一种可自动实现电压平衡的风光一体发电系统的制作方法
【专利说明】-种可自动实现电压平衡的风光一体发电系统 所属技术领域
[0001] 本发明设一种可自动实现电压平衡的风光一体发电系统。
【背景技术】
[0002] W风能、太阳能为代表的新能源发电因其无污染、可再生等优点受到世界各国广 泛关注，然而风电、光伏发电的不确定性和波动性给电网电压的稳定性造成一定影响，风速 波动会引起并网点电压波动，光伏电站有功出力的随机性与电网不友好的特征也使电网电 压不稳定。
[0003] W风电和光伏发电为主的微电网作为超高压、远距离、大电网供电模式的补充，代 表着电力系统新的发展方向。风电机组的原动力为风能，风能由于风的间歇性和随机波动 性使得风电机组的发出的功率是间歇和波动的，运些波动性的风能接入系统会给电力系统 带来冲击。同时，由于风电机组为异步机，若不加W控制，在发出有功功率的同时，需要吸收 一定的无功功率，不利用系统的电压稳定。当风电渗透率较低时，运些影响不明显，随着风 电渗透率的提高，风能对电力系统的影响逐渐增大，在给电力系统带来经济效益的同时也 给电网的运行造成了一定的困难。
[0004] 在风电并网比重较大的电力系统中，由于风电场输出功率具有不完全可控性和预 期性，会在一定程度上改变原有电力系统潮流分布、线路输送功率及整个系统的惯量，从而 对电网的有功、无功功率平衡、频率及电压稳定产生了影响。针对风光一体发电系统无功电 压问题，通过控制无功出力可W对电网电压进行调整。目前，对于由变速恒频风电机组组成 的风电场，其无功电压控制主要由风电场的风力发电机组进行动态无功调节；对于光伏发 电系统，通常在光伏电站母线上安装SVC等无功补偿装置W补偿光伏系统的无功需求，或 利用光伏逆变器本身的无功输出能力向电网输出无功功率W维持局部电网电压稳定。
[0005] 储能技术很大程度上解决新能源发电的波动性和随机性问题，有效提高间歇性微 源的可预测性、确定性和经济性。此外，储能技术在调频调压和改善系统有功、无功平衡水 平，提高微电网稳定运行能力方面的作用也获得了广泛研究和证明。在风电渗透率较高的 电力系统中，电力系统出现频率及电压变化时，要求风储集群对电力系统稳定性和电能质 量的实时性较强，必须根据电力系统的实时状态，充分考虑到风光储集群的调节能力，才能 保证电力系统的可靠与经济运行。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种可自动实现电压平衡的风光一体发电系统，该发电系统可预测发 电系统中的风光发电设备的发电功率和微电网中的负载变化，可追踪大电网并网点电压信 息，实时获取大电网调度指令，实时检测的蓄电池模块电池容量，能制定和实施最适宜的控 制策略，保障发电系统在并网时按照大电网的需求参与大电网电压调节，保障并网运行时 的电压稳定。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提供一种可自动实现电压平衡的风光一体发电系统， 该微电网包括：风力发电设备、光伏发电设备、储能系统、SVG设备、直流母线、用于将直流 母线与大电网连接和隔离的AC/DC双向换流模块一、用于连接光伏发电设备和直流母线的 AC/DC双向换流模块二、微电网内负载和监控装置；
[0008] 该储能系统包括蓄电池模块、与上述直流母线连接的双向DC/DC变换器；
[0009] 该监控装置包括：
[0010] 风力发电发电设备监控模块，用于实时监控风力发电设备，并对风力发电设备的 发电功率进行预测；
[0011] 光伏发电设备监控模块，用于实时监控光伏发电设备，并对光伏发电设备的发电 功率进行预测；
[0012] 储能系统监控模块，可实时监控蓄电池模块的SOC和DC/DC双向变换器；
[0013] 负载监控模块，用于实时监控储能电站内的负载；
