专利名称：一种微电网及其储能调度方法
技术领域：
本发明涉及微电网技术，尤其涉及一种含旋转负荷的微电网储能调度方法，采取合理的调度方法使负荷安全启动，保证微电网稳定运行。
背景技术：
随着微电网技术的快速发展，对微电网供电可靠性的要求越来越高。然而微网中存在一些间歇性微源和动力负荷对微网系统的稳定运行产生不利影响。由于储能具有双向流动和响应速度较快的特点，能有效改善微网电能质量并提高系统稳定性，已成为微网中必不可少的一部分。目前已有的微电网储能调度策略，对含有普通负荷的微电网进行调度，即实时判断电网电压和电网频率，根据频率偏差动态调度储能能量，能减小频率波动幅度和克服系统频率振荡加剧；并根据发电电量和负荷需求情况，储能电池荷电状态判断储能充放电运行方式。目前微电网中多采用价格较低的储能电池作为光伏发电和负荷的平衡，而深度放电对电池的寿命有严重的影响。另一方面，对含有旋转负荷的微电网，在旋转负荷启动时启动电流过大，无功需求大，储能电池配置容量需求很大，对微电网的经济性产生了一定的影响。中国专利201020624601 :—种电池储能监控调度系统，调度控制系统根据电网负荷预测系统生成的电网预测生成的电网预测和电池储能监控系统发送的各项信息，判断充放电模式，并将命令发送至电网接入系统和电池管理系统，控制储能电池组通过电网接入系统接入电网，并通过变电站系统变压后，与电网进行充放电操作。这种方法若用于含旋转负荷的微电网，要求储能电池有足够大的容量，影响其经济性。
发明内容
本发明提供一种具有高供电可靠性、高电能质量的微电网及其储能调度方法。为解决上述技术问题，本发明米用的技术方案为一种微电网，其关键技术在于其包括光伏组件、逆变器、储能电池、微电网交流母线、旋转负荷、普通负荷、超级电容器和变频启动装置；所述光伏组件通过逆变器接在微电网交流母线上，所述超级电容通过逆变器转换成交流电接在微电网交流母线上，所述储能电池通过逆变器接在微电网交流母线上，所述普通负荷直接接微电网交流母线，所述旋转负荷通过变频启动装置接微电网交流母线；所述储能电池和超级电容器构成储能系统。所述旋转负荷为大型异步电机。所述的光伏组件中的发电模块具有最大功率跟踪点模块。本发明还提供了上述微电网的储能调度方法，在旋转负荷启动时，采用超级电容器放电平衡；在旋转负荷运行过程中，优先采用超级电容器出力，超级电容器放电结束，储能电池出力；
当微电网稳定运行时的调度方法步骤如下 I)系统获取光伏组件发电功率和负荷需求，再根据主网电压和主网频率，评断储能运行方式；
若主网电压和主网频率正常，采用并网运行，发电功率大于负荷需求，储能荷电状态不满的情况下，优先对超级电容器充电，再对储能电池充电；储能满电状态下，多余电量送入主网；发电功率小于负荷需求，储能荷电状态满足放电要求，光伏发电系统和储能系统同时向负荷供电，储能不足情况下，再向主网购电；所述光伏组件和位于其后级的逆变器构成光伏发电系统。2)若主网电压和主网频率异常，采用离网运行，发电功率大于负荷需求，储能荷电状态不满的情况下，优先对超级电容器充电，再对储能电池充电，若电量还有剩余，限制光伏发电系统出力；发电功率小于负荷需求，储能荷电状态满足放电要求，光伏发电系统和储能系统同时向负荷供电。所述储能电池最低值为荷电状态的60%。本发明微电网采用混合储能系统，即超级电容器和储能电池。混合储能系统一方面分担抑制频率波动，另一方面要维持微源和负荷的稳定。采用混合储能系统，利用超级电容器和变频启动装置抑制旋转负荷启动对微电网的频率冲击，并根据微电网状态调整储能运行。采用上述技术方案所产生的有益效果在于采用本发明其能够有效解决旋转负荷启动对电网稳定产生的影响，并有效提高储能系统使用寿命，高效利用清洁能源。
图1为本发明的示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。如图1所示，微电网主要包括光伏组件、逆变器、储能电池、微电网交流母线(SP400V交流汇流母线)、旋转负荷、普通负荷(比如各种家用电器)、超级电容和电机变频启动装置(即变频启动器)，旋转负荷实行软启动，并由超级电容器抑制启动及运行时的频率波动；光伏组件通过逆变器接在微电网交流母线上，并通过MPPT方法使光伏组件输出维持在最大功率点，超级电容通过逆变器转换成交流电接在微电网交流母线上，储能电池通过逆变器接在微电网交流母线上。工作时，实时测量主网电压和主网频率，来确定微电网并网离网运行方式。微电网内部实时考察频率偏差，优先利用超级电容器抑制频率波动，并结合电机变频装置，使含旋转负荷的微电网稳定运行。并网运行情况下
