中國儲能網訊：一種智能變電站微電網系統(tǒng)，包括：儲能系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)、微電網中央控制單元;所述微電網中央控制單元，與發(fā)電系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)連接，將發(fā)電系統(tǒng)的電能傳送至儲能系統(tǒng);所述發(fā)電系統(tǒng)包括至少包括光伏發(fā)電系統(tǒng)和風力發(fā)電系統(tǒng)中的一個;所述儲能系統(tǒng)包括：能量管理系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)管理單元、若干電池在線監(jiān)測模塊、電池組端監(jiān)測模塊以及儲能電池組;所述能量管理系統(tǒng)，與儲能系統(tǒng)管理單元連接;儲能系統(tǒng)管理單元，與微電網中央控制單元連接，接收微電網中央控制單元的控制命令;電池組端監(jiān)測模塊，與儲能系統(tǒng)管理單元連接，監(jiān)測儲能電池組的充放電電流、浮充電流、總電壓。

發(fā)明人：沈一平 周建其 莫加杰 張志芳 徐勇明 沈紅峰 李元鋒 吳琴芳 仇群輝 溫鎮(zhèn) 肖治宇 魏敏 柳雨晴

1 .一種智能變電站微電網系統(tǒng)，其特征在于，包括：儲能系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)、微電網中央控制單元;所述微電網中央控制單元，與發(fā)電系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)連接，將發(fā)電系統(tǒng)的電能傳送至儲能系統(tǒng);所述發(fā)電系統(tǒng)包括至少包括光伏發(fā)電系統(tǒng)和風力發(fā)電系統(tǒng)中的一個;所述儲能系統(tǒng)包括：能量管理系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)管理單元、若干電池在線監(jiān)測模塊、電池組端監(jiān)測模塊以及儲能電池組;所述能量管理系統(tǒng)，與儲能系統(tǒng)管理單元連接;儲能系統(tǒng)管理單元，與微電網中央控制單元連接，接收微電網中央控制單元的控制命令;電池組端監(jiān)測模塊，與儲能系統(tǒng)管理單元連接，監(jiān)測儲能電池組的充放電電流、浮充電流、總電壓;儲能電池組包括若干儲能電池，與電池組端監(jiān)測模塊連接;每個儲能電池與對應的電池組端監(jiān)測模塊連接。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種智能變電站微電網系統(tǒng)，其特征在于，所述電池組端監(jiān)測模塊通過霍爾電流傳感器與儲能電池組連接。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種智能變電站微電網系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能電池為蓄電池。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種智能變電站微電網系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電池為鉛碳蓄電池。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種智能變電站微電網系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能電池之間采用串聯(lián)連接。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種智能變電站微電網系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能電池通過儲能變流器與發(fā)電系統(tǒng)的輸出母線連接。

7 .根據(jù)權利要求1所述的一種智能變電站微電網系統(tǒng)，其特征在于，所述風力發(fā)電系統(tǒng)包括：風力機組模塊：捕獲風能并將風能轉化為交變電能，包括風力發(fā)電機組、塔架、地基以及線纜;并網控制模塊：內置輸出直流電并對輸出最高電壓進行限制的整流模塊，還包括并網控制器、泄荷器以及線纜;逆變模塊：包括并網逆變器以及線纜，與所述整流模塊連接，將整流模塊輸出的直流電逆變成交流電并饋入電網;監(jiān)控模塊：與風力機組模塊、并網控制模塊以及逆變模塊連接，包括遠程監(jiān)控裝置、通信GPRS卡以及線纜。

技術領域

本發(fā)明涉及微電網技術領域，特別涉及一種智能變電站微電網系統(tǒng)。

背景技術

近幾年微電網成為了國內外研究的熱點，這類電網可以有效地就近消納分布式能源發(fā)出的電能，不需要遠距離的長途輸配電，因此可以大大提高電能的利用率，實現(xiàn)就近發(fā)電就近用電。并且隨著分布式發(fā)電技術的不斷進步，微電網成為了未來電網的一個發(fā)展趨勢。

