一種直流微電網(wǎng)的能量調(diào)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及微電網(wǎng)、分布式發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直流微電網(wǎng)的能量調(diào)控 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 能源危機(jī)、環(huán)境保護(hù)以及能源可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題催生了可再生能源的開(kāi)發(fā)與利用， 風(fēng)電、光伏等分布式發(fā)電單元可作為有效的并網(wǎng)發(fā)電單元，解決能源短缺等一系列矛盾。然 而，這些分布式發(fā)電單元功率輸出具有隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性特點(diǎn)，同時(shí)，存在單機(jī)接入 的高成本，低容量和配置不靈活等確定。采用微網(wǎng)形式并入主網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)整體效益提升的有 效方式。
[0003] 直流微電網(wǎng)相對(duì)于交流微電網(wǎng)，具有能量轉(zhuǎn)換次數(shù)少，效率高，成本低，無(wú)需考慮 頻率、相位，控制結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，發(fā)展十分迅速。直流微電網(wǎng)包含儲(chǔ)能單元，負(fù)載，分布式發(fā) 電單元，變換器等接口。如何實(shí)現(xiàn)各個(gè)單元質(zhì)量的能量分配與管理，進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，是保證 其可靠運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題。傳統(tǒng)控制方式大多基于直流母線(xiàn)電壓信號(hào)的分層控制策略，該方 式在電網(wǎng)正常情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)較好的運(yùn)行，然而實(shí)際控制過(guò)程中，直流側(cè)電壓會(huì)偏離理想 參考點(diǎn)，直流微網(wǎng)中含有大量的恒功率負(fù)載，可能導(dǎo)致直流側(cè)電壓波動(dòng)，進(jìn)而引起系統(tǒng)不穩(wěn) 定。因此，本專(zhuān)利提出一種直流微電網(wǎng)的能量調(diào)控方法，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的能量管理和協(xié)調(diào)控 制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種直流微電網(wǎng)的能量調(diào)控方法。一種直流微電網(wǎng)的能量 調(diào)控方法，該直流微電網(wǎng)系統(tǒng)主要由各種負(fù)載單元，蓄電池儲(chǔ)能單元、分布式發(fā)電單元、靜 態(tài)開(kāi)關(guān)、各種變換器接口和并網(wǎng)變流器組成； 模式A為電網(wǎng)正常時(shí)，直流微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，并網(wǎng)變流器控制直流母線(xiàn)電壓恒定，分布 式發(fā)電單元工作于各自的最大功率跟蹤模式，蓄電池儲(chǔ)能單元工作于下垂控制模式；此時(shí)， 分布式發(fā)電單元為負(fù)載供電，當(dāng)分布式發(fā)電功率大于負(fù)載所需功率，多余電量進(jìn)行并網(wǎng)，反 之，由電網(wǎng)提供部分缺額功率給負(fù)載； 模式B為并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)需要輸出的功率超過(guò)變流器額定功率，此時(shí)并網(wǎng)變流器工 作在限流控制，輸出電流鉗位在最大設(shè)定電流值，不能保持直流母線(xiàn)電壓穩(wěn)定； 模式B'為電網(wǎng)發(fā)生短時(shí)故障，斷開(kāi)并網(wǎng)變流器，直流母線(xiàn)電壓由蓄電池儲(chǔ)能裝置進(jìn)行 控制； 模式C為直流微電網(wǎng)長(zhǎng)期工作于孤島方式，分布式發(fā)電單元的總輸出功率小于負(fù)載功 率，蓄電池運(yùn)行于放電狀態(tài)； 模式C'為直流微電網(wǎng)運(yùn)行于孤島方式，分布式發(fā)電單元輸出功率大于負(fù)載功率，蓄電 池工作于持續(xù)充電狀態(tài)。
