CN105244900A - 一种基于移频控制的微电网离网能量平衡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于移频控制的微电网离网能量平衡控制方法，储能变流器实时检测蓄电池的SOC或端电压，根据蓄电池的SOC或端电压的大小自适应改变频率调整系数，根据公式f＝f_n+k_iP+C_i改变输出频率；分布式电源逆变器根据系统频率的大小，与MPPT控制方式配合，调整自身出力。本发明的方法不依赖通信和集中控制管理器，从而解决了现有技术依赖通信的问题，从而大大提高了控制稳定性。并且通过储能变流器移频调节控制，分布式电源逆变器根据微电网系统频率的大小和MPPT跟踪模块配合，自动调整自身出力，平抑微电网离网运行时的有功功率波动，实现微电网离网能量平衡；可有效降低微电网的建设成本和调试周期。

Description

一种基于移频控制的微电网离网能量平衡控制方法

技术领域

本发明涉及一种基于移频控制的微电网离网能量平衡控制方法。

背景技术

随着能源危机和节能环保压力的日益突出，可再生能源发电已成为发展趋势，分布式发电是可再生能源发电的一种重要形式。然而，分布式发电相对电网来说是一个不可控源，为了减小其对电网造成的冲击和负面影响，电网往往采取限制、隔离的方式来处理分布式电源。IEEE1547标准就对分布式发电的接入做出了以下规定:当主电网发生故障时，分布式发电单元必须马上退出运行。这就大大地限制了分布式发电充分发挥其效能。微电网是解决分布式大规模分布式电源接入电网的有效解决途径，是近年来分布式电源领域的研究热点。

微电网在离网运行时，微电网内各分布式电源产生的电能和负荷需求之间容易出现不平衡,将会导致微电网不稳定；目前为了解决微电网离网运行时的有功功率平衡，采用传统电力系统分层控制思想,设置微电网集中控制器或能量管理系统，通过与各个微电源通信，当负荷变化时，调节各微源功率输出，以维持微电网系统的能量供需平衡。

这种集中控制方法存在通信复杂、可靠性差、调试周期长、建设成本高等问题，不利于微电网的推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于移频控制的微电网离网能量平衡控制方法，用以解决现有技术通信复杂的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

一种基于移频控制的微电网离网能量平衡控制方法，储能变流器实时检测蓄电池的SOC或端电压，根据蓄电池的SOC或端电压的大小自适应改变频率调整系数，根据公式f＝f_n+k_iP+C_i(式中：f是储能变流器输出频率；f_n是系统额定频率；k_i是储能变流器频率调整系数；P是储能的输出有功功率；C_i储能变流器频率调整常数。)改变输出频率；分布式电源逆变器根据系统频率的大小，与MPPT控制方式配合，调整自身出力。

当蓄电池的SOC或端电压在正常范围内时，储能变流器频率调整系数工作于f＝f_n+k₁P+C₁，(式中：C₁＝0)，分布式电源逆变器根据系统频率的大小，与MPPT控制方式配合，调整自身出力，使蓄电池工作在不充不放或小功率充电在状态下，维护微电网系统长时间离网稳定运行。

