波動(dòng)。在所述微電網(wǎng)子模塊10與所述供電電網(wǎng)2斷路離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，所述變流器11與所述儲(chǔ)能飛輪15做電壓閉環(huán)運(yùn)行，所述儲(chǔ)能飛輪15用于實(shí)現(xiàn)所述微電網(wǎng)子模塊10的電壓支撐與能量平衡，以對(duì)變流器11的輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，降低其輸出功率的波動(dòng)。其中，所述PQ節(jié)點(diǎn)為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，這類(lèi)節(jié)點(diǎn)的有功功率P和無(wú)功功率Q是給定的。
[0044]所述變流器11為儲(chǔ)能逆變器，包括PCS (power convers1n system，功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)或功率變換器)。并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，PCS支持低/高電壓穿越和不間斷運(yùn)行兩種模式，該模式由用戶(hù)根據(jù)實(shí)際情況配置。
[0045]對(duì)于規(guī)模較小的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)，負(fù)載的供電可靠性和供電質(zhì)量較為重要，這種情況下將PCS配置成不間斷運(yùn)行模式，一旦供電電網(wǎng)2電壓幅值或者諧波超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，PCS通過(guò)控制對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)使得儲(chǔ)能飛輪15與供電電網(wǎng)2斷開(kāi)，將微電網(wǎng)子模塊10與供電電網(wǎng)2快速脫離，可以在15ms之內(nèi)由PCS重新建立電壓基準(zhǔn)，保證微電網(wǎng)子模塊10負(fù)載的不間斷和高電能質(zhì)量運(yùn)行。由于微電網(wǎng)子模塊10中具備電源和負(fù)載，PCS重建電壓基準(zhǔn)時(shí)具備頻率緩啟動(dòng)功能，確保不會(huì)對(duì)其他微電網(wǎng)子模塊10的電源造成沖擊。
[0046]對(duì)于規(guī)模較大的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)，由于供電電網(wǎng)2的可靠性相對(duì)于微網(wǎng)負(fù)載的供電可靠性來(lái)說(shuō)更加重要，這種情況下一旦供電電網(wǎng)2電壓短時(shí)過(guò)高或者過(guò)低時(shí)，PCS在一定曲線范圍內(nèi)容忍，并且發(fā)無(wú)功支持以加速電網(wǎng)恢復(fù)過(guò)程。并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，PCS既可以配合EMS (能量管理系統(tǒng))來(lái)控制對(duì)應(yīng)PQ節(jié)點(diǎn)處的有功無(wú)功功率，也可以根據(jù)EMS調(diào)度來(lái)控制對(duì)應(yīng)PQ節(jié)點(diǎn)處的有功無(wú)功功率，還可以根據(jù)EMS調(diào)度來(lái)對(duì)電池自動(dòng)充電。三種運(yùn)行模式可以根據(jù)用戶(hù)需求在線配置。
[0047]離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，PCS以電壓源運(yùn)行，它是整個(gè)光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)的電壓支撐骨架。同時(shí)PCS還可以適配各種負(fù)載類(lèi)型和電源類(lèi)型，內(nèi)置特殊的算法應(yīng)對(duì)三相不平衡負(fù)載和非線性負(fù)載，確保光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中各個(gè)文電網(wǎng)子模塊電壓的電能質(zhì)量。如果是由于供電電網(wǎng)2意外停電切換到離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，一旦供電電網(wǎng)2恢復(fù)供電，PCS自動(dòng)無(wú)縫切換到并網(wǎng)運(yùn)行，并且根據(jù)之前的配置模式運(yùn)行；如果是計(jì)劃性孤島調(diào)度指令導(dǎo)致的離網(wǎng)運(yùn)行，無(wú)論供電電網(wǎng)2有電無(wú)電，PCS均不會(huì)切換到并網(wǎng)運(yùn)行；如果供電電網(wǎng)2有電時(shí)，只要EMS下達(dá)并網(wǎng)指令，PCS無(wú)縫切換到并網(wǎng)運(yùn)行。