1)当光伏发电系统(也叫微源，下同)发电不足，超级电容器有容量，储能电池S0C>60%，由光伏发电系统和储能系统共同为负荷供电，优先利用储能电池；
2)当光伏发电系统发电不足，超级电容器无容量，储能电池S0C〈60%，由光伏发电系统和主网共同为负荷供电、为储能充电，避免储能电池的深度充放电循环，延长储能电池的使用寿命； 3)当光伏发电系统发电充足且大于负荷需求，超级电容器和储能电池都未充满，优先为超级电容器充电，再为储能电池充电，多余电量送入主网。离网情况下
O当光伏发电系统发电不足，则由光伏发电系统和储能系统共同为负荷供电。2)当光伏发电系统发电充足且大于负荷需求，优先为超级电容器充电，再为储能电池充电。本发明微电网根据频率偏差判断储能出力，且由超级电容器优先放电，超级电容器放完，再由储能电池供电。在平衡光伏发电系统和负荷时，储能电池优先供电。对混合储能系统充电，超级电容器优先充电，充满后对储能电池进行充电。本发明含旋转负荷的微电网具有直流过压保护、过流保护、短路保护。本发明充分利用清洁可再生能源，并且避免了清洁可再生能源的浪费；在保障了用户的供电可靠性的同时，增加了微电网整体的使用寿命O
权利要求
1.一种微电网，其特征在于其包括光伏组件、逆变器、储能电池、微电网交流母线、旋转负荷、普通负荷、超级电容器和变频启动装置；所述光伏组件通过逆变器接在微电网交流母线上，所述超级电容器通过逆变器转换成交流电接在微电网交流母线上，所述储能电池通过逆变器接在微电网交流母线上，所述普通负荷直接接微电网交流母线，所述旋转负荷通过变频启动装置接微电网交流母线；所述储能电池和超级电容器构成储能系统。
2.根据权利要求1所述的微电网，其特征在于所述旋转负荷为大型异步电机。
3.根据权利要求1所述的含旋转负荷的微电网储能调度方法，其特征在于所述的光伏组件中的发电模块具有最大功率跟踪点模块。
4.权利要求1所述的微电网的储能调度方法，其特征在于在旋转负荷启动时，采用超级电容器放电平衡；在旋转负荷运行过程中，优先采用超级电容器出力，超级电容器放电结束，储能电池出力； 当微电网稳定运行时的调度方法步骤如下 I)系统获取光伏组件发电功率和负荷需求，再根据主网电压和主网频率，评断储能运行方式； 若主网电压和主网频率正常，采用并网运行，发电功率大于负荷需求，储能荷电状态不满的情况下，优先对超级电容器充电，再对储能电池充电；储能满电状态下，多余电量送入主网；发电功率小于负荷需求，储能荷电状态满足放电要求，光伏发电系统和储能系统同时向负荷供电，储能不足情况下，再向主网购电；所述光伏组件和位于其后级的逆变器构成光伏发电系统； 2)若主网电压和主网频率异常，采用离网运行，发电功率大于负荷需求，储能荷电状态不满的情况下，优先对超级电容器充电，再对储能电池充电，若电量还有剩余，限制光伏发电系统出力；发电功率小于负荷需求，储能荷电状态满足放电要求，光伏发电系统和储能系统同时向负荷供电。
全文摘要
本发明公开了一种微电网及其储能调度方法，微电网主要包括光伏组件、逆变器、蓄电池、主网、旋转负荷、超级电容器和变频启动装置等；光伏通过逆变器接在交流母线上；超级电容通过逆变器转换成交流电接在交流母线上；储能电池通过逆变器接在交流母线上。本方法根据微电网状态调整储能运行，在旋转负荷启动时，采用超级电容器放电平衡；在旋转负荷运行过程中，优先采用超级电容器出力，超级电容器放电结束，储能电池出力。本发明解决了旋转负荷启动对微电网冲击的影响、供电可靠性差等问题；充分利用清洁可再生能源，并且避免了清洁可再生能源的浪费；在保障了用户的供电可靠性的同时，增加了微电网整体的使用寿命。
文档编号H02J3/32GK103050986SQ20121058883
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者高志强, 唐宝锋, 徐文涛, 孟良, 范辉, 梁宾, 潘啸 申请人:河北省电力公司电力科学研究院, 国家电网公司, 河北省电力建设调整试验所