当蓄电池的SOC或端电压过高时，储能变流器频率调整系数工作于f＝f_n+k₂P+C₂(式中：)，限制分布式电源发电出力，使蓄电池工作在一直放电模式。

当蓄电池的SOC或端电压偏低时，储能变流器频率调整系数工作于f＝f_n+k₃P+C₃(式中：)，放开分布式电源最大出力，使蓄电池工作在充电模式下。

f_max是系统最大频率，f_min是系统最小频率，P_max是储能变流器的最大有功功率。

当蓄电池的SOC或端电压过低时，储能变流器根据事先划定的负荷等级通过出口继电器切除一部分不重要负荷，保障重要负荷继续供电。

微电网系统频率f≤分布式电源功率限额开始频率f_s1时,分布式电源逆变器保持最大功率跟踪。

分布式电源功率限额开始频率f_s1＜微电网系统频率f≤分布式电源功率降额开始频率f_s2时，分布式电源逆变器停止最大功率跟踪，保持当前输出功率。

根据权利要求7所示的一种基于移频控制的微电网离网能量平衡控制方法，其特征在于，微电网系统频率f＞分布式电源功率降额开始频率f_s2时，分布式电源逆变器按照公式调节功率输出；P_set是分布式电源逆变器有功功率输出限定值；m为分布式电源有功功率调整系数；f_n为微电网系统额定频率。

本发明的方法不依赖通信和集中控制管理器，从而解决了现有技术依赖通信的问题，从而大大提高了控制稳定性。并且通过储能变流器移频调节控制，分布式电源逆变器根据微电网系统频率的大小和MPPT跟踪模块配合，自动调整自身出力，平抑微电网离网运行时的有功功率波动，实现微电网离网能量平衡；可有效降低微电网的建设成本和调试周期。

附图说明

图1微电网系统结构图；

图2储能变流器移频调节控制特性曲线；

图3分布式电源逆变器功率调节控制特性曲线；

图4分布式电源逆变器频率-有功自动调节方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

微电网系统如图1所示，包括分布式电源、蓄电池和负荷，分布式电源通过逆变器(如图所示的光伏逆变器)接入微电网交流母线，蓄电池通过储能变流器接入交流母线。交流母线在公共连接点PCC处通过开关与配电网相连。

正常情况下，微电网通过PCC点和配电网相连并网运行，与配电网进行功率交换；当检测到配电网出现电压跌落、故障或者停电检修时，微电网主动与配电网断开进入离网运行模式，微电源向微电网内的负荷供电。

离网运行时，蓄电池(或称为储能电池)储能作为主控型微电源，维持微电网电压频率稳定，平抑负荷的波动。

储能电池基于移频特性进行调节控制；储能变流器实时检测蓄电池的SOC(或端电压)，根据蓄电池的SOC(或端电压)的大小自适应改变频率调整系数，根据公式f＝f_n+k_iP+C_i改变输出频率。而分布式电源逆变器基于功率调节特性进行控制，即分布式电源逆变器根据系统频率的大小和MPPT跟踪模块配合，自动调整自身出力。储能变流器和分布式电源逆变器之间不需要通信，不依赖通信系统。

下面结合附图2、3、4对本发明做进一步的详细说明。

图2中，(1)当储能蓄电池端电压(或SOC)在正常范围内时，储能变流器频率调整系数工作在图中曲线1，分布式电源逆变器根据系统频率的大小和MPPT跟踪模块配合，自动调整自身出力，使储能工作在不充不放(或小功率充电)在状态下，维护微电网系统长时间离网稳定运行。曲线(1)为：f＝f_n+k₁P+C₁，(式中：C₁＝0)，f_max是系统最大频率，f_min是系统最小频率，P_max是储能变流器的最大有功功率。

(2)当储能蓄电池端电压(或SOC)过高时，储能变流器频率调整系数工作在图2中曲线2，限制分布式电源发电出力，使储能工作在一直放电模式，减少过充电对电池的危害。曲线(2)为：f＝f_n+k₂P+C₂(式中： $C_2=\frac{f_{\max }-f_n}{2}$ )，

(3)储能蓄电池端电压(或SOC)偏低时，储能变流器频率调整系数工作在图2中曲线3，放开分布式电源最大出力，使储能工作在充电模式下，最大化利用分布式电源发电。曲线(3)为：f＝f_n+k₃P+C₃(式中： $C_3=\frac{f_n-f_{\min }}{2}$ )，