[0005] 五種模式之間的能量管理采用了具體的模式轉(zhuǎn)換策略;A-B模式間切換：若直流 電壓變化量滿(mǎn)足
從模式A進(jìn)入到模式B，當(dāng)負(fù)載功率減小，使得電網(wǎng)輸出功率小 于變流器額定功率，并網(wǎng)變流器退出飽和狀態(tài)； 從模式B切換到模式A，A-B'模式間切換：電網(wǎng)發(fā)生短時(shí)故障，通過(guò)檢測(cè)并網(wǎng)變流器電 流， 從模式A進(jìn)入到模式B'，當(dāng)電網(wǎng)故障清除，電網(wǎng)電壓恢復(fù)，從模式B'切換到模式A ; B' - C模式間切換：進(jìn)行蓄電池荷電狀態(tài)檢測(cè)，當(dāng)蓄電池需求功率大于額定功率，或者 荷電狀態(tài)小于40%時(shí)，由模式B'進(jìn)入到模式C，當(dāng)負(fù)載功率小于分布式發(fā)電單元功率，蓄電 池荷電狀態(tài)大于40%，從模式C切換到模式B' ； B' - C'模式間切換：進(jìn)行蓄電池荷電狀態(tài)檢測(cè)，當(dāng)其荷電狀態(tài)大于95%時(shí)，由模式B' 進(jìn)入到模式C'，當(dāng)蓄電池荷電狀態(tài)小于95%時(shí)，從模式C'切換到模式B'。
[0006] 各模式切換采用滯環(huán)比較器。
[0007] 為了保證切換過(guò)程平滑性，防止各模式之間頻繁切換，各模式切換采用滯環(huán)比較 器。本專(zhuān)利提出一種直流微電網(wǎng)的能量調(diào)控方法，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的能量管理和協(xié)調(diào)控制。本 專(zhuān)利給出了直流微電網(wǎng)的具體結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的五種模式，各模式之間的能量管理采 用了具體的模式轉(zhuǎn)換策略，為了保證五種模式之間切換過(guò)程平滑性，防止各模式之間頻繁 切換，各模式切換采用滯環(huán)比較器。所提出的直流微電網(wǎng)能量調(diào)控方法，能夠有效實(shí)現(xiàn)微電 網(wǎng)的能量管理和協(xié)調(diào)控制。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2能量管理模式圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 為了使從事微電網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域人員能更好地理解本發(fā)明方案，下面參照附圖對(duì)本發(fā) 明實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0010] 直流微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)主要由各種負(fù)載單元，蓄電池儲(chǔ)能單元、分 布式發(fā)電單元、靜態(tài)開(kāi)關(guān)、各種變換器接口和并網(wǎng)變流器組成。
[0011] 圖2所示為系統(tǒng)的能量管理模式。模式A為電網(wǎng)正常時(shí)，直流微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，并 網(wǎng)變流器控制直流母線(xiàn)電壓恒定，分布式發(fā)電單元工作于各自的最大功率跟蹤模式，蓄電 池儲(chǔ)能單元工作于下垂控制模式。此時(shí)，分布式發(fā)電單元為負(fù)載供電，當(dāng)分布式發(fā)電功率大 于負(fù)載所需功率，多余電量進(jìn)行并網(wǎng)，反之，由電網(wǎng)提供部分缺額功率給負(fù)載。模式B為并 網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)需要輸出的功率超過(guò)變流器額定功率，此時(shí)并網(wǎng)變流器工作在限流控制，輸 出電流鉗位在最大設(shè)定電流值，不能保持直流母線(xiàn)電壓穩(wěn)定。模式B'為電網(wǎng)發(fā)生短時(shí)故 障，斷開(kāi)并網(wǎng)變流器，直流母線(xiàn)電壓由蓄電池儲(chǔ)能裝置進(jìn)行控制。模式C為直流微電網(wǎng)長(zhǎng)期 工作于孤島方式，分布式發(fā)電單元的總輸出功率小于負(fù)載功率，蓄電池運(yùn)行于放電狀態(tài)。模 式C'為直流微電網(wǎng)運(yùn)行于孤島方式，分布式發(fā)電單元輸出功率大于負(fù)載功率，蓄電池工作 于持續(xù)充電狀態(tài)。
