CN102097803A - 分级控制微型电网组网方法 - Google Patents

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Abstract

一种分级控制微型电网组网方法，应用于可再生能源的开发和利用。目前微型电网接入的大量分布式能源并网造成电力系统不可控、不安全和不稳定，可能会影响电网运行，因此没有得到大范围推广应用。分级控制微型电网组网方法将分布式电源、负荷分成多个多级微型电网形式，允许或禁止下一级微型电网向本级电网母线上传送能量，并控制下一级微型电网向本级微型电网的交流母线传送能量的大小，每级电网拥有独立的储能系统，保证本网内稳定供电。附图中：(1)风力发电系统，(2)燃气轮机发电系统，(3)太阳能发电系统，(4)双向逆变器，(5)智能配电系统，(6)微型能源，(7)交流母线，(8)下一级微型电网，(9)负载，(10)储能设备，(11)上一级微型电网的交流母线。

Description

分级控制微型电网组网方法
所属技术领域
本发明应用于可再生能源的开发和利用。
背景技术
能源危机和环境危机日益受到关注，以火力发电为主的电力结构给环保带来了沉重的压力，用电负荷的不断增加，远距离输电线路的输送容量不断增大，受端电网对外来电力的依赖程度也不断提高，使得电网运行的稳定性和安全性下降，因此需要在受端电网和负荷中心建设一定容量的发电厂，以减少大功率输送和转移，减少输配电损耗，支撑本地电网，增强系统稳定。同时，发展低碳经济要求加快充分利用可再生能源进行分布式发电。微型电网是由一系列分布式微型电源、储能系统和负荷共同组成的系统，微型电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必需的控制，微型电网相对于外部大电网，表现为单一的受控单元，并可同时满足用户对电能质量和供电安全等的要求。
微型电网的基本单元包含分布式微型能源、蓄能装置、控制系统以及负荷，应该具有以下的特性：
1、微型电网是一组负荷和微型能源的集合，可以一个单个系统的方式运行，提供电能；
2、微型电网对周围的配电网呈一个可自我控制的独立个体，并便于实现终端用户电能质量管理和能源的梯级利用；
3、微型电网作为可中断或可控负荷，以减少网络拥塞和其他威胁；
4、微型电网可进入独立运行状态，保证微型电网内重要负荷和敏感负荷的供电安全性；
5、微型电网能提供优良的电能质量和其他辅助性服务，如电压支撑、向外馈送电能甚至辅助区域电网黑启动能力(整个电网崩溃，区域电网所有发电机停机后，利用微型电网辅助发电机启动)。
目前，微型电网并没有得到大范围推广应用，主要是因为处于电力系统管理边缘的大量分布式能源并网有可能造成电力系统不可控、不安全和不稳定，可能会影响电网运行。分级控制的微型电网系统可以加强对分布式能源的管理，减少分布式能源并网对电力系统的安全性和稳定性的破坏的一种方法。
发明内容
本发明为了解决微型电网不可控、不安全和不稳定等问题，拟采取的技术方案为分级控制微型电网是由微型能源、智能配电系统、双向逆变器、储能系统、交流母线、负荷或下一级微型电网组成。
分级控制微型电网组网方法的核心就是将稍大一点微型电网按微型能源、负荷的分布情况分成多个多级微型电网形式处理，每一个微型电网对于上一级微型电网来说是一个智能负载，而对于下一级的微型电网来说是一种稳定的能量供应系统或一个能量接收装置。微型电网可管理本网内所有的微型能源、微型电网和负荷，允许或禁止下一级微型电网向本级电网母线上传送能量，并控制下一级微型电网向本级微型电网的交流母线传送能量的大小。
微型电网的微型能源一般都是由风能、太阳能、波浪能、潮汐能、生物质能等可再生能源发电系统组成。这些能源系统最大的缺点就是极其不稳定，所以微型电网都有一个智能配电系统，处理微型电网内部的能量调度、备份和管理工作。
微型电网都拥有自己独立的贮能系统，微型电网始终储存足够的能量以备上一级微型电网出现故障或者能量不足时，保证本网内的并键负荷和敏感负荷的用电需求。
微型电网交流母线上能量过剩时，可通知上一层微型电网请求上一层微型电网接收多余的能量，在得到上一级微型电网允许后，将多余的能量传送到上一级微型电网的交流母线上；如果上一级微型电网不允许能量上传，则增加本级微型电网的储能装置备份更多的能量，或可控制本级微型电网内部的微型电源减少发电量，或启动卸载设备来稳定交流母线。
