一種整體平衡式微電網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力領(lǐng)域，尤其涉及一種整體平衡式微電網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 分布式發(fā)電系統(tǒng)（Distributed Generation，DG)以其高效率、低污染以及靈活性 強(qiáng)的特點(diǎn)，逐漸成為各國未來發(fā)電方式的首選研宄對(duì)象。但是，分布式電源出力的隨機(jī)波動(dòng) 性會(huì)給當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)帶來顯著負(fù)面影響。因此，部分學(xué)者提出了一種由多個(gè)分布式發(fā)電設(shè)備 組成的具有強(qiáng)運(yùn)行特性，且綜合管理方便的電網(wǎng)架構(gòu)概念，即微電網(wǎng)。其優(yōu)點(diǎn)包括：1)將大 量零散管理劃分為少數(shù)小整體的管理，提高了配電網(wǎng)的整體運(yùn)行可靠性；2)微電網(wǎng)充分利 用分布式電源的分散性、位置靈活的優(yōu)點(diǎn)，能夠挖掘分布式電源的效率；3)具有即插即用 的特點(diǎn)，滿足用戶多樣化需求；4)更能適應(yīng)終端用戶能源需求變化，提高能源利用效率。可 見，微電網(wǎng)具有廣闊的應(yīng)用前景，亟需研宄其運(yùn)行特性。
[0003] 針對(duì)微電網(wǎng)的建模與運(yùn)行特性研宄，目前主要有以下幾種方法：一是給出了智能 微型電網(wǎng)的建模的新思路，但并未給出各個(gè)分布式單元的模型。二是分別構(gòu)建了典型的微 電網(wǎng)系統(tǒng)，研宄了微電網(wǎng)的暫態(tài)特性，但并未給出一個(gè)微電網(wǎng)整體建模過程，僅集中研宄了 逆變器與變流器控制策略。三是指出微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行的頻率特性是由不同微電源的調(diào)頻特 性共同決定，微電源的調(diào)頻特性是影響微電網(wǎng)孤網(wǎng)頻率特性的關(guān)鍵因素，只討論了微電網(wǎng) 的運(yùn)行特性，缺少對(duì)微電網(wǎng)模型的研宄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明的目的：為了提供一種效果更好的整體平衡式微電網(wǎng)系統(tǒng)，具體目的見具體 實(shí)施部分的多個(gè)實(shí)質(zhì)技術(shù)效果。
[0005] 為了達(dá)到如上目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案： 一種整體平衡式微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，包含如下步驟， 步驟一：搭建光伏電池、儲(chǔ)能單元及柴油發(fā)電機(jī)等分布式電源的Simulink模型，確定 多種工況下各個(gè)分布式電源及整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行特性；確定的步驟如下： (1)分布式光伏電源模型 分布式光伏電源的等值電路模型采用的是既考慮并聯(lián)電阻，又考慮串聯(lián)電阻的精確模 型； 假定光伏電池處于25°C和1000W/m2的條件下，設(shè)輸出電壓為U0、對(duì)應(yīng)電流為I時(shí)，則 光伏陣列的I-U方程為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種整體平衡式微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，包含如下步驟， 步驟一：搭建光伏電池、儲(chǔ)能單元及柴油發(fā)電機(jī)等分布式電源的Simulink模型，確定 多種工況下各個(gè)分布式電源及整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行特性；確定的步驟如下： (1) 分布式光伏電源模型 分布式光伏電源的等值電路模型采用的是既考慮并聯(lián)電阻，又考慮串聯(lián)電阻的精確模 型； 假定光伏電池處于25°C和1000W/m2的條件下，設(shè)輸出電壓為U0、對(duì)應(yīng)電流為I時(shí)，則 光伏陣列的I-U方程為：
式中：Isc為短路電流，Uoc為開路電壓，Cl為二極管反向飽和系數(shù)，C2為PN結(jié)理想因 數(shù)；根據(jù)最大功率點(diǎn)處U = Um，I = Im，以及開路狀態(tài)下U = Uo, I = 0,可得其計(jì)算結(jié)果如 式⑵和（3);
利用光伏電池的光生電流與陽光輻射強(qiáng)度成正比、開路電壓UOC與陽光輻射強(qiáng)度呈對(duì) 數(shù)關(guān)系等規(guī)律，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)特性曲線進(jìn)行修正，從而得到任意工況下的光伏電池 I-U特性曲線； 其計(jì)算公式如下：
Um= Um(l+y ΔΤ)1η(1+β AS) (7) 其中，一般工況與標(biāo)準(zhǔn)工況的溫度差ΔΤ和相對(duì)照度差A(yù)S的計(jì)算方法為： Δ T = T-Tref (8)