(4)储能蓄电池端电压(或SOC)过低时，储能变流器根据事先划定的负荷等级通过出口继电器切除一部分不重要负荷，保障重要负荷继续供电。

在图3中，分布式电源逆变器根据系统频率的大小和MPPT跟踪模块配合，自动调整自身出力。

(1)微电网系统频率f≤分布式电源功率限额开始频率f_s1时,分布式电源逆变器保持最大功率跟踪。

(2)分布式电源功率限额开始频率f_s1＜微电网系统频率f≤分布式电源功率降额开始频率f_s2时，分布式电源逆变器停止最大功率跟踪，保持当前输出功率。

(3)微电网系统频率f＞分布式电源功率降额开始频率f_s2时，分布式电源逆变器按照公式 $\left\{\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{set}}=P+\mathrm{m\Δf}\\ \mathrm{\Δf}=f-f_n\end{array}\right.$ 调节功率输出。

以上给出了本发明涉及的具体实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于移频控制的微电网离网能量平衡控制方法，其特征在于，储能变流器实时检测蓄电池的SOC或端电压，根据蓄电池的SOC或端电压的大小自适应改变频率调整系数，根据公式f＝f_n+k_iP+C_i改变输出频率；分布式电源逆变器根据系统频率的大小，与MPPT控制方式配合，调整自身出力，式中：f是储能变流器输出频率；f_n是系统额定频率；k_i是储能变流器频率调整系数；P是储能变流器的输出有功功率；C_i储能变流器频率调整常数。

2.根据权利要求1所示的一种基于移频控制的微电网离网能量平衡控制方法，其特征在于，当蓄电池的SOC或端电压在正常范围内时，储能变流器频率调整系数工作于f＝f_n+k₁P+C₁，式中：C₁＝0，f_max是系统最大频率，f_min是系统最小频率，P_max是储能变流器的最大有功功率；分布式电源逆变器根据系统频率的大小，与MPPT控制方式配合，调整自身出力，使蓄电池工作在不充不放或小功率充电在状态下，维护微电网系统长时间离网稳定运行。

3.根据权利要求2所示的一种基于移频控制的微电网离网能量平衡控制方法，其特征在于，当蓄电池的SOC或端电压过高时，储能变流器频率调整系数工作于f＝f_n+k₂P+C₂，式中： f_max是系统最大频率，P_max是储能变流器的最大有功功率；限制分布式电源发电出力，使蓄电池工作在一直放电模式。

4.根据权利要求3所示的一种基于移频控制的微电网离网能量平衡控制方法，其特征在于，当蓄电池的SOC或端电压偏低时，储能变流器频率调整系数工作于f＝f_n+k₃P+C₃，式中： f_min是系统最小频率，P_max是储能变流器的最大有功功率；放开分布式电源最大出力，使蓄电池工作在充电模式下。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于移频控制的微电网离网能量平衡控制方法，其特征在于，当蓄电池的SOC或端电压过低时，储能变流器根据事先划定的负荷等级通过出口继电器切除一部分不重要负荷，保障重要负荷继续供电。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于移频控制的微电网离网能量平衡控制方法，其特征在于，微电网系统频率f≤分布式电源功率限额开始频率f_s1时,分布式电源逆变器保持最大功率跟踪。

7.根据权利要求6所示的一种基于移频控制的微电网离网能量平衡控制方法，其特征在于，分布式电源功率限额开始频率f_s1＜微电网系统频率f≤分布式电源功率降额开始频率f_s2时，分布式电源逆变器停止最大功率跟踪，保持当前输出功率。

8.根据权利要求7所示的一种基于移频控制的微电网离网能量平衡控制方法，其特征在于，微电网系统频率f＞分布式电源功率降额开始频率f_s2时，分布式电源逆变器按照公式 $\left\{\begin{array}{c}{P}_{set}=P+m\mathrm{\Δ}f\\ \mathrm{\Δ}f=f-f_n\end{array}\right.$ 调节功率输出；P_set是分布式电源逆变器有功功率输出限定值；m为分布式电源功率调整系数。