[发明专利]一种模块化多端柔性直流微电网组网及其分层控制方法

权利要求书

1.一种模块化多端柔性直流微电网组网，其特征在于：包括多端柔性直流微电网的直流母线、可控模块、不可控模块和大电网；

所述可控模块包括一个或多个可控分布式电源、蓄电池储能、第一直流负荷和第一交流负荷，其中，每个可控分布式电源通过一个分布式电源并网装置并入直流母线，蓄电池储能通过储能并网装置接入直流母线，第一直流负荷直接与直流母线相连，第一交流负荷通过交流负荷并网装置与直流母线相连；

所述不可控模块包括一个或多个不可控分布式电源、第二直流负荷和第二交流负荷，其中，每个不可控分布式电源通过一个不可控分布式电源并网装置接入直流母线，第二直流负荷直接与直流母线相连，第二交流负荷通过交流负荷并网装置与直流母线相连；

多端柔性直流微电网的双向变流器经交流母线与大电网的隔离变压器相连；

所述可控分布式电源为柴油发电机、单轴微型燃气轮机、配备储能的风电厂或配备储能的光伏电站；

所述双向变流器内部接收多端柔性直流微电网的中央控制器发出的指令，判断多端柔性直流微电网的运行方式与控制方式，控制多端柔性直流微电网与大电网的交互；

所述模块化多端柔性直流微电网组网的运行模式包括以下三种：并网状态下的大电网与可控模块协调控制模式、可控模块独立控制模式和孤岛状态下的孤岛模式；

所述大电网与可控模块协调控制模式应用于并网状态，大电网与多端柔性直流微电网的可控部分共同控制直流母线电压平衡；双向变流器接收中央控制器发出的信号，当大电网一切运行正常时，双向变流器接收信号，选择下垂控制，多端柔性直流微电网在发出功率大于需求功率时，将功率输送给大电网；在发出功率小于需求功率时，向大电网购电，实现功率的双向传输，大电网参与直流母线的电压调节；当直流母线电压上升时，蓄电池储能吸收功率，单轴微型燃气轮机动作，减少出力，若此时蓄电池储能SOC达到上限，单轴微型燃气轮机发出功率为零，直流母线电压仍然升高时，双向变流器下垂控制吸收多余的功率；当直流母线电压下降时，蓄电池储能放电，单轴微型燃气轮机发出的功率增大，双向变流器下垂控制使直流母线电压稳定后，不再向多端柔性直流微电网供电；

所述可控模块独立控制模式应用于并网状态下，大电网对多端柔性直流微电网存在要求，不参与直流母线电压调节；双向变流器接收顶层中央控制器发出的信号，根据要求输入PQ控制的参考值Pref和Qref，此时的大电网相当于不可控模块；当直流母线电压升高时，蓄电池储能吸收功率，单轴微型燃气轮机减少出力，若此时单轴微型燃气轮机输出功率为零且蓄电池储能SOC达到上限，不可控模块中的分布式电机将弃风或弃光；当直流母线电压下降时，蓄电池储能发出功率，单轴微型燃气轮机增加出力，若此时蓄电池储能SOC达到下限且单轴微型燃气轮机达到出力上限，不可控模块中的三级负荷将切除。

2.根据权利要求1所述的模块化多端柔性直流微电网组网，其特征在于：所述不可控分布式电源为MPPT控制的风电厂或MPPT控制的光伏电站。

3.根据权利要求2所述的模块化多端柔性直流微电网组网，其特征在于：所述储能并网装置采用的控制方式为下垂控制；

所述不可控分布式电源并网装置采用MPPT控制或恒频/恒速控制方式。

4.根据权利要求1所述的模块化多端柔性直流微电网组网，其特征在于：所述孤岛模式是在连网状态运行正常下，若大电网出现了故障或电能质量不满足要求时，多端柔性直流微电网接收到中央控制器MGCC指令，大电网与多端柔性直流微电网断开，双向变流器起到隔离作用。

5.如权利要求1-4中任一项所述的模块化多端柔性直流微电网组网的分层控制方法，其特征在于：该分层控制方法为包含中央控制层、模块层和原件层的三层控制方法，其中，

中央控制层受大电网的信号控制，判断大电网对多端柔性直流微电网是否有要求且大电网的电能质量是否达到标准，中央控制层发出信号控制双向变流器的控制模式，确定多端柔性直流微电网的运行方式；

模块层控制各个模块内的协调控制，可控模块必须保证在满足内部负荷功率的基础上对外部不可控模块的波动给予响应，保证多端柔性直流母线电压稳定，当直流母线电压超出额定电压的±5％，且判断储能超出限定时，模块层控制各个模块内切除负荷或切除分布式发电机；

元件层主要确定每个模块内部各个器件的控制方式，调节下垂控制以及恒压控制的内部控制参数，保证电压稳定的速度。