[发明专利]一种微电网实验系统

说明书

技术领域

本发明涉及智能微电网技术领域，特别涉及一种利用可再生能源发电的微电网实验系统。

背景技术

分布式电源(DG)以其在供电可靠性、灵活性以及降低环境污染等方面的巨大优势,越来越受到人们的关注。常规电网中大量DG的并入，将会对电网的暂态稳定、电压稳定、频率控制等产生较大影响。为充分发挥DG的潜力，可将多个DG、储能装置和可控负荷按照一定的拓扑结构组成微网。微网研究的核心问题在于如何保证微网的稳态运行以及微网受到扰动后如何维持暂态稳定，即微网的控制策略问题。而微网的实验系统建设，作为微网控制策略的实现载体，可为微网控制策略研究提供验证系统。

目前已建成的微网实验系统都存在着运行模式和组态网方式不够灵活的缺陷，这样也就使其在运行稳定性和科学研究综合性方面呈现出明显的局限性。例如美国微网实验系统将微型燃气轮机和燃料电池作为主要的电源和储能装置连接在直流侧与分布式电源一起作为一个整体通过电力电子接口连接到微网，主要考虑其“即插即用”性，但不允许其向大电网送电；欧盟和日本在分布式电源的选择上较美国的实验系统多样，同时允许其向大电网送电，但其在运行模式和组网方式上呈现出共同的局限性，即多微网之间缺乏联系，导致其无法开展多微网相互影响的研究。另外，目前世界上大多数的微电网实验系统采用主从控制策略或者由其衍生的分层控制策略。如欧盟和日本的研究目标为多微网连接到大电网的分层控制策略，其控制策略的研究建立在通信网络的基础之上，对没有通信的多微网实验系统对等控制策略的研究缺乏支撑。对等控制的核心问题是，如何模拟传统发电机的控制系统。由于分布式电源采用逆变器接口和发电机直接接口有很大的不同，所以如何控制微网中多个逆变器接口的分布式电源，实现对等控制还是需要继续进一步深入研究的。美国CERTS微网示范工程其DG采用了3台规格、容量完全一致的60 kW微型燃气轮机，以实现对等控制，但其没有解决对等控制的核心问题即多个含逆变器接口的分布式电源对等控制策略问题。微网研究的核心问题在于如何保证微网的稳态运行以及微网受到扰动后如何维持暂态稳定，即微网的控制策略问题。微电网实验系统，作为微网控制策略的实现载体，可为微网控制策略研究提供验证系统。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种微电网实验系统。

本发明的技术方案：一种微电网实验系统，包括风力发电单元、光伏发电并网单元储能单元、三级负荷、负荷控制装置、模拟负载、PV模拟器、变频器、交流并网柜、微电网接入柜、中央控制器、联络开关、电缆和母线。

所述风力发电单元，包括风力发电机、风机并网控制器和风机并网逆变器，风力发电机接至风机并网控制器输入端，风机并网控制器输出端接至风机并网逆变器输入端，风机并网逆变器的输出端作为风力发电单元的输出端接至交流并网柜； 

所述光伏发电并网单元，包括电池组件、防雷汇流箱和光伏并网逆变器，光伏并网逆变器经防雷汇流箱连接电池组件，所述电池组件采用单晶硅光伏组件。

所述三级负荷经负荷控制装置，分别与联络开关相连。

所述储能单元，包括两套PCS装置柜、两套电池柜和两套超级电容，电池柜和超级电容分别接到PCS装置柜，储能单元中的两套设备，一套经联络开关连接到母线M1上，一套经联络开关接到母线M2上，实现电池与电网间的能量双向交换，可工作在蓄电池充电模式和蓄电池能量回馈模式。

所述模拟负载，采用调节负载RCL，满足微电网能量测试。

所述PV模拟器，采用风力光伏测试仪器，模拟光照曲线，完成系统功能测试。

所述变频器，模拟风速，完成系统功能测试。

所述交流并网柜装有交流电网电压表和输出电流表，直观显示电网侧电压及发电电流，另外还配有防雷器，交流并网柜负责控制联络开关F1-F4。

所述微电网接入柜，将分布式电源、负荷及电网连接起来，保证外部电网失电时，由分布式能源和储能系统对照明负荷的不间断供电，微电网接入柜负责控制联络开关F5和F11。

所述中央控制器，采用含嵌入式系统的计算机，通过通信线路与分布式电源和储能单元进行通信，设置光伏并网逆变器和风机并网逆变器的工作模式及孤岛运行时的电压和频率等稳态参数。

系统上位机中安装有成型的能量管理软件，具有监控光伏发电、风力发电、储能及微电网的功能。