[0012] 為了實(shí)現(xiàn)五種模式之間的能量管理，必須實(shí)施有效的協(xié)調(diào)控制策略，具體模式轉(zhuǎn) CN 105119266 A ^ 3/3 貝 換策略為：A-B模式間切換：若直流電壓變化量滿(mǎn)5
,從模式A進(jìn)入到模式B，當(dāng)負(fù) 載功率減小，使得電網(wǎng)輸出功率小于變流器額定功率，并網(wǎng)變流器退出飽和狀態(tài)，從模式B 切換到模式A。A-B'模式間切換：電網(wǎng)發(fā)生短時(shí)故障，通過(guò)檢測(cè)并網(wǎng)變流器電流，從模式A 進(jìn)入到模式B'，當(dāng)電網(wǎng)故障清除，電網(wǎng)電壓恢復(fù)，從模式B'切換到模式A。^ - C模式間 切換：進(jìn)行蓄電池荷電狀態(tài)檢測(cè)，當(dāng)蓄電池需求功率大于額定功率，或者荷電狀態(tài)小于40% 時(shí)，由模式B'進(jìn)入到模式C，當(dāng)負(fù)載功率小于分布式發(fā)電單元功率，蓄電池荷電狀態(tài)大于 40%，從模式C切換到模式B'。B' - C'模式間切換：進(jìn)行蓄電池荷電狀態(tài)檢測(cè)，當(dāng)其荷電 狀態(tài)大于95%時(shí)，由模式B'進(jìn)入到模式C'，當(dāng)蓄電池荷電狀態(tài)小于95%時(shí)，從模式C'切換 到模式B'。為了保證切換過(guò)程平滑性，防止各模式之間頻繁切換，各模式切換采用滯環(huán)比較 器。
[0013] 參見(jiàn)圖1，本系統(tǒng)提供了一個(gè)直流微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)圖，該系統(tǒng)主要由各種負(fù)載單元，蓄電 池儲(chǔ)能單元、分布式發(fā)電單元、靜態(tài)開(kāi)關(guān)、各種變換器接口和并網(wǎng)變流器組成。系統(tǒng)中的儲(chǔ) 能單元，可以用蓄電池，也可以用其它儲(chǔ)能裝置，或者采用混合儲(chǔ)能系統(tǒng)。分布式發(fā)電單元 可以采用光伏、風(fēng)電、燃料電池等系統(tǒng)構(gòu)建。
[0014] 參見(jiàn)圖2,本系統(tǒng)提供了能量管理模式圖，主要有模式A、模式B、模式B'、模式C、模 式C'五種工作模式，各模式之間切換采用相應(yīng)的能量管理策略完成，能量管理策略通過(guò)計(jì) 算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)。
[0015] 本專(zhuān)利提出一種直流微電網(wǎng)的能量調(diào)控方法，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的能量管理和協(xié)調(diào)控 制。本專(zhuān)利給出了直流微電網(wǎng)的具體結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的五種模式，各模式之間的能量 管理采用了具體的模式轉(zhuǎn)換策略，為了保證五種模式之間切換過(guò)程平滑性，防止各模式之 間頻繁切換，各模式切換采用滯環(huán)比較器。所提出的直流微電網(wǎng)能量調(diào)控方法，能夠有效實(shí) 現(xiàn)微電網(wǎng)的能量管理和協(xié)調(diào)控制。
[0016] 以上內(nèi)容是結(jié)合優(yōu)選技術(shù)方案對(duì)本發(fā)明所做的詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定發(fā)明的具體實(shí) 施僅限于這些，對(duì)于在不脫離本發(fā)明思想前提下做出的簡(jiǎn)單推演及替換，都應(yīng)當(dāng)視為本發(fā) 明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種直流微電網(wǎng)的能量調(diào)控方法，該直流微電網(wǎng)系統(tǒng)主要由各種負(fù)載單元，蓄電池 儲(chǔ)能單元、分布式發(fā)電單元、靜態(tài)開(kāi)關(guān)、各種變換器接口和并網(wǎng)變流器組成；其特征在于， 模式A為電網(wǎng)正常時(shí)，直流微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，并網(wǎng)變流器控制直流母線(xiàn)電壓恒定，分布 