适用于微电网的多源分布式发电系统及控制方法技术方案

适用于微电网的多源分布式发电系统及控制方法,其可根据微电网负载变化动态调整风力发电系统、光伏发电系统等发电单元的输出功率实现互补发电，并通过对储能系统的充放电功率控制及其运行模式并网和孤岛运行的控制，实现微电网和主电网之间的协调控制。其高效、环保、优质供电的一个重要方面，是对大电网的有益补充。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及一种适用于微电网的多源分布式发电系统控制方法。属于 分布式发电、微电网控制领域，重点用于提高分多源布式发电的可靠性及储能系统的智能 协调控制，充分利用绿色能源并提高系统安全及可靠运行。
技术介绍
：近年来，在集中发电、远距离输电的大型互联网络系统蓬勃发展的同 时，以多源分布式发电及储能系统构成智能微电网的形式接入大电网并网运行，与大电网 互为支撑，已逐渐成为电网新的发展方向。
技术实现思路
： 专利技术目的：一种适用于微电网的多源分布式发电系统控制系统设计及控制方法研 究。其目的为提高分多源布式发电系统的可靠性及储能系统的智能协调控制，充分利用绿 色能源并提高系统安全及可靠运行。 技术方案： 适用于微电网的多源分布式发电系统控制方法，可根据微电网负载变化动态调整 风力发电系统、光伏发电系统等发电单元的输出功率实现互补发电，并通过对储能系统的 充放电功率控制及其运行模式并网和孤岛运行的控制，实现微电网和主电网之间的协调控 制。 多源分布式发电系统控制通过专用变流器调节风电机组功率，专用变流器通过对 风力发电系统双馈异步发电机的电磁转矩进行控制，从而调节机组功率，实现最大风能捕 获。保证绿色能源的最大利用率。其功率控制方法如下： 由风机和专用变流器组成的风机系统。专用变流器电网侧电压源控制输出电压νδ1的幅值V和相角δi。专用变流器通过阻抗为X的电感向微电网母线提供电压为Εδ2 的受控电源，微电网母线电压幅值为Ε。正常情况下，相角νδ1超前Εδ2的角度为δ，δ= δ「δ2。专用变流器输出有功功率Ρ受控于δ，无功功率Q受控于V。风电系统输出有功 功率P和无功功率Q如下表达式： 多源分布式发电系统控制通过专用控制器及光伏逆变器调节光伏系统功率，通过 动态调节光伏变流器直流母线电压使光伏组件输出功率在随光伏组件温度及太阳能辐射 度变化时，光伏系统总保持最大功率输出。 通过双向变流器控制储能装置的充放电功率，既能够向外部系统供给电能（放 电），又能够从外部系统获得电能（充电）。在双向变流器控制下，储能系统可以直接与电 网并网运行，也可以通过与其他分布式电源并联再接入电网运行。在并网运行模式下，储能 系统采用有功无功解耦控制。微电网孤岛运行后，储能系统逆变器快速切换为恒压恒频控 制，以提供微电网电压和频率稳定。 双向变流器，在并网状态下采用有功无功解耦模式对储能系统充放电功率控制。 有功无功解耦模式：即恒功率控制是指逆变器输出的有功功率P和无功功率Q均可以依据 设定值输出。通过Park变换将三相电压变换到旋转坐标系dq轴，变流器电压方程如下： 式中：ud、uq为变流器交流侧电压，id、iq为变流器交流侧电流的dq轴分量，交流侧 电wLiq、wLidSdq轴交叉親合项。外环功率控制通过PI控制得到如下方程： 式中：Praf、Qraf有功功率和无功功率参考值，iqraf、d轴和q轴的参考电流。 有功功率P、无功功率Q为： P=udid+uqiq Q=uqid+udiq 式中：ud、uq为变流器交流侧电压的dq轴分量；id、iq为变换器交流侧电流的dq轴 分量。根据交流电压q轴定向原则，P、Q实现解耦控制。 在孤岛状态下通过储能系统的恒压恒频模式，以提供微电网电压和频率稳定，使 微电网系统稳定运行。恒压恒频模式：即恒压恒频控制，指的是通过变流器自身控制手段使 输出端口电压的幅值V和频率f保持恒定，在微电网孤岛运行时支撑微电网内部电压和频 率。变流器输出电压方程如下： 式中：ud、uq为变流器交流侧电压的dq轴分量。变流器输出频率f由变流器内部 锁相环测得，根据交流电压q轴定向原则，V、f实现解耦控制。 储能系统、多源分布式发电系统采用主从控制维持微电网稳定，并实现微电网运 行模式的平滑切换。