一種大規模分布式電源的微網群及其控制方法技術

本發明專利技術公開了一種大規模分布式電源的微網群及其控制方法，微網群包括：交流電網和若干個微網；所述微網包括儲能系統、分布式發電單元及負荷；所述交流電網與每個所述儲能系統分別連接；每個所述儲能系統分別與所述分布式發電單元和至少一個所述負荷連接，且所述分布式發電單元和所述負荷連接；其中，所述儲能系統包括背靠背設置的兩個逆變器和儲能電池；所述兩個逆變器連接，所述儲能電池的一端連接于所述兩個逆變器之間，所述儲能電池的另一端與地連接。通過多個逆變器協同工作，完成微網群運行狀態的控制與切換。由于電網側與微網側逆變器采用相互獨立的控制模式，因此在復雜的切換過程中負荷不間斷供電，無需采取平滑切換或無縫切換。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及可再生能源利用領域，具體涉及。
技術介紹
可再生能源可采用集中式并網或分布式并網方式進行發電，集中式并網方式發電小時數低，且遠離負荷，因此造成輸送電成本較高；分布式發電一般接入配電網末端，在較高滲透率下造成了配網電壓穩定性問題，需要采用通過微電網運行控制技術或主動型配電網控制技術解決該問題。基于微電網運行控制技術的分布式發電管理需要通過大容量的儲能介質維持離網運行，而主動型配電網技術需要具有高速數據吞吐能力的服務器對分布式發電的間歇性波動進行平抑。近年來分布式發電技術發展迅速趨于成熟，含有分布式電源的微電網開始較多的接入配電網。以群模式對微網實行控制的方法一方面可對微網間能量進行互濟，減小系統總備用容量，另一方面作為主動型配電網的管理單元，縮小了其控制規模。微網群一般采用單母線形式，通過聯絡線功率控制實施微網間及其與主網的能量管理，切換過程中多個儲能逆變器協同工作，并通過系統控制器完成微網公共連接點開關切換。在單母線結構的微網群控制中，各微網的儲能逆變器在電氣上為并聯結構，在群的離并網切換中切換步驟較為復雜，需要集中采集多個儲能逆變器狀態信息，通過測試預先獲取公共連接點開關特性，并附加檢同期裝置配合完成切換，當微網群分期建設而不能保證開關或儲能逆變器具有相同電氣性能時，微網群將無法完成正常切換。在并網運行中，微網群內用戶使用電網電力，但薄弱電網仍受低電壓問題的困擾；在離網情況下同樣具有相同的電能質量，某個微網的功率波動將迅速擴展到并聯支路中，相互產生影響。
技術實現思路
由于分布式發電一般接入配電網末端，在較高滲透率下造成了配網電壓穩定性問題，本專利技術提出一種高供電質量微網群系統及其協調控制方法，以群模式對微網進行協調控制，可實現對微網間能量進行互濟，同時作為主動型配電網的管理單元，縮小了其控制規模。第一方面，本專利技術提出一種大規模分布式電源的微網群，包括:交流電網和若干個微網；所述微網包括儲能系統、分布式發電單元及負荷；所述交流電網與每個所述儲能系統分別連接；每個所述儲能系統分別與所述分布式發電單元和至少一個所述負荷連接，且所述分布式發電單元和所述負荷連接；其中，所述儲能系統包括背靠背設置的兩個逆變器和儲能電池；所述兩個逆變器連接，所述儲能電池的一端連接于所述兩個逆變器之間，所述儲能電池的另一端與地連接。優選地，還包括系統協調控制器，所述系統協調控制器與每個所述逆變器分別連接。優選地，所述背靠背設置的兩個逆變器包括電網側逆變器和微網側逆變器；所述電網側逆變器與所述交流電網連接；所述微網側逆變器與所述負荷連接。優選地，還包括若干個分支開關，每個所述儲能系統通過一個所述分支開關與所述交流電網連接；所述交流電網通過一個總開關與每個分支開關連接。第二方面，本專利技術還提出一種大規模分布式電源的微網群控制方法，包括:離網情況下，確定荷電狀態最高的儲能電池，將與所述儲能電池連接的電網側逆變器和微網側逆變器設置為電壓頻率控制模式，并根據所述儲能電池的電壓分級設定所述電網側逆變器和所述微網側逆變器的電壓和頻率；將其余微網側逆變器設置為電壓頻率控制模式，并根據第一預設值設定所述其余微網側逆變器的電壓和頻率；將其余電網側逆變器設置為功率控制模式，根據系統協調控制器的優化調度結果設定功率。優選地，并網情況下，將所有微網側逆變器均設置為電壓頻率控制模式，并根據第二預設值設定所述微網側逆變器的電壓和頻率；將所有電網側逆變器均設置為功率控制模式，并根據系統協調控制器的優化調度結果設定功率。