[发明专利]一种风/光/储系统的物理建模系统

说明书

技术领域

本发明属于电力电子变流技术和计算机控制技术相结合的风力发电、光伏发电、储能系统互补发电系统领域，具体涉及一种风/光/储系统的物理建模系统。 

背景技术

分布式电源及储能装置等新能源设备大量接入，是“低碳”经济发展模式下配网发展的必然之路，我国配电网建设相对落后，配网的发展进程与其需求相比存在较大的差距。当前的配电网络，无论在一次结构还是二次监控等方面，对上述新能源设备的接入还缺乏系统的考虑，基本不具备相关技术条件或缺少技术手段全面评估上述新设备大规模接入对电网的影响。为此，有必要尽快体系化地开展新能源设备仿真技术研究，为解决未来配电网的发展提供技术支撑系统。 

新能源系统建模技术在基于DIgSILENT、EMTDC等软件系统上进行建模的方法已经比较成熟。中国专利CN2723723公布了风、光、柴互补系统控制逆变一体机。该发明采用可充电蓄电池作为储能装置的风光互补系统，光伏发电系统发出的电能通过最大功率跟踪后，经过蓄电池充电控制回路给蓄电池充电，风力发电系统产生的电能通过整流以后经过蓄电池充电控制回路给蓄电池充电，蓄电池充电控制回路根据预设的电池温度不断调整充电的截止电压。蓄电池和直流母线连接，蓄电池通过逆变器给负载提供交流电力，当直流母线电压低于预设值时，启动柴油机备用电源，这时逆变器处于整流工作模式，柴油机的一部分电力通过整流以后给蓄电池充电，当母线电压恢复到预设值后，切断备用电源，逆变器处于逆变工作状态，由蓄电池向负载供电。系统的运行情况由中央处理单元进行实时检测和控制。在日本专利2002-325368公布的风光互补系统电池充电装置中，为了给蓄电池充放电，该专利提出了利用超级电容器作为储能装置的设计方法。风力发电与光伏发电通过不控整流装置给超级电容器组充电，超级电容器组通过DC/DC降压变换器给蓄电池负载充电，该发明中的风力发电机组和光伏发电的输出量是不可控的，不能进行最大功率跟踪。中国专利CN101286655公布了基于超级电容器储能的风力发电、光伏发电互补供电系统；该发明用于风光互补供电系统的超级电容器储能装置，提出因风光条件的改变而导致母线电压波动提供功率缓冲，以维持母线电压稳定，并可以在系统发电不足或出现故障情况下提供短时能量支撑，以保障移动油机或其他外部供电系统顺利启动供电。 

以上几项发明在构建风光互补系统方面各有特点，但主要体现在储能系统的储能介质和充放电控制方面的方法不同，共同的不足是无法用其发明的系统在实验室灵活的模拟各种状态开展新设备大规模接入对电网的各种研究。 

发明内容

本发明的目的是通过对光伏发电、风力发电、储能设备等模块的建模方法进行优化设计，构建贴近实际的风光储物理模拟系统，研究多类型新能源系统物理模拟集成技术，为风/光/储设备端口特性的研究、技术规范的制定等提供仿真研究系统，为深入研究新能源接入对系统的影响提供技术支持。 

本发明提供一种风/光/储系统的物理建模系统，包括： 

风力发电模拟模块，该模块用于模拟风电场发出功率潮流；

光伏发电模拟模块，该模块用于模拟光伏电站发出功率潮流；

储能模拟模块，该模块用于平抑配电网系统电压或频率波动；

模拟配电网络模块，该模块用以模拟实际配电网络；

上层管理模块，该模块用于实现能量调度及监控；即上层管理模块预测风电场发电功率和太阳能电池组件发电功率，并将功率曲线下发给风力发电模拟模块和光伏发电模拟模块；上层管理模块还检测模拟配电网络模块的电压、频率和功率，对储能系统模拟系统进行调度。

所述风力发电模拟模块包括第一DC/AC逆变器、第一升压变压器、第一不控整流直流电源和风力发电模拟系统控制系统； 

第一不控整流直流电源给第一DC/AC逆变器提供直流电，经第一DC/AC逆变器输出的交流电通过第一升压变压器升压，风力发电模拟系统控制系统控制第一DC/AC逆变器的功率输出。

其中第一不控整流直流电源为第一DC/AC逆变器提供稳定的直流侧电压；第一DC/AC逆变器单向输出110V交流电压，输出功率波动曲线由上层管理模块根据气象条件预测值大小指令给定；风力发电模拟系统控制系统根据上层管理模块的指令，对逆变器输出的有功和无功功率进行独立控制，使其严格按照风电场发电功率曲线进行调节；第一升压变压器在模块中起隔离和升压作用，第一升压变压器输出电压并入配电网，从而模拟风力发电系统的发电特性。 

所述光伏发电模拟模块包括第二DC/AC逆变器、第二升压变压器、第二不控整流直流电源和光伏发电模拟系统控制系统；