[0048]離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，PCS具備供電續(xù)航時(shí)間預(yù)測(cè)功能。用戶(hù)可以設(shè)置儲(chǔ)能不足告警時(shí)間，比如儲(chǔ)能只能支撐5分鐘時(shí)，PCS向EMS發(fā)出電量不足告警。EMS可以根據(jù)該信號(hào)來(lái)啟動(dòng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組。由于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組并入微網(wǎng)時(shí)對(duì)PCS有一定的沖擊電流，PCS具備較強(qiáng)的抗電流沖擊能力和逐波限流功能。當(dāng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組作為電壓支撐運(yùn)行時(shí)，如果供電電網(wǎng)2恢復(fù)供電，EMS可以命令PCS來(lái)接管微電網(wǎng)子模塊10電壓支撐，并且無(wú)縫切換到并網(wǎng)運(yùn)行。
[0049]微電網(wǎng)子模塊10直流母線部分掛接蓄電池儲(chǔ)能和儲(chǔ)能飛輪儲(chǔ)能。蓄電池儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)短時(shí)能量平衡，儲(chǔ)能飛輪儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)極速能量平衡。PCS既可以從電網(wǎng)側(cè)啟動(dòng)，也可以從儲(chǔ)能側(cè)實(shí)現(xiàn)黑啟動(dòng)。
[0050]參考圖2，圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種能量管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述能量管理系統(tǒng)包括:網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)21、服務(wù)器22、多個(gè)從控裝置23以及顯示屏24。其中，所述從控裝置23通過(guò)電參數(shù)采集模塊25與上述微電網(wǎng)子模塊10連接。所述電參數(shù)采集模塊25可以為EDA9133A。所述電參數(shù)采集模塊25采集與之連接的微電網(wǎng)子模塊10的微網(wǎng)電參數(shù)，并將所述微網(wǎng)電參數(shù)通過(guò)對(duì)應(yīng)的從控裝置23發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)21，并最終發(fā)送給服務(wù)器22。
[0051]所述服務(wù)器22包括:數(shù)據(jù)與通信主服務(wù)器221、數(shù)據(jù)與通信備用服務(wù)器222以及運(yùn)算管理服務(wù)器223。所述數(shù)據(jù)與通信主服務(wù)器221與數(shù)據(jù)與通信備用服務(wù)器222用于獲取所述微網(wǎng)電參數(shù)，并將所述微網(wǎng)電參數(shù)提供給所述運(yùn)算管理服務(wù)器223。同時(shí)所述數(shù)據(jù)與通信主服務(wù)器221還通過(guò)主站26獲取上述供電電網(wǎng)的電網(wǎng)參數(shù)。所述運(yùn)算管理服務(wù)器223根據(jù)所述微網(wǎng)電參數(shù)以及所述電網(wǎng)電參數(shù)實(shí)現(xiàn)上述離網(wǎng)工作模式以及并網(wǎng)工作模式的自動(dòng)控制。所述顯示屏24可以用于顯示各個(gè)微電網(wǎng)子模塊10的實(shí)時(shí)微網(wǎng)電參數(shù)以及供電電網(wǎng)20的實(shí)時(shí)電網(wǎng)電參數(shù)。
[0052]能量管理系統(tǒng)作為系統(tǒng)管理層，主要負(fù)責(zé)提供系統(tǒng)運(yùn)行的控制協(xié)調(diào)，并在必要情況下干預(yù)并改變微電網(wǎng)運(yùn)行模式，預(yù)防災(zāi)害發(fā)生?？紤]到管理監(jiān)控易操作性和可視化的需要，能量管理系統(tǒng)設(shè)置有顯示屏24，采用圖形化運(yùn)行控制界面，形成圖形、數(shù)據(jù)庫(kù)、通信、控制等一體化組態(tài)監(jiān)控平臺(tái)。
