分布式能源接入系统及其电网功率因数提高方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力系统电能质量领域，具体涉及一种分布式能源接入系统及其电网功率因数提高方法。
【背景技术】
[0002]电力工业是一个国家的经济命脉，在国民经济和人民生活中占有极重要的地位。当下，传统能源短缺、雾霾等环境污染问题促使清洁能源逐渐全面取代化石能源，清洁替代和电能替代将是未来世界能源可持续发展的重要方向。随着单位千瓦电能生产价格的不断下降以及政策层面的有力支持，光伏发电、风力发电等分布式能源发电应用范围越来越广，并开始从特殊场合应用向商业化应用发展，为政府机关、大型商务区、医院等负荷供电，逐步形成了大电网与分布式发电技术相结合的新型供电模式。
[0003]分布式电源输出功率具有很强的间歇性、随机性和波动性，分布式能源接入电网会引起电压波动和闪变、功率因数波动和降低、电力谐波、电压暂降和偏差等问题，严重影响配电网乃至输电网的电能质量。就功率因数而言，分布式电源和电网同时向负荷供电，导致电网所提供的有功功率降低且随分布式电源输出功率的波动而波动，引起电网的损耗增加，电能质量降低，严重时甚至会损坏相关设备;更有甚者，用电单位甚至会因为功率因数降低而导致被罚款。
[0004]为提高电能使用效率，原水利电力部、国家物价局于1983年出台了《功率因数调整电费办法》，采用经济手段来对客户用电的功率因数进行考核，对促进用户加强无功管理，装设无功补偿设备，节约电能，起到了很大作用。但分布式电源输出功率具有很强的间歇性、随机性和波动性，仅依靠无功补偿设备无法全时段维持高功率因数;此外，对于无功需求量较小的负荷，无功补偿设备(例静止无功发生器，SVG)可能出现因达不到最小无功功率要求而不投入的情况。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种分布式能源接入系统及其电网功率因数提高方法，可提高并稳定分布式能源接入电网后的功率因数，有利于提高电能质量。
[0006]为实现上述目的，本发明提供一种分布式能源接入系统，其特点是，该系统通过电网母线接入电网侧;该系统包含:
分布式发电装置，其输出端电路连接电网母线，发电并输出电能至电网侧；
无功补偿装置，其电路连接分布式发电装置输出端和电网母线，降低电网无功补给；
储能装置，其电路连接分布式发电装置输出端和电网母线，补偿分布式发电装置有功输出的波动；
控制系统，其通信连接分布式发电装置、无功补偿装置和储能装置。
[0007]上述系统还包含电路连接分布式发电装置输出端和电网母线的负荷。
[0008]上述无功补偿装置为静止无功发生器。
[0009]上述储能装置为混合储能系统。
[0010]—种分布式能源接入系统电网功率因数的提高方法，其特点是，该分布式能源接入系统包含电路连接电网母线的分布式发电装置、无功补偿装置和储能装置，及通信连接分布式发电装置、无功补偿装置、储能装置的控制系统:该提高方法包含:
无功补偿装置的选型及容量计算；
储能装置的选型及容量计算；
控制系统对无功补偿装置和储能装置的运行统一控制。
[0011 ]上述无功补偿装置选型为静止无功发生器。
[0012]上述储能装置选型为混合储能系统。
[0013]上述控制系统对无功补偿装置和储能装置的运行统一控制包含:
控制系统设定功率因数目标值；
控制系统采集分布式发电装置、无功补偿装置、储能装置和电网侧的状态参数；
控制系统根据维持功率因数的目标值，计算得储能装置和无功补偿装置的运行参数； 控制系统根据运行参数向储能装置和无功补偿装置发出控制命令。
[0014]本发明分布式能源接入系统及其电网功率因数提高方法和现有技术的分布式能源接入技术相比，其优点在于，本发明控制系统以功率因数为控制目标，通过无功补偿装置降低电网无功补给，通过储能装置弥补分布式电源有功输出的波动，可有效提高电网功率因数并维持稳定。
【附图说明】
[0015]图1为本发明分布式能源接入系统的电路模块图；
图2为本发明分布式能源接入系统的电网功率因数提高方法的流程图。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图，进一步说明本发明的具体实施例。
[0017]如图1所示，为一种分布式能源接入系统的实施例。分布式能源接入系统通过电网母线105接入电网侧106，该系统包含:分布式发电装置101、无功补偿装置102、储能装置103、控制系统和负荷104。
[0018]分布式发电装置101输出端电路连接电网母线105，通过电网母线105接入电网侧106，用于发电，并通过电网母线105向电网侧106输出电能。
[0019]无功补偿装置102采用静止无功发生器(SVG)，其电路连接分布式发电装置101输出端和电网母线105，用于降低电网无功补给，从而控制功率因数。
[°02°] 储能装置103采用混合储能系统(Hybrid Energy Storage System, HESS)，其电路连接分布式发电装置101输出端和电网母线105，用于补偿分布式发电装置有功输出的波动，提高电网功率因数并维持稳定。
[0021]负荷104电路连接分布式发电装置101输出端和电网母线105。
[0022]控制系统通信连接分布式发电装置101、无功补偿装置102和储能装置103，其用于实时录入和采集分布式发电装置101、无功补偿装置102、储能装置103和电网侧106的相关状态参数，以维持功率因数为目标值为控制目标，分析计算得出储能装置103和无功补偿装置102需要达到的运行参数，并以此向储能装置103和无功补偿装置102发出控制指令。
[0023]如图2所示，本发明还公开了一种分布式能源接入系统电网功率因数的提高方法，该提高方法具体包含以下步骤:
步骤1、无功补偿装置的选型及容量计算。
[0024]步骤1.1、无功补偿装置的选型。
[0025]早期功率因数补偿装置的典型代表是同步调相机，同步调相机不仅能补偿固定的无功功率，对变化的功率因数也能进行动态补偿。至今在功率因数补偿领域中这种装置还在使用，而且随着控制技术的进步，其控制性能还有所改善。
[0026]无功补偿电容器是补偿无功功率的传统方法之一，与同步调相机相比较在调节效果相近的情况下，无功补偿电容器的费用要节省的多。因此，电容器的迅速发展几乎取代了输电系统中的同步调速机。但是，和同步调速机相比较，电容器适用于就地分散补偿，但在系统中有谐波时，有可能发生并联谐振，使谐波放大，电容器因此而烧毁的事故时有发生。