[发明专利]一种可自动实现能量平衡的微电网系统

说明书

所属技术领域

本发明涉一种可自动实现能量平衡的微电网系统。

背景技术

微电网(Micro-Grid)也译为微网，是一种新型网络结构，是一组微电源、负荷、储能装置和控制装置构成的系统单元，能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。

以风电和光伏发电为主的微电网作为超高压、远距离、大电网供电模式的补充，代表着电力系统新的发展方向。风能和太阳能资源是清洁的可再生能源，但存在着随机性和波动性的问题，给电网带来一系列的影响。功率的波动性程度直接影响电网原有的潮流分布，当风力发电和光伏发电的渗透率处于较高水平时，波动性和随机性会给电网的原有运行方式带来巨大的冲击。为了减少这种冲击，可以在风电机组和光伏电站联合发电的系统中配置大规模储能装置联合运行。

储能技术对微电网的实现有重要作用，其应用在很大程度上解决新能源发电的波动性和随机性问题，有效提高间歇性微源的可预测性、确定性和经济性。传统的方法是采用单一的蓄电池储能元件来实现系统功率的平抑，但是由于频繁的充放电对蓄电池组寿命的影响以及单一储能元件往往不能满足系统功率快速自动平衡的需要。

此外，现配置大规模储能装置价格比较昂贵，因此，有必要综合考虑输电工程成本，储能装置成本，输电收益，储能装置收益，建立以综合效益最大化为目标，给定输电线路输电能力时的储能装置优化配置的方法。

发明内容

本发明提供一种可自动实现能量平衡的微电网系统，该微电网系统可预测微电网中的发电设备的发电功率和微电网中的负载变化，可追踪和预测微电网和大电网连接点功率，能制定和实施最适宜的控制策略，保障微电网在并网时按照大电网的需求快速且平稳提供有功功率和无功功率，并可提升储能装置的安全性和使用寿命。

为了实现上述目的，本发明提供一种可自动实现能量平衡的微电网系统，该微电网系统包括：风力发电设备、光伏发电设备、储能装置、用于将微电网与大电网连接和隔离的AC/DC双向换流模块一、直流母线、用于连接风力发电设备、光伏发电设备和直流母线的AC/DC双向换流模块二、微电网内负载和监控装置；

该储能装置包括蓄电池模块、超级电容器和与上述直流母线连接的双向DC/DC变换器；

该监控装置包括：

风力发电发电设备监控模块，用于实时监控风力发电设备，并对风力发电设备的发电功率进行预测；

光伏发电设备监控模块，用于实时监控光伏发电设备，并对光伏发电设备的发电功率进行预测；

储能装置监控模块，可实时监控蓄电池模块的SOC、超级电容器的电容电压值和DC/DC双向变换器；

大电网联络模块，用于实时从大电网调控中心获知大电网的运行情况以及相关调度信息；

并网运行监控模块，用于控制微电网连接或隔离大电网；

负载监控模块，用于实时监控储能电站内的负载；

中控模块，用于确定微电网的运行策略，并向上述监控装置中的各模块发出指令，以执行该运行策略；

总线模块，用于该监控装置的各个模块的通信联络。

优选的，所述储能装置由蓄电池模块和超级电容组成混合储能，将蓄电池模块分成独立控制的两个蓄电池分组，每一组蓄电池分组均包括一个以上蓄电池，将两组蓄电池分组分别称为第一蓄电池组和第二蓄电池组；超级电容、第一蓄电池组和第二蓄电池组分别通过双向DC/DC变换器连接在上述直流母线上，实现超级电容、第一蓄电池组和第二蓄电池组的双向控制。

优选的，将第一蓄电池组作为充电蓄电池组，将第二蓄电池组作为放电蓄电池组，充电蓄电池组中的蓄电池处于充电状态或充电完成状态，放电蓄电池组中的蓄电池处于放电状态或等待放电状态；当放电蓄电池组中的部分或全部蓄电池的荷电状态到达荷电状态下限时，调节该部分或全部蓄电池到充电蓄电池组，同时将充电蓄电池组中达到荷电状态上限的部分或全部蓄电池调节到放电蓄电池组，重新分配充电蓄电池组和放电蓄电池组，形成新的第一蓄电池组和第二蓄电池组；在放电蓄电池组中，优先驱动荷电量最小的若干蓄电池或放电蓄电池组整体以额定功率输出的方式调节超级电容电压在额定工作范围以内；在充电蓄电池组中，优先驱动荷电量最大的若干蓄电池或充电蓄电池组整体进入放电蓄电池组。

优选的，光伏发电设备监控模块至少包括光伏发电设备电压、电流检测设备、光强及温度检测设备。

优选的，所述光伏发电设备监控模块实时获取光伏发电设备的运行数据，并存储数据。