式發(fā)電單元工作于各自的最大功率跟蹤模式，蓄電池儲(chǔ)能單元工作于下垂控制模式；此時(shí)， 分布式發(fā)電單元為負(fù)載供電，當(dāng)分布式發(fā)電功率大于負(fù)載所需功率，多余電量進(jìn)行并網(wǎng)，反 之，由電網(wǎng)提供部分缺額功率給負(fù)載； 模式B為并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)需要輸出的功率超過(guò)變流器額定功率，此時(shí)并網(wǎng)變流器工 作在限流控制，輸出電流鉗位在最大設(shè)定電流值，不能保持直流母線(xiàn)電壓穩(wěn)定； 模式B'為電網(wǎng)發(fā)生短時(shí)故障，斷開(kāi)并網(wǎng)變流器，直流母線(xiàn)電壓由蓄電池儲(chǔ)能裝置進(jìn)行 控制； 模式C為直流微電網(wǎng)長(zhǎng)期工作于孤島方式，分布式發(fā)電單元的總輸出功率小于負(fù)載功 率，蓄電池運(yùn)行于放電狀態(tài)； 模式C'為直流微電網(wǎng)運(yùn)行于孤島方式，分布式發(fā)電單元輸出功率大于負(fù)載功率，蓄電 池工作于持續(xù)充電狀態(tài)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直流微電網(wǎng)的能量調(diào)控方法，其特征在于：五種模式 之間的能量管理采用了具體的模式轉(zhuǎn)換策略;A-B模式間切換：若直流電壓變化量滿(mǎn)足 從模式A進(jìn)入到模式B，當(dāng)負(fù)載功率減小，使得電網(wǎng)輸出功率小于變流器額定功 率，并網(wǎng)變流器退出飽和狀態(tài)； 從模式B切換到模式A，A-B'模式間切換：電網(wǎng)發(fā)生短時(shí)故障，通過(guò)檢測(cè)并網(wǎng)變流器電 流， 從模式A進(jìn)入到模式B'，當(dāng)電網(wǎng)故障清除，電網(wǎng)電壓恢復(fù)，從模式B'切換到模式A; B' _C模式間切換：進(jìn)行蓄電池荷電狀態(tài)檢測(cè)，當(dāng)蓄電池需求功率大于額定功率，或者 荷電狀態(tài)小于40%時(shí)，由模式B'進(jìn)入到模式C，當(dāng)負(fù)載功率小于分布式發(fā)電單元功率，蓄電 池荷電狀態(tài)大于40%，從模式C切換到模式B' ； B' _C'模式間切換：進(jìn)行蓄電池荷電狀態(tài)檢測(cè)，當(dāng)其荷電狀態(tài)大于95%時(shí)，由模式B' 進(jìn)入到模式C'，當(dāng)蓄電池荷電狀態(tài)小于95%時(shí)，從模式C'切換到模式B'。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直流微電網(wǎng)的能量調(diào)控方法，其特征在于：各模式切換 采用滯環(huán)比較器。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種直流微電網(wǎng)的能量調(diào)控方法，該直流微電網(wǎng)系統(tǒng)主要由各種負(fù)載單元，蓄電池儲(chǔ)能單元、分布式發(fā)電單元、靜態(tài)開(kāi)關(guān)、各種變換器接口和并網(wǎng)變流器組成；模式A為電網(wǎng)正常時(shí)，直流微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，并網(wǎng)變流器控制直流母線(xiàn)電壓恒定，分布式發(fā)電單元工作于各自的最大功率跟蹤模式，蓄電池儲(chǔ)能單元工作于下垂控制模式；本發(fā)明給出了直流微電網(wǎng)的具體結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的五種模式，各模式之間的能量管理采用了具體的模式轉(zhuǎn)換策略，為了保證五種模式之間切換過(guò)程平滑性，防止各模式之間頻繁切換，各模式切換采用滯環(huán)比較器。所提出的直流微電網(wǎng)能量調(diào)控方法，能夠有效實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的能量管理和協(xié)調(diào)控制。
【IPC分類(lèi)】H02J1/10
【公開(kāi)號(hào)】CN105119266
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510597080
【發(fā)明人】張?jiān)? 王武, 王紅玲
【申請(qǐng)人】許昌學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年9月19日