[0053]通過(guò)上述描述可知，本申請(qǐng)實(shí)施例提供的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)中，微電網(wǎng)子模塊采用光伏陣列，清潔環(huán)保，適用于供電不方便地區(qū)。采用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)作為補(bǔ)充能源，必要時(shí)可調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流對(duì)電網(wǎng)提供無(wú)功，改善電網(wǎng)功率因素，使運(yùn)行系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)合理，同時(shí)燃?xì)鈱儆谇鍧嵞茉床晃廴经h(huán)境?？梢圆⒕W(wǎng)或離網(wǎng)運(yùn)行，無(wú)縫自動(dòng)切換，供電不會(huì)間斷，系統(tǒng)運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)?？赏ㄟ^(guò)對(duì)應(yīng)的能力管理系統(tǒng)，重要運(yùn)行數(shù)據(jù)(包括并網(wǎng)狀態(tài)、輻照度、實(shí)時(shí)功率、發(fā)電量等)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送至可視化平臺(tái)。微電網(wǎng)子模塊中加入儲(chǔ)能飛輪，延長(zhǎng)蓄電池壽命，使系統(tǒng)更加可靠穩(wěn)定。可以通過(guò)所提供的能力管理系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行以及離網(wǎng)運(yùn)行。
[0054]本申請(qǐng)實(shí)施例還提供了光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)的控制方法，用于上述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)，該控制方法包括:并網(wǎng)運(yùn)行控制以及離網(wǎng)運(yùn)行控制。
[0055]在所述微電網(wǎng)子模塊并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)協(xié)調(diào)所述蓄電池、光伏陣列以及供電電網(wǎng)，為所述負(fù)載供電。
[0056]并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，微電網(wǎng)子模塊與供電電網(wǎng)連接，光伏陣列并網(wǎng)發(fā)電；儲(chǔ)能飛輪以及變流器以功率可控模式并網(wǎng)運(yùn)行，依據(jù)能量管理系統(tǒng)的優(yōu)化控制策略，進(jìn)行充放電能量管理。
[0057]在所述微電網(wǎng)子模塊離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)協(xié)調(diào)所述蓄電池、光伏陣列，為所述負(fù)載供電。
[0058]離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，蓄電池儲(chǔ)能控制器為微電網(wǎng)提供穩(wěn)定的電壓及頻率支撐。光伏單元并網(wǎng)發(fā)電，其他儲(chǔ)能單元以功率可控模式并網(wǎng)運(yùn)行，依據(jù)能量管理系統(tǒng)的優(yōu)化控制策略，進(jìn)行充放電能量管理。
[0059]在所述微電網(wǎng)子模塊并網(wǎng)或是離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)控制所述儲(chǔ)能飛輪減小或是消除所述變流器輸出功率的波動(dòng)。
[0060]離網(wǎng)運(yùn)行/并網(wǎng)運(yùn)行無(wú)縫切換:離網(wǎng)運(yùn)行模式下，當(dāng)供電電網(wǎng)恢復(fù)或接收到并網(wǎng)調(diào)度指令，蓄電池儲(chǔ)能控制器調(diào)整自身運(yùn)行狀態(tài)，與供電電網(wǎng)同步后閉合固態(tài)開(kāi)關(guān)，微電網(wǎng)子模塊轉(zhuǎn)入并網(wǎng)運(yùn)行模式，切換過(guò)程中確保負(fù)荷的正常供電。
[0061]并網(wǎng)運(yùn)行/離網(wǎng)運(yùn)行無(wú)縫切換:并網(wǎng)運(yùn)行模式下，當(dāng)外部電網(wǎng)供電異?；蛴?jì)劃?rùn)z修時(shí)，蓄電池儲(chǔ)能控制器斷開(kāi)微電網(wǎng)子模塊與供電電網(wǎng)連接的固態(tài)開(kāi)關(guān)，并轉(zhuǎn)入電壓/頻率控制模式，快速建立并穩(wěn)定微電網(wǎng)的電壓及頻率。
[0062]在所述微電網(wǎng)子模塊并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，控制所述變流器與所述儲(chǔ)能飛輪做功率閉環(huán)運(yùn)行，所述儲(chǔ)能飛輪用于實(shí)現(xiàn)與所述供電電網(wǎng)接入點(diǎn)的可控PQ節(jié)點(diǎn)功能或者調(diào)峰功能；