分级控制微型电网组网方法，能很好地控制每一级微型电网对上一级微型电网交流母线的冲击，而且每一级微型电网控制的单元都比较少，控制起来也比较容易。只要每一级微型电网的微型能源、负荷、和储能装置的大小设计合理，对上一级微型电网的交流母线的冲击就会很小，从而保证了公共电网的稳定，而且利用分级控制微型电网组网方法组建的微型电网扩容非常方便。
附图说明
附图是微型电网分级控制方法电气原理图，图中：(1)是风力发电系统，(2)是燃气轮机发电系统，(3)是太阳能发电系统，(4)是双向逆变器，(5)是智能配电系统，(6)是微型能源，(7)是交流母线，(8)是下一级微型电网系统，(9)是用户负载，(10)是储能设备，(11)是上一级微型电网的交流母线。
风力发电系统(1)、太阳能发电系统(3)和燃气轮机发电系统(2)等，统称为微型能源(6)。微型能源(6)产生的电能被并入微型电网的交流母线(7)上，下一级微型电网系统(8)被看作本级微型电网系统的一个智能负载，而本级微型电网也可以看作挂在上一级微型电网的交流母线(11)上的一个智能负载。智能配电系统(5)和双向逆变器(4)组成本级微型电网的调控单元，当交流母线上的能量大于系统所有负载的用电量时，智能配电系统(5)将通过双向逆变器(4)把多余的能量存入储能设备(10)中，或并入上一级微型电网的交流母线(7)上；反之，交流母线上的能量小于系统所有负载的用电量时，智能配电系统(5)将通过双向逆变器(4)把储能设备(10)中的能量释放出来补充交流母线上能量缺口，或从上一级微型电网的交流母线(7)上获取能量。
双向逆变器(4)是微型电网的能量备份系统的核心部件，拥有能量双向流动功能，当储能设备(10)中所储存的能量很少时，智能配电系统(5)控制双向逆变器从上一级微型电网的交流母线(7)上获取能量。
本级微型电网系统只管理本级交流母线(7)上的所有电器设备，并向上一级微型电网系统汇报本级微型电网的交流母线(7)上电流的大小与方向。对于上一级微型电网系统来说，本级微型电网具有作为一个用电负荷的功能，同时也具有作为一个发电装置的功能；而对于下一级微型电网来说，本级微型电网的交流母线是一个能量存取设备，当下一级微型电网的交流母线上的能量不足时，可从本级交流母线上获得能量，当下一级微型电网的交流母线上能量过剩时还可以将剩余的能量送到本级交流母线上。
具体实施方案
例如年用电量为200万度的用户建立一个含1000KW生物质能、1000KW太阳能和8000KW风能组成的10MW的可再生能源发电系统的微型电网。
1、考察用电负荷分布情况与地理环境，设计太阳能、风能、和生物质能设计方案。
2、按5级微型电网方案设计整个微型电网系统：由风能、生物质能和居民生活用电组成微型电网的第一级；由风能、商业用电组成微型电网的第二级；由太阳能、风能和工业用电组成微型电网的第三级；由太阳能、风能、公共设施用电组成微型电网第四级；公共电网作为微型电网的第五级。
3、组建一级微型电网，为方便用户用电，将其上级微型电网暂时定为共公电网，其它用电负荷都接入公共电网；
4、建设二级微型电网，并将一级微型电网的上级微型电网改为二级微型电网的交流母线，将三级微型电网暂定为公共电网，其它用电负荷都接入公共电网；
5、建设三级微型电网，并将二级微型电网的上级微型电网改为三级微型电网的交流母线，将四级微型电网暂定为公共电网，其它用电负荷都接入公共电网；
6、建设四级微型电网，并将三级微型电网的上级微型电网改为四级微型电网的交流母线，将四级微型电网的上级电网为共公电网。

Claims (3)

1.一种分级控制微型电网组网方法，其特征是：将微型电网按微型能源、负荷的分布情况分成多级微型电网形式处理，微型电网管理本网内所有微型能源、微型电网和负荷，允许或禁止下一级微型电网向本级电网母线上传送能量，并控制下一级微型电网向本级微型电网的交流母线传送能量的大小，同时允许或禁止上一级微型电网向本级微型电网供应或接收能量。
2.根据权利要求1所述的分级控制微型电网组网方法，其特征是：微型电网配备独立的储能系统，储存本级微型电网多余能量以备上一级微型电网出现故障或能量不足，由智能配电系统控制和双向逆变器控制微型电网上下级之间能量双向流动。
3.根据权利要求1或2的分级控制微型电网组网方法，其特征是：本级微型电网管理本级交流母线上所有设备，控制设备停止或运行，稳定交流母线电流。
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