[发明专利]用于微网的从并网模式切换到孤岛模式的模式切换方法

说明书

技术领域

本发明涉及微网的模式切换，具体地讲，涉及将微网从并网模式切换到孤岛模式的模式切换方法。

背景技术

随着常规能源的逐渐枯竭，以及日益严重的环境污染，可再生能源以及分布式发电技术近年来在世界范围内得到了越来越多的重视和发展。目前，分布式发电一般是指发电功率在数千瓦至50兆瓦的小型化、模块化、分散式、布置在用户附近为用户供电的连接到配电系统的小型发电系统。目前已有的研究和实践已表明，将分布式发电供能系统以微型电网(MicroGrid，下面将其称为微网)的形式接入大电网并网运行，与大电网互为支撑，是发挥分布式发电供能系统效能的最有效方式。

作为分布式发电的重要组成形式之一，微网通常是由分布式电源(DG)、储能装置、能量变换装置、相关负荷、监控系统、保护系统、电力传输设备等汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。因为，微网既可以通过配电网与大型电力网并联运行，形成一个大型电网与小型电网的联合运行系统，也可以独立地为当地负荷提供电力需求，其灵活的运行模式大大提高了负荷侧的供电可靠性；同时，微网通过单点接入大电网，可以减少大量小功率分布式电源接入大电网后对大电网的影响。此外，微网将分散的、不同类型的小型发电源(分布式电源)组合起来供电，能够使小型电源获得更高的利用效率。在大电网正常状态下，微网需要长期稳定运行；而在大电网受到干扰时，微网必须快速脱离大电网，进入并保持于孤岛运行状态，待大电网故障排除后重新自动并网运行。上述功能被概括为：削峰填谷、功率平滑、模式切换等。实现这些功能所需的控制策略，是微网技术的难点，各国研究团队正不断开发更优的控制方法和硬件组成。

近年来，风力发电、太阳能光伏发电技术的发展，使得可再生能源发电得到了越来越多的利用，将可再生能源发电与微网形式相结合的技术，是应用前景非常广阔的技术，成为了电力系统研究的新领域。由于微网是一种新型电网，其系统复杂程度大大高于普通电网，这导致了微网的控制策略和控制方法的复杂度相对普通电网也大大提升。

模式切换是最能体现微网价值的功能之一，可概括为三种不同工况下的行为：(1)当大电网正常供电时，微网以并网模式运行；(2)当大电网出现干扰导致无法供电时，微网需要从并网模式切换到孤岛模式；(3)当大电网故障排除后，供电恢复，微网需要从孤岛模式切换到并网模式。

模式切换技术经历了人工手动操作到机器自动操作的发展过程，重点在于如何选择模式切换的时机，以及切换时各设备的配合过程。

目前，现有的微网系统通常由单一种类的分布式电源、负荷、电力传输设备等简单组成。分布式电源通常是传统能源的电源类型，例如以铅酸蓄电池组、锂电池组为代表的能量型储能设备，也可配置一定容量的燃机。

图1示出了现有技术中的微网拓扑结构。在图1所示的微网系统中，微网分布式电源常为燃机/储能系统，接入母线BUS1，微网负荷亦接入该母线BUS1。BUS1为低压交流母线，电压在220V～35KV之间，通过变压器与BUS2相连。BUS2为高压交流母线，可视为大电网，电压在10KV～220KV之间。PCC所示的断路器为微网和大电网之间的连接点。

当大电网正常供电时，微网分布式电源停止发电，PCC处于闭合状态，微网负荷完全由大电网供电；当大电网故障时，PCC处于断开状态，微网分布式电源启动发电，为微网负荷供电。该技术主要为了实现微网的模式切换这一控制目的。通常将控制逻辑实现于微网分布式电源的变流器的控制器中。

但是现有的微网从并网模式切换为孤岛模式的模式切换存在如下所述的缺点：(1)只能适应简单构造下的微网系统，控制时的冲击电流高；(2)当微网系统内为诸如风力发电、光伏发电的分布式发电类型时，现有技术无法适应可再生能源和储能的协调控制；(3)与大电网的配合性差，存在影响大电网保护、自动化设备的可能性。

发明内容

当微网外部出现故障时，根据本发明的技术方案能够进行并网转孤岛模式切换，保障微网内部的供电，并且操作过程中，尽可能多的减小对微网的影响，保障微网内部设备寿命。