[0014] 中控模块，用于确定微电网的运行策略，并向上述监控装置中的各模块发出指令， W执行该运行策略；
[0015]总线模块，用于该监控装置的各个模块的通信联络；W及
[0016] 并网调压监控模块，其中所述并网调压监控模块包括：
[0017] 大电网联络单元，用于实时从大电网调控中屯、获知大电网的运行情况W及相关调 度信息；
[0018]AC/DC双向换流模块一监控单元，用于控制AC/DC双向换流模块一的工作模式；
[0019] 调压单元，用于监控并网点的电压变化，并确定发电系统的电压补偿策略。
[0020] 优选的，所述调压单元包括并网点电压测量子单元、无功需求确定子单元和无功 出力分配子单元。
[0021] 优选的，所述无功需求确定子单元根据并网点电压测量子单元获取的电压值与其 电压参考值的误差信号确定当前无功需求量。
[0022] 优选的，所述无功出力子单元根据风电设备和光储系统的无功出力极限，将无功 需求按照优先级分配方法分配给风力发电设备、光储系统和SVG设备。
[0023] 优选的，光伏发电设备监控模块至少包括光伏发电设备电压、电流检测设备、光强 及溫度检测设备。
[0024] 优选的，所述光伏发电设备监控模块实时获取光伏发电设备的运行数据，并存储 数据。
[00巧]优选的，所述风力发电设备监控模块至少包括风力发电设备电压、电流及频率检 测设备，风速检测设备。
[00%] 优选的，所述风力发电设备监控模块实时获取风力发电设备的运行数据，并存储 数据。
[0027] 优选的，储能系统监控模块至少包括蓄电池端电压、电流、SOC获取设备W及溫度 检测设备。
[002引优选的，蓄电池模块采用裡电池作为电能存储的基础单元。
[0029] 优选的，所述蓄电池模块，包括n个电池组，所述双向DC/DC变换器具有n个DC/DC 变流器，n大于等于3,每个电池组均由一个DC/DC变流器控制器充放电，该n个DC/DC变流 器均由储能系统监控模块控制。
[0030] 本发明的发电系统具有如下优点：（I)准确预测风力发电设备和光伏发电设备的 输出功率变化情况；(2)自动追踪并网点的电压变化，实时确定并网点的无功需求；（3)控 制策略兼顾并网点无功需求和发电系统运行情况，可同时为大电网提供有功功率，并根据 一定优先级由发电系统内不同设备通过无功功率，满足大电网的调度需求和微电网内部负 载需求的同时，可有效抑发电系统对大电网造成的电压的冲击，兼顾了供电可靠性和保障 发电系统的安全性，延长了发电系统内设备的使用寿命。
【附图说明】
[0031] 图1示出了本发明的一种可自动实现电压平衡的风光一体发电系统及其监控装 置的框图；
[0032] 图2示出了一种本发明的发电系统的运行及监控方法。
【具体实施方式】
[0033] 图1是示出了本发明的一种可自动实现电压平衡的风光一体发电系统10,该微电 网10包括：风力发电设备14、光伏发电设备12、储能系统13、SVG设备18、直流母线、用于 将直流母线与大电网20连接和隔离的AC/DC双向换流模块一 16、用于连接光伏发电设备 12和直流母线的AC/DC双向换流模块二15、微电网内负载17和监控装置11。
[0034] 参见图1，该储能系统13包括蓄电池模块131、与上述直流母线连接的双向DC/DC 变换器132。
[0035] 该监控装置11包括：光伏发电设备监控模块114,用于实时监控电池储能系统10 中的光伏发电设备12,并对光伏发电设备12的发电功率进行预测；储能系统监控模块115， 用于实时监控储能系统131中的蓄电池模块131和DC/DC双向换能器132 ;并网调压监控 模块112;调频调压模块116,用于控制微电网系统10参与大电网20的频率和电压调整，包 括调频模块、调压模块与协同控制模块；中控模块117,用于确定微