一种基于风光储的交直流型微电网系统的制作方法

本发明属于微电网，具体地涉及一种基于风光储的交直流型微电网系统。

背景技术：

1、微电网可以降低间歇性分布式电源给配电网带来的不利影响，最大限度地利用分布式电源出力，提高供电可靠性和电能质量。将分布式电源以微电网的形式接入电网，被认为是利用分布式电源的有效方式。与传统的集中式大电网相比，微电网靠近用户侧，因此可以减少电能传输时产生的线路损耗，节省输配电建设投资和运行费用；可以同时实现发电、供热、制冷等多种服务，从而实现能源的梯级利用，提高其综合利用效率；并且当大电网发生故障时，微电网也可以独立运行，以保证对重要负荷的不间断供电。因此，微电网技术的研究必将促进传统电力系统向新型电力系统转型。而微电网系统的建设，作为微电网控制策略的实现载体，可为微电网相关技术研究提供验证系统，可为获得微电网运行的实际经验和运行数据、加深理解微电网稳定控制机理等提供实用化的基础研究平台。

2、近年来，国内对微电网的技术研究取得了飞速的发展。国内多所高校和科研院所已建成了多个初具规模的微电网实验室，并建成投运了多个微电网的试点工程。由于微电网的网络方式比较灵活，运行模式多样，因此难以避免建成的微电网系统受到组网方式不够灵活的缺陷，对微电网科学研究综合性方面呈现出局限性。

3、例如，有的微电网系统的分布式电源采用模拟装置，虽然节约的建设成本和场地，但是电源的数据过于理想化，不能全面反映真实的运行数据。

4、有的微电网系统为单一孤岛模式，可以实现分布式电源与负载的内部平衡，但是没有考虑与大电网的并网模式。

5、还有的微电网系统为一个独立微电网结构，可以实现并网与孤岛模式切换，但无法实现多微电网间能量控制策略的研究工作。

6、还有微电网系统仅为交流系统，也忽略了直流微电网对系统的影响。

7、因此，存在着网架结构不够灵活，类型覆盖不够全面，未来系统扩展存在困难等缺陷。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于风光储的交直流型微电网系统，解决现有技术中存在的存在着网架结构不够灵活，类型覆盖不够全面，未来系统扩展存在困难等问题。

2、本发明是这样实现的，

3、一种基于风光储的交直流型微电网系统，该系统包括第一交流微电网、第二交流微电网和一个直流微电网，其中第一交流微电网包括风力发电单元，多晶硅光伏发电单元，铅炭电池储能单元以及固定负载分别经控制开关接入；其中第二交流微电网包括模拟风力发电单元，模拟光伏发电单元，铁锂电池储能单元以及模拟负载分别经控制开关接入，直流微电网包括超级电容储能单元，单晶硅光伏发电单元和交流负载经分别经过控制开关接入，并预留控制开关为新的微源技术分别接入上述3个微电网；

4、直流微电网经双向逆变器通过选择开关ks分别接入第一交流微电网或者第二交流微电网来实现交直流混合型微电网；

5、第一交流微电网和第二交流微电网分别通过开关k2和开关k3接入总线，总线通过开关k1与配电网的并网运行，在于配电网断开情况下，第一交流微电网和第二交流微电网通过一连接开关k4的关合或开断实现两个交流微电网的连接或断开。

6、进一步地，风力发电单元包括30kw永磁直驱风力发电机，所述30kw永磁直驱风力发电机由风机控制器控制，并通过逆变器连接第一交流微电网。

7、进一步地，所述多晶硅光伏发电单元由15kw光伏组件通过并网逆变器连接至第一交流微电网。

8、进一步地，所述固定负荷包括三个10kw固定负载，经智能负荷控制装置由开关接入，通过智能负荷控制装置编辑固定负荷的重要度等级，在孤岛模式下，微源出力不足时，切除重要度等级低的固定负荷，来保持微电网的功率平衡。

9、进一步地，所述铅炭电池储能单元包括50kw铅炭电池、30kw铁锂电池和30kw超级电容，所述50kw铅炭电池接入第一交流微电网，所述30kw铁锂电池接入第二交流微电网，所述30kw超级电容直流微电网。

10、进一步地，所述模拟负载，采用可调节交流负载rcl，用于模拟多种类型的用电负荷；

11、所述20kw模拟光伏发电单元，用于模拟不同光照强度和不同温度下光伏阵列的发电特性；

12、所述30kw模拟风机发电单元，用于模拟不同风速情况下的发电特性；

13、所述交流负载经逆变器接入直流微电网；

14、所述单晶硅光伏发电单元由12kw光伏组件通过直流变流器接入直流微电网。

15、进一步地，所述系统通过控制各开关实现单微网并网模式、多微网并网模式、单微网孤岛模式和多微网孤岛模式，其中：单微电网并网模式包括单交流真实微电网并网模式，单交流虚拟微电网并网模式和交直流混合微电网并网模式，所述单交流真实微电网并网模式控制开关k1和开关k2闭合，开关k3和开关k4断开，选择开关ks接入第二交流微电网m2侧；

