[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

说明书

本发明公开了一种模块化多端柔性直流微电网组网，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；可控模块包括一个或多个可控分布式电源、蓄电池储能、直流负荷和交流负荷，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，直流负荷直接与直流母线相连，交流负荷通过交流负荷并网装置与直流母线相连；本发明将控制目标简化为直流微电网的母线电压控制，便于控制方式的选取；同时将微电网模块化处理，由以往的“设计微电网”转变为“组装微电网”，将直流微电网划分为多个可控模块与不可控模块，便于节约微电网的建设成本，减少占地面积，方便后续微电网扩展建设。

技术领域

本发明属于微电网模块化设计及运行控制领域，尤其是涉及一种模块化多端柔性直流微电网组网及其分层控制方法。

背景技术

微电网是指由分布式电源、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制和管理的自治系统。微电网由于本身具备很好的能量管理功能，可以有效地维持能量在微电网内的优化分配与平衡，保证微电网的运行经济性；微电网还可以通过网内分布式电源输出功率的协调控制，对电网发挥负荷移峰填谷的作用，实现微电网和外部配电网间功率交换量的定值或定范围控制，减少由于分布式可再生能源发电功率的波动对外部配电网及周边用户的影响，有效降低系统运行人员的运行调度难度。微电网一般具有能源利用效率高、供能可靠性高、污染物排放少、运行经济性好等优点。

但是，文献《一种新型模块化微电网的设计与研究》指出：微电网的发展，从政策层面得到支持，但除少量示范工程外，微电网项目的建设并未全面铺开，其主要原因是我国公共电网经过几十年的发展，供电可靠性和经济性较好；而现有的微电网结构复杂、控制方式切换不方便、不便于后续扩展建设，而且项目的一次性投资大，产出缓慢，技术相对复杂，故其建设的内在需求和经济层面的推动力均不足。因此，需要研究一种新的直流微电网组网结构。

公开号为CN103219726A的发明申请公开了一种基于储能的微电网拓扑结构，包括与主电网连接的交流母线；交流母线上接有多个发电单元和多个负载单元；发电单元包括分布式电源、微网变流器、能量存储器、并网变流器和单元控制器。该发明微电网拓扑结构将储能装置作为微电网能量转换的枢纽，将不同分布式电源所发电能先存入储能装置中，再通过储能装置集中向交流母线输出，减少了并入主电网的分布式电源的数量，并有效地消除了现有微网结构中分布式电源输出电压波动对主电网造成的冲击，提高了微电网系统的稳定性；同时该发明可以根据不同的负载功率要求智能调节各个微网发电单元的工作状态，控制电能的存储和输出，便于智能化管理，提高了微电网系统地可控性。然而，该发明申请未按照是否可控对分布式电源进行模块分类，不利于降低建设成本、减少占地面积和后续的扩展建设。

公开号为CN103236713A的发明申请公开了一种微电网组网及其控制方法及微电网用双向变流器,其微电网用双向变流器包括蓄电池组、逆变模块、DSP控制系统、第一电感、电容、第二电感、第一联络开关和第二联络开关，所述微电网用双向变流器的直流输入端接储能蓄电池组，逆变模块的交流输出经过第一电感和电容滤波，一方面通过第一联络开关接本地负载，另一方面通过第二电感和第二联络开关连接到微电网上。采用该发明一方面实现微电网内有功功率和无功功率的可控流动，优化储能系统配置、提高储能蓄电池组寿命，以及微电网各区域内能量合理分配；另一方面充分利用已有的电力变流器装置和技术，实现模块化组网、分布式接入，扩容简单，利于微电网技术的推广应用。然而，该发明依然未按照是否可控对分布式电源进行模块分类，不利于降低建设成本、减少占地面积和后续的扩展建设。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种模块化多端柔性直流微电网组网及其分层控制方法，一方面，将控制目标简化为直流微电网的母线电压控制，便于控制方式的选取；另一方面，将微电网模块化处理，由以往的“设计微电网”转变为“组装微电网”，以就近划分模块的原则，将直流微电网划分为多个可控模块与不可控模块，便于节约微电网的建设成本，减少占地面积，方便后续微电网扩展建设。