[0063]在所述微電網(wǎng)子模塊離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，所述變流器與所述儲(chǔ)能飛輪做電壓閉環(huán)運(yùn)行，所述儲(chǔ)能飛輪用于實(shí)現(xiàn)所述微電網(wǎng)子模塊的電壓支撐與能量平衡。
[0064]所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)還包括:發(fā)電機(jī)；所述控制方法還包括:在所述微電網(wǎng)子模塊離網(wǎng)運(yùn)行，且所述光伏陣列發(fā)電功率小于設(shè)定功率和/或所述蓄電池電能釋放到設(shè)定閾值時(shí)，控制所述發(fā)電機(jī)發(fā)電，為所述負(fù)載供電。通過(guò)所述發(fā)電機(jī)，可以在長(zhǎng)時(shí)間孤島效應(yīng)情況下保證負(fù)載的正常運(yùn)行，同時(shí)放置蓄電池虧電，保證其使用壽命。
[0065]可通過(guò)上述能量管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所述控制方法，對(duì)上述微電網(wǎng)子模塊進(jìn)行并網(wǎng)運(yùn)行管理與離網(wǎng)運(yùn)行管理。
[0066]在對(duì)微電網(wǎng)子模塊進(jìn)行并網(wǎng)運(yùn)行管理時(shí)，微電網(wǎng)子模塊內(nèi)光伏能源發(fā)電易受天氣等自然因素的影響，功率輸出具有間歇性和隨機(jī)性的特點(diǎn)，針對(duì)可再生能源的功率波動(dòng)，并結(jié)合功率調(diào)度指令，協(xié)調(diào)運(yùn)用能量管理策略，對(duì)儲(chǔ)能、負(fù)荷、電源等單元進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度。
[0067]并網(wǎng)運(yùn)行能量管理模式包括:
[0068]恒定功率交換模式:該模式將微電網(wǎng)子模塊與供電電網(wǎng)連接處的饋線功率調(diào)整為常量或調(diào)度指定值。當(dāng)接收到與供電電網(wǎng)功率交換指令時(shí)，蓄電池及儲(chǔ)能飛輪的儲(chǔ)能控制系統(tǒng)結(jié)合光伏發(fā)電量與負(fù)荷的實(shí)際用電量，更新輸出功率值，并將指令分解至各儲(chǔ)能單元，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)子模塊與供電電網(wǎng)的能量交互跟隨功率指令的變化。該模式的優(yōu)點(diǎn)在于，相對(duì)供電電網(wǎng)而言，微電網(wǎng)子模塊能夠等效為一個(gè)可調(diào)度的負(fù)荷(或電源)。
[0069]削峰填谷模式:考慮到太陽(yáng)日照特性與負(fù)荷的峰荷特性存在一定程度的重合，將光伏發(fā)電設(shè)置為峰荷電源，所述儲(chǔ)能控制系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷的實(shí)際用電量，并結(jié)合光伏發(fā)電量情況，更新輸出功率值。當(dāng)負(fù)荷高峰期功率需求超出發(fā)電量較大時(shí)，所述儲(chǔ)能控制系統(tǒng)釋放能量，實(shí)現(xiàn)削峰優(yōu)化運(yùn)行；當(dāng)負(fù)荷低谷期功率需求較小而光伏的發(fā)電量較高時(shí)，所述儲(chǔ)能控制系統(tǒng)存儲(chǔ)能量，實(shí)現(xiàn)填谷優(yōu)化運(yùn)行。
[0070]平抑功率波動(dòng)模式:此運(yùn)行模式的主要目標(biāo)是平抑可再生能源發(fā)電量波動(dòng)，減少光伏功率波動(dòng)對(duì)微電網(wǎng)子模塊運(yùn)行造成的不利影響?？紤]到光伏的波動(dòng)性影響，設(shè)置所述儲(chǔ)能控制系統(tǒng)作為跟隨電源，調(diào)節(jié)微電網(wǎng)子模塊功率波動(dòng)。
[0071]功率直控模式:支持手動(dòng)輸入功率調(diào)度指令，為所述儲(chǔ)能控制系統(tǒng)緊急狀態(tài)干預(yù)、臨時(shí)性人工調(diào)度等應(yīng)用需求提供在線、友好的信息交互。
[0072]在對(duì)微電網(wǎng)子模塊進(jìn)行離網(wǎng)運(yùn)行管理時(shí)，微電網(wǎng)子模塊的交流母線由供電電網(wǎng)提供穩(wěn)定的電壓與頻率，電源與儲(chǔ)能等單元均以并網(wǎng)方式運(yùn)行。當(dāng)供電電網(wǎng)停電或發(fā)生故障時(shí)，微電網(wǎng)子模塊快速切換為獨(dú)立運(yùn)行模式，由儲(chǔ)能單元實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的快速分擔(dān)、電壓及頻率調(diào)節(jié)、保障用戶(hù)電能質(zhì)量等功能，即儲(chǔ)能單元控制器不僅具備基本的功率控制功能，還應(yīng)具備按各自容量比例分擔(dān)負(fù)荷、抑制干擾等特性。