16、所述单交流虚拟微电网并网模式控制开关k1和开关k3闭合，开关k2和开关k4断开，选择开关ks接入第一交流微电网m1侧；

17、所述交直流混合微电网并网模式控制开关k1和开关k2闭合，开关k3和开关k4断开，选择开关ks接入第一交流微电网m1侧；

18、所述多微网并网模式控制开关k1、开关k2和开关k3闭合，开关k4断开，选择开关ks任意接入第一交流微电网m1或者第二交流微电网m2侧；

19、所述单微电网孤岛模式控制开关k1、开关k2、开关k3、开关k4断开，当选择开关ks选择接入第一交流微电网m1侧，系统为一个交直流混合微电网；当选择开关ks选择接入第二交流微电网m2侧，系统为一个交流微电网；

20、所述多微网孤岛模式控制开关k1、开关k2和开关k3断开，开关k4闭合，选择开关ks选择接入第一交流微电网m1侧，系统为一个交直流混合微电网和交流微电网孤岛模式下并网运行。

21、本发明与现有技术相比，有益效果在于：

22、本发明分布式电源采用实际设备与模拟设备向结合的原则，实际设备可以得到较为真实的运行数据和经验。同时也引入模拟设备避免受间歇性和随机性影响研究工作的连续性。并且可以有效的降低建设成本和场地的占用。

23、本发明构建两级微电网的拓扑结构，微源及负载经控制开关接入系统，实验系统具有灵活性，可以实现多种微电网结构控制技术研究验证。

24、本发明通过直流微电网接入交流微电网形式构建交直流混合微电网，不仅可以开展交直流混合微电网协调控制策略和保护的研究，也可以就直流微电网的相关技术开展验证研究。

技术特征：

1.一种基于风光储的交直流型微电网系统，其特征在于，该系统包括第一交流微电网、第二交流微电网和一个直流微电网，其中第一交流微电网包括风力发电单元，多晶硅光伏发电单元，铅炭电池储能单元以及固定负载分别经控制开关接入；其中第二交流微电网包括模拟风力发电单元，模拟光伏发电单元，铁锂电池储能单元以及模拟负载分别经控制开关接入，直流微电网包括超级电容储能单元，单晶硅光伏发电单元和交流负载经分别经过控制开关接入，并预留控制开关为新的微源技术分别接入上述3个微电网；

2.按照权利要求1所述的基于风光储的交直流型微电网系统，其特征在于，风力发电单元包括30kw永磁直驱风力发电机，所述30kw永磁直驱风力发电机由风机控制器控制，并通过逆变器连接第一交流微电网。

3.按照权利要求1所述的基于风光储的交直流型微电网系统，其特征在于，所述多晶硅光伏发电单元由15kw光伏组件通过并网逆变器连接至第一交流微电网。

4.按照权利要求1所述的基于风光储的交直流型微电网系统，其特征在于，所述固定负荷包括三个10kw固定负载，经智能负荷控制装置由开关接入，通过智能负荷控制装置编辑固定负荷的重要度等级，在孤岛模式下，微源出力不足时，切除重要度等级低的固定负荷，来保持微电网的功率平衡。

5.按照权利要求1所述的基于风光储的交直流型微电网系统，其特征在于，所述铅炭电池储能单元包括50kw铅炭电池、30kw铁锂电池和30kw超级电容，所述50kw铅炭电池接入第一交流微电网，所述30kw铁锂电池接入第二交流微电网，所述30kw超级电容直流微电网。

6.按照权利要求1所述的基于风光储的交直流型微电网系统，其特征在于，所述模拟负载，采用可调节交流负载rcl，用于模拟多种类型的用电负荷；

7.按照权利要求1所述的基于风光储的交直流型微电网系统，其特征在于，所述系统通过控制各开关实现单微网并网模式、多微网并网模式、单微网孤岛模式和多微网孤岛模式，其中：单微电网并网模式包括单交流真实微电网并网模式，单交流虚拟微电网并网模式和交直流混合微电网并网模式，所述单交流真实微电网并网模式控制开关k1和开关k2闭合，开关k3和开关k4断开，选择开关ks接入第二交流微电网m2侧；

技术总结
本发明属于微电网技术领域，具体地涉及一种基于风光储的交直流型微电网系统，该系统包括第一交流微电网、第二交流微电网和一个直流微电网，其中第一交流微电网包括风力发电单元，多晶硅光伏发电单元，铅炭电池储能单元以及固定负载分别经控制开关接入；其中第二交流微电网包括模拟风力发电单元，模拟光伏发电单元，铁锂电池储能单元以及模拟负载分别经控制开关接入，直流微电网包括超级电容储能单元，单晶硅光伏发电单元和交流负载经分别经过控制开关接入，并预留控制开关为新的微源技术分别接入上述3个微电网，解决现有技术中存在的存在着网架结构不够灵活，类型覆盖不够全面，未来系统扩展存在困难等问题。

技术研发人员：罗晓乐,张斌,赵云良,康宁,张浩,刘宝良,沈丽
受保护的技术使用者：国网吉林省电力有限公司松原供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12