優選地，獨立運行情況下，獨立運行的微網中的電網側逆變器設置為待機模式。優選地，離網情況下，與荷電狀態最高的儲能電池連接的電網側逆變器和微網側逆變器的電壓均設為與所述荷電狀態最高的儲能電池的直流電壓相同的電壓值。優選地，并網情況下，所述總開關和當前微網的分支開關均處于閉合狀態；離網情況下，總開關處于斷開狀態，當前微網的分支開關處于閉合狀態；獨立運行情況下，當前微網的分支開關處于斷開狀態。優選地，并網情況下，所述電網側逆變器將交流電轉換為直流電輸出；離網情況下，儲能荷電狀態最高的微網的所述電網側逆變器將直流電轉換為交流電輸出，其余微網的所述電網側逆變器將交流電轉換為直流電輸出；獨立運行情況下，當前微網的所述電網側逆變器進入待機模式。由上述技術方案可知，在離并網切換過程中多個儲能逆變器協同工作，完成微網群運行狀態的控制與切換。由于電網側與微網側逆變器采用相互獨立的控制模式，因此在復雜的切換過程中負荷不間斷供電，無需采取平滑切換或無縫切換。【附圖說明】為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術一實施例提供的一種大規模分布式電源的微網群的結構不意圖；圖2為本專利技術一實施例提供的一種大規模分布式電源的微網群控制方法的流程圖；圖3為本專利技術一實施例提供的一種大規模分布式電源的微網群的電路圖。【具體實施方式】下面結合附圖，對專利技術的【具體實施方式】作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本專利技術的技術方案，而不能以此來限制本專利技術的保護范圍。圖1不出了本專利技術一實施例提供的一種大規模分布式電源的微網群的結構不意圖，包括:交流電網100和若干個微網200 ;所述微網200包括儲能系統210、分布式發電單元220及負荷230 ；所述交流電網100與每個所述儲能系統210分別連接；每個所述儲能系統210分別與所述分布式發電單元220和至少一個所述負荷230連接，且所述分布式發電單元220和所述負荷230連接；其中，所述儲能系統210包括背靠背設置的兩個逆變器電網側逆變器211和微網側逆變器212，以及儲能電池213 ;所述電網側逆變器211和所述微網側逆變器212連接，所述儲能電池213的一端連接于所述電網側逆變器211和所述微網側逆變器212之間，所述儲能電池213的另一端與地連接。電網側逆變器211根據微網工作狀態選擇控制模式，在并入電網情況下工作在功率控制模式，在離網情況下由系統協調控制器設定工作模式，可選模式包括電壓頻率或功率控制模式，在獨立運行情況下，則轉入待機模式。微網側逆變器212工作在電壓頻率控制方式，可以精準控制微網側母線電壓的幅值和頻率，在儲能電池的支撐下母線側電壓可以在負荷或分布式發電擾動下維持穩定。本實施例采用串聯結構逆變器，通過具有儲能電池支撐的背靠背逆變器隔離微網與微網群，通過自適應儲能逆變器模式控制完成狀態控制與狀態切換，因此在復雜的切換過程中能使負荷不間斷供電，無需采取平滑切換或無縫切換。另外考慮到目前電力電子期間隨著普及率的提高市場價格不斷下降，器件轉換效率在95%以上，采用背靠背逆變器并不增加儲能逆變器生產成本。作為本實施例的優選方案，還包括系統協調控制器，所述系統協調控制器與每個所述電網側逆變器211和所述微網側逆變器212分別連接，以對每個逆變器進行單獨控制。進一步地，所述電網側逆變器211與所述交流電網100連接；所述微網側逆變器212與所述負荷230連接。更進一步地，還包括若干個分支本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種大規模分布式電源的微網群，其特征在于，包括：交流電網和若干個微網；所述微網包括儲能系統、分布式發電單元及負荷；所述交流電網與每個所述儲能系統分別連接；每個所述儲能系統分別與所述分布式發電單元和至少一個所述負荷連接，且所述分布式發電單元和所述負荷連接；其中，所述儲能系統包括背靠背設置的兩個逆變器和儲能電池；所述兩個逆變器連接，所述儲能電池的一端連接于所述兩個逆變器之間，所述儲能電池的另一端與地連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：井天軍，李錚，劉邦元，唐云峰，楊仁剛，王江波，
申請(專利權)人：中國農業大學，
類型：發明
國別省市：北京;11