[发明专利]分级控制的独立微网

摘要

本发明提出了一种分级控制的独立微网，针对区域供能需求，以多种可再生能源发电综合利用为主，燃气/油发电、蓄能发电为辅。以此为基础建立的实际可应用的独立微网可以提高分布式电源的供电质量与清洁能源的利用效率，减少化石资源的消耗量和环境污染物排放；增强分布式发电接纳能力，满足长期稳定的用电需求，避免大面积停电事故，具有应用示范意义。

主权项

1.一种分级控制的独立微网，其特征在于，包括上级微网和若干子微网；每个子微网均包括可再生能源发电单元、储能装置和负荷；可再生能源发电单元和负荷均连接到交流母线，储能装置连接到直流母线，每个子微网将双向变流器作为与上级微网的接口设备，双向变流器的三组接线端分别连接子微网的交流母线、上级微网的交流母线、子微网的储能装置的直流母线；子微网在向上级微网送电模式下，子微网按照上级微网的指令向上级微网按照指定功率输送电能，同时子微网内部的用电由可再生能源发电单元供电，当可再生能源发电功率大于负荷所需时，多余的电能将为储能装置充电，当可再生能源发电功率小于负荷所需时，不足的电能由储能装置补充；子微网在从上级微网获取电能模式下，子微网按照上级微网的指令从上级微网按照指定功率获取电能，当子微网内可再生能源发电功率大于负荷所需时，多余的电能将为子微网的储能装置充电，从上级微网获取的电能也将为储能装置充电，当可再生能源发电功率小于负荷所需时，不足的电能缺口依靠从上级微网获得的电能补充，同时还要根据供电和用电情况确定为储能装置充电或放电；可再生能源发电单元以光伏发电单元、风力发电单元和备用柴油机发电单元为主，生物质发电单元和海洋能发电单元为辅；储能装置以蓄电池为主，超级电容和飞轮为辅；负荷包括用电负荷、调峰负荷、及作为上级微网的稳定负荷的子微网；独立微网的能量管理采用两级控制结构：上层控制根据接收到的信息，参考分布式发电单元出力预测和负荷预测结果，考虑当前微网的实际运行情况，通过优化计算形成控制指令；底层控制主要包含了发电单元的控制、储能装置管理和负荷管理：并网模式下，当负荷小于微网内可再生能源发电输出功率总和时，通过控制储能变流器向蓄电池充电，直到蓄电池充满，微网才向大电网输送多余的电能；反之，当负荷大于微网内可再生能源发电输出功率总和时，通过控制储能变流器使蓄电池放电，直到蓄电池不能继续放电，微网才从大电网吸收部分电能；孤岛模式下，首先将双向变流器设定为V/f模式，建立微网参考电压和频率，这时能量主要由储能系统提供；然后将风力和光伏系统并网，微网调度控制系统进入后台循环调度工作模式，不断监测发电单元输出功率、负载功率；如果发电单元输出功率大于负载功率，则首先看燃油发电机是否已启动，如启动则停止其工作；继续监视，如果发电单元输出功率仍然大于负载功率，则给储能系统充电直至达到充电上限，之后则启动可调负载；如果监测到发电单元输出功率小于负载功率，则首先看是否有可调负载可切除，若有则切除之，若没有则启动储能系统放电，直至达到放电下限，之后启动备用电源燃油发电机，以保障微网供电。