搭建分布式光伏電源的Simulink仿真模型； (2) 蓄電池儲(chǔ)能單元模型 由Kirchhoff電流定律，蓄電池的模型可表示為： Ub=Eb(Ssoc)-IbRe (10) 式中：Eb(Ss。。）為蓄電池開路電勢，Ib為蓄電池充/放電電流，Re為蓄電池內(nèi)阻； 其中，蓄電池的靜態(tài)參數(shù)Eb(Ss。。)，可根據(jù)出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到，其計(jì)算方法如式 (11)所示； Eb(Ssoc) = a · Ssoc % +b (11) 式中：a，b為模型擬合系數(shù)，Ssoc%為蓄電池的荷電狀態(tài)，其計(jì)算方法見式（12);
式中：η為充/放電效率，當(dāng)前充/放電電流； 搭建蓄電池儲(chǔ)能單元的模型； (3)柴油發(fā)電機(jī)及風(fēng)力發(fā)電單元 采用Simulink系統(tǒng)中自帶的風(fēng)力發(fā)電模塊； 最后，本發(fā)明搭建的交流微電網(wǎng)平臺(tái)中包含了一個(gè)20kW的光伏發(fā)電模塊，一個(gè)6kW的 風(fēng)力發(fā)電模塊，一個(gè)IOkW的柴油發(fā)電機(jī)和IOkWh的碳鉛電池，以及本地小區(qū)的樓宇綜合負(fù) 荷構(gòu)成； 步驟二：控制系統(tǒng)交流微電網(wǎng)平臺(tái)在并網(wǎng)和孤網(wǎng)間的運(yùn)行和調(diào)試； 并網(wǎng)運(yùn)行，系統(tǒng)在剛開始啟動(dòng)階段，電壓、頻率發(fā)生了波動(dòng)，其波動(dòng)范圍是由于模型自 身的初始化導(dǎo)致了初始階段的電壓、頻率的波動(dòng)；微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的電壓、頻率主 要上級(jí)電網(wǎng)維持，某個(gè)分布式電源的出力發(fā)生波動(dòng)時(shí)，對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓、頻率無影響； 交流微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行 交流微電網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行在0. 5s時(shí)，由并網(wǎng)運(yùn)行切換至孤網(wǎng)運(yùn)行；微電網(wǎng)由并網(wǎng)運(yùn)行 切換至孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的電壓、頻率均發(fā)生了明顯的波動(dòng)；蓄電池儲(chǔ)能單元和柴油發(fā)電機(jī) 的出力均發(fā)生了波動(dòng)，其中蓄電池的出力由〇變成5kW，柴油發(fā)電機(jī)的出力增加了 2kW，經(jīng)過 0.4s后，系統(tǒng)電壓、頻率穩(wěn)定，與并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)相比，系統(tǒng)的電壓、頻率均有跌落，微電網(wǎng)由并 網(wǎng)切換至孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，儲(chǔ)能單元充當(dāng)了微電網(wǎng)系統(tǒng)的熱備用，儲(chǔ)能單元與柴油發(fā)電機(jī)具有 對(duì)系統(tǒng)頻率、電壓的穩(wěn)定的作用。
【專利摘要】本發(fā)明構(gòu)建了一種整體平衡式微電網(wǎng)系統(tǒng)，屬于微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。構(gòu)建了各分布式電源數(shù)學(xué)模型和并基于matlab/Simulink仿真系統(tǒng)的系統(tǒng)及其控制方法，分別搭建光伏、蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)的模型，結(jié)合系統(tǒng)自帶模塊，構(gòu)建了交流微電網(wǎng)的整體性仿真模型。不僅僅有科研意義，更在現(xiàn)實(shí)中能夠解決電網(wǎng)波動(dòng)的問題，對(duì)該系統(tǒng)在多種工況下，各分布式電源出力對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行特性的影響進(jìn)行仿真試驗(yàn)，結(jié)果表明，本發(fā)明所建的交流微電網(wǎng)模型能夠準(zhǔn)確模擬系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，為微電網(wǎng)的運(yùn)行與規(guī)劃提供了技術(shù)支持。
【IPC分類】H02J3-38
【公開號(hào)】CN104734192
【申請?zhí)枴緾N201510155763
【發(fā)明人】董開松, 賈嶸, 李臻, 沈渭程, 鄭翔宇, 楊俊 , 馬喜平, 趙耀, 趙煒, 胡殿剛, 甄文喜, 秦睿, 張小敏, 魏博, 王維洲, 李韶瑜, 韓旭杉, 馬彥宏
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院, 國網(wǎng)甘肅省電力公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年4月3日