[发明专利]一种兼顾故障穿越与并离网无缝切换的储能协调控制方法

说明书

技术领域

本发明属于储能控制领域，具体涉及一种兼顾故障穿越与并离网无缝切换的储能协调控制方法。

背景技术

随着能源消耗日益增长，世界各国对节能减排越来越重视，各类可再生能源发电(风能、太阳能、生物质能等)，其清洁环保的特点满足了低碳经济发展的要求，得以快速发展。但是由于可再生能源自身的间歇性、波动性、随机性等特点，其接入电网会对电网带来一定的负面影响，将导致电网的潮流、故障机理特性等更加复杂，因此微电网的概念应运而生。微电网是由分布式电源、储能单元、负荷以及二次监控、保护装置组成的集合，是一个能够自我控制、保护和管理的自治系统。微电网有并网和离网两种运行模式。并网模式是指在正常情况下，微电网与大电网并网运行，向大电网提供多余的电能或由大电网补充自身发电量的不足。离网模式是指当检测到大电网故障或电能质量不满足要求时，微电网可以与大电网断开形成孤岛模式，由微电网内的分布式电源向重要负荷提供高可靠性和高质量电能。随着风电、光伏等分布式间歇性电源设备装机容量的不断扩大，必须考虑大电网故障时可再生能源的各种运行状态对大电网稳定性的影响。虽然微电网中的储能系统凭借其可充可放的运行特性，可以有效克服可再生能源发电系统的波动性，但是一旦这些可再生能源设备发生故障或停机，将会导致光伏电站或风电场输出的有功功率大量减少，增加整个系统的恢复难度，甚至可能加剧故障，引起其他机组的解列，导致大规模停电。这就要求光伏发电系统、风力发电系统和储能系统都必须具备低电压穿越能力。对于光伏发电系统和储能系统来说，低电压穿越是指当光伏电站或储能系统的并网点电压跌落时候，光伏电站或储能系统能够在一定条件下保持并网，甚至向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网电压恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间(区域)。

随着微电网大量接入配电系统，微电网及其所含的分布式电源已经成为电力系统安全稳定运行的重要基石，储能也称为微电网并网/离网双模式运行及无缝切换的重要途径，如果储能变流器仅仅具有并网/离网无缝切换的功能，在大电网发生电压跌落时就离网独立运行，将会给大电网造成较大的有功或无功功率不平衡。而实际上，大部分电网的电压跌落都是暂时性的，即所发生的故障大多不是永久性，在自动重合闸后系统可以正常运行。因此，目前微电网的常规并网/离网无缝切换技术具有一定的缺陷，对电力系统的安全稳定运行不利。

发明内容

本发明的目的是结合我国微网系统发展的现状，针对微网中的主控制单元即储能变流器的重要作用，提出了一种兼顾故障穿越与并离网无缝切换的储能协调控制方法，确保非永久性故障导致的电网电压跌落时微电网不离网独立运行、“穿越”低电压时间(区域)；同时在永久性故障导致的电网电压跌落时微电网离网独立运行，实现并网/离网无缝切换。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：兼顾故障穿越与并离网无缝切换的储能协调控制方法，微电网系统包括发电装置、储能单元、储能变流器、负荷和微电网控制器；发电装置的电流输出端分别与微电网系统的交流母线连接；微电网控制器分别与发电装置、储能单元、储能变流器和负荷通信连接；储能变流器的输入端连接到储能单元，储能变流器的输出端通过开关连接到大电网公共连接点，微电网控制器与开关通信连接；储能变流器实时检测公共连接点大电网电压的变化：当大电网电压发生跌落且跌落时间和电压幅值满足低电压穿越条件时，储能变流器保持并网运行，并向大电网提供一定的无功功率，支持大电网恢复；当大电网电压发生跌落且跌落时间和电压幅值不满足低电压穿越条件时，储能变流器转为离网运行，为本地负荷提供可靠的电能。

上述兼顾故障穿越与并离网无缝切换的储能协调控制方法，发电装置为微电网系统中的从分布式电源，储能变流器为微电网系统中的主分布式电源；储能变流器切换为并网运行时，微电网系统工作在并网运行模式，主分布式电源和从分布式电源均采用PQ控制模式。

上述兼顾故障穿越与并离网无缝切换的储能协调控制方法，储能变流器切换为离网运行时，微电网系统工作在孤岛运行模式，主分布式电源运行于V/F控制模式，支撑微电网内的电压和频率按参考值运行，从分布式电源运行于PQ控制模式。

上述兼顾故障穿越与并离网无缝切换的储能协调控制方法，主分布式电源的V/F控制模式是应用反馈电压对交流侧电压进行调节来保证输出电压的稳定，采用电压外环和电流内环的双环控制方案。

上述兼顾故障穿越与并离网无缝切换的储能协调控制方法，从分布式电源工作在PQ控制模式时，当运行在单位功率因数时，无功功率设定值设定为零，当运行在非单位功率因数时，由微电网控制器指定无功功率的设定值。