[0073]離網(wǎng)能量管理主要包括:(I)蓄電池儲(chǔ)能工作在電壓/頻率控制模式，建立并維持系統(tǒng)電壓及頻率，在電源、負(fù)荷等單元功率波動(dòng)的情況下，自動(dòng)平衡微電網(wǎng)子模塊功率流動(dòng)，系統(tǒng)輕載時(shí)，光伏在發(fā)電高峰期所產(chǎn)生的剩余電能由所述儲(chǔ)能控制系統(tǒng)儲(chǔ)存。(2)當(dāng)光伏發(fā)電功率不能滿(mǎn)足負(fù)荷需求或供電電網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間故障時(shí)，蓄電池儲(chǔ)能容量無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間支撐微電網(wǎng)子模塊的電力供應(yīng)，各儲(chǔ)能單元可以依據(jù)自身容量比例分擔(dān)負(fù)荷，提供部分功率補(bǔ)
\-ΖΧ ο
[0074]所述控制方法可以控制所述微電網(wǎng)組網(wǎng)工作在離網(wǎng)模式或是并網(wǎng)模式，并在所述光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)并網(wǎng)或是離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)控制所述儲(chǔ)能飛輪減小或是消除所述變流器輸出功率的波動(dòng)，保證了變流器輸出功率的穩(wěn)定。
[0075]需要說(shuō)明是，本申請(qǐng)方法實(shí)施例與裝置實(shí)施例描述各有側(cè)重，相同相似之處和相互補(bǔ)充說(shuō)明。
[0076]對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)，包括多個(gè)微電網(wǎng)子模塊，其特征在于，所述微電網(wǎng)子模塊包括: 變流器； 與所述變流器連接的光伏陣列； 與所述變流器連接的蓄電池； 與所述變流器連接的負(fù)載； 與所述變流器連接的儲(chǔ)能飛輪； 其中，所述儲(chǔ)能飛輪用于減小或是消除所述變流器輸出功率的波動(dòng)；所述變流器通過(guò)所述儲(chǔ)能飛輪與供電電網(wǎng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)，其特征在于，所述微電網(wǎng)子模塊還包括:發(fā)電機(jī)； 其中，所述發(fā)電機(jī)分別與所述變流器以及所述負(fù)載連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)為燃?xì)獍l(fā)電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)，其特征在于，所述微電網(wǎng)子模塊與所述供電電網(wǎng)導(dǎo)通并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，所述變流器與所述儲(chǔ)能飛輪做功率閉環(huán)運(yùn)行，所述儲(chǔ)能飛輪用于實(shí)現(xiàn)與所述供電電網(wǎng)接入點(diǎn)的可控PQ節(jié)點(diǎn)功能或者調(diào)峰功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)，其特征在于，所述微電網(wǎng)子模塊與所述供電電網(wǎng)斷路離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，所述變流器與所述儲(chǔ)能飛輪做電壓閉環(huán)運(yùn)行，所述儲(chǔ)能飛輪用于實(shí)現(xiàn)所述微電網(wǎng)子模塊的電壓支撐與能量平衡。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)，其特征在于，還包括:報(bào)警裝置，所述報(bào)警裝置在所述光伏陣列發(fā)電功率小于設(shè)定功率和/或所述蓄電池電能釋放到設(shè)定閾值時(shí)進(jìn)行報(bào)警。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)，其特征在于，所述變流器的交流側(cè)為380V交流母線，其直流側(cè)為750V直流母線。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏微電網(wǎng)組網(wǎng)，其特征在于，所述變流器為儲(chǔ)能逆變器。
【文檔編號(hào)】H02J9/00GK204168208SQ201420673336
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】王明會(huì), 梁玉杰, 孫陽(yáng), 王學(xué)苗, 吳京濤, 竇偉軍 申請(qǐng)人:英利集團(tuán)有限公司