主从控制即在孤岛模式运行时，微电网系统以储能为主，风电机组、光 伏发电等分布式发电系统为从的运行模式。微电网并网运行时，外部电网故障、停电，系统 检测到电网母线电压或频率超出正常范围，或接收到计划孤岛指令时，由控制器进行切除 非重要负荷，优先保证重要负荷供电；控制储能系统由有功无功解耦模式转换至恒压恒频 模式，断开并网点公共开关；依据分布式发电状态控制非重要负荷的投切。微电网孤岛模式 运行即主从控制过程中，电网恢复供电或结束计划孤岛时，微电网将自动切换至并网运行， 切换流程如下：电网恢复供电或结束计划孤岛时，储能系统需要进行与电网同期检测，同期 后微电网控制系统会控制并网点公共开关闭合，控制储能系统有功无功解耦模式运行，投 入切除的非重要负荷，恢复微电网系统并网模式运行。保证了运行模式切换前后，微电网的 功率平衡、电压和频率保持在允许范围内，提高微电网运行的可靠性。 实施上述的适用于微电网的多源分布式发电系统控制方法所用的适用于微电网 的多源分布式发电系统控制系统，其特征在于：该系统包括微电网系统和微电源；微电网 系统包括管理层和就地层、微电源包括风力发电系统、光伏发电系统、储能系统和环境检测 仪构成，微电源即就地层与设备层采用RS485总线modbusRTU协议进行数据采集与控制，就 地层与管理层采用以太网连接modbusTCP协议进行数据传输。可实现微电网并网和孤岛运 行2种模式平滑切换控制、微电网和主网之间的协调控制。 分布式光伏发电系统包括固定多晶硅发电系统和追日单晶硅发电系统。 固定多晶硅发电系统为多晶硅固定光伏，该多晶硅固定光伏通过并网逆变器接入 交流母线，追日单晶硅发电系统为单晶硅追日光伏，该单晶硅追日光伏通过并网逆变器接 入交流母线；风力发电系统为风力发电机，该风力发电机通过风机控制器和并网逆变器接 入交流母线。 优点效果： 智能微电网作为我国建设坚强智能电网的重要组成部分和发展可再生能源的有 效实现形式已引起政府、企业和高校的广泛关注。智能微电网是由多源分布式发电系统和 负荷共同构成的系统，为用户负荷提供电能，其内部系统通过电力电子装置实现能量的转 换，并提供必要的控制。智能微电网的输、配电系统中装备有大量精密电子仪器和数字化电 器设备，以满足用户对电能质量、可靠性和供电安全的要求。 智能微电网是一种新型的电网结构，是一组由微电源、负荷、储能系统和控制装置 构成的系统单元。微电网中的微电源由多源分布式发电系统构成，即含有电力电子接口风 力发电系统、光伏发电系统等。它接在用户侧，具有成本低、污染低等特点。微电网是具有相 当高的自治能力的独立系统，它不仅可以独立实现系统的自我控制和能量的自我管理，而 且可以与外部电网相连，实现微电网的并网运行，同时也可以单独运行，形成孤岛模式。开 发和延伸微电网能够促进分布式发电的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供 给，是实现主动式配电网的一种有效的方式，使传统电网向智能电网过渡。当前国家已提出 了建设智能电网的规划，灵活的智能微电网和分布式发电是未来智能电网实现高效、环保、 优质供电的一个重要方面，是对大电网的有益补充。【附图说明】： 图1风机系统控制示意图 图2光伏系统控制示意图 图3并网运行切换主控控制流程图 图4主从控制切换并网运行流程图 图5有功无功解耦控制框图 图6恒压恒频控制框图 图7微电网系统电气结构图 图8微电网系统通讯架本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于微电网的多源分布式发电系统控制方法，其特征在于：该方法为一种多源分布式发电系统控制方法，根据微电网负载变化动态调整风力发电系统、光伏发电系统的发电单元的输出功率实现互补发电，并通过对储能系统的充放电功率控制及其运行模式并网和孤岛运行的控制，实现微电网和主电网之间的协调控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王士荣，王晓东，刘颖明，李科，王超，刘玥，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21