中國專利公開號CN203423531 U，公開日2014年2月5日，發(fā)明創(chuàng)造的名稱為光電建筑微電網管理系統(tǒng)，該申請案公開了光電建筑微電網管理系統(tǒng)，它包括太陽能光伏方陣，在負載與市電電網之間設雙向逆變器，與太陽能光伏方陣相連接的并網逆變器并聯(lián)在雙向逆變器的輸出端，雙向逆變器還與儲能裝置相連接，集成了光伏、儲能、市電一體化循環(huán)利用的能量優(yōu)化管理系統(tǒng)。其不足之處在于僅考慮了光伏發(fā)電的情況，未能考慮其他發(fā)電形式的電能處理方案，并且未能對管理方案做進一步的說明，不利于行業(yè)內人員的具體實現(xiàn)。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術存在的未能綜合考慮多種發(fā)電方式相結合的發(fā)電系統(tǒng)的電能輸出問題，提供了一種具體可實現(xiàn)的智能變電站微電網系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種智能變電站微電網系統(tǒng)，包括：儲能系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)、微電網中央控制單元;所述微電網中央控制單元，與發(fā)電系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)連接，將發(fā)電系統(tǒng)的電能傳送至儲能系統(tǒng);所述發(fā)電系統(tǒng)包括至少包括光伏發(fā)電系統(tǒng)和風力發(fā)電系統(tǒng)中的一個;所述儲能系統(tǒng)包括：能量管理系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)管理單元、若干電池在線監(jiān)測模塊、電池組端監(jiān)測模塊以及儲能電池組;所述能量管理系統(tǒng)，與儲能系統(tǒng)管理單元連接;儲能系統(tǒng)管理單元，與微電網中央控制單元連接，接收微電網中央控制單元的控制命令;電池組端監(jiān)測模塊，與儲能系統(tǒng)管理單元連接，監(jiān)測儲能電池組的充放電電流、浮充電流、總電壓;儲能電池組包括若干儲能電池，與電池組端監(jiān)測模塊連接;每個儲能電池與對應的電池組端監(jiān)測模塊連接。

本發(fā)明中，智能變電站微電網系統(tǒng)融合直流系統(tǒng)和電池在線監(jiān)測、光伏發(fā)電和風力發(fā)電，將變電站交直流一體化電源與發(fā)電系統(tǒng)相結合，充分利用一體化電源蓄電池作為儲能系統(tǒng)，通過儲能雙向變流器替代直流系統(tǒng)電源模塊，對蓄電池進行充放電控制。蓄電池組放電過程保持最低SOC為50%(或計算合理比例)，以備所用電直流系統(tǒng)安全用電保障。微網中央控制單元實現(xiàn)微電網穩(wěn)定運行，完成聯(lián)網狀態(tài)下電壓穩(wěn)定控制，離網狀態(tài)下電壓和頻率控制;多目標多源與負荷協(xié)調控制;保護和緊急控制，完成保護和智能設備協(xié)調控制、緊急快速響應;并網/離網下穩(wěn)定控制與并離網平滑切換等。

作為優(yōu)選，所述電池組端監(jiān)測模塊通過霍爾電流傳感器與儲能電池組連接。

作為優(yōu)選，所述儲能電池為蓄電池。

作為優(yōu)選，所述蓄電池為鉛碳蓄電池。

作為優(yōu)選，所述儲能電池采用串聯(lián)連接。

作為優(yōu)選，所述儲能電池通過儲能變流器與發(fā)電系統(tǒng)輸出母線連接。

本發(fā)明中，通過儲能變流器控制儲能電池的充放電。

作為優(yōu)選，所述風力發(fā)電系統(tǒng)包括：風力機組模塊：捕獲風能并將風能轉化為交變電能，包括風力發(fā)電機組、塔架、地基以及線纜;并網控制模塊：內置輸出直流電并對輸出最高電壓進行限制的整流模塊，還包括并網控制器、泄荷器以及線纜;逆變模塊：包括并網逆變器以及線纜，與所述整流模塊連接，將整流模塊輸出的直流電逆變成交流電并饋入電網;監(jiān)控模塊：與風力機組模塊、并網控制模塊以及逆變模塊連接，包括遠程監(jiān)控裝置、通信GPRS卡以及線纜。

本發(fā)明中，風能并網發(fā)電系統(tǒng)是利用風力發(fā)電機組將風能轉換為交流電能，風力發(fā)電機輸出的幅值、頻率均不穩(wěn)定的交流電，經過控制器整流成直流電后輸出給逆變電源，由逆變電源轉換成幅值、頻率均穩(wěn)定的交流電，經過電度表計量后，直接饋入直流電逆變?yōu)锳C380V、50Hz的三相交流電。

本發(fā)明的實質性效果：綜合考慮多種發(fā)電方式相結合的發(fā)電系統(tǒng)與儲能系統(tǒng)相結合的微電網系統(tǒng)，通過儲能變流器對儲能電池進行充放電控制，通過微網中央控制單元控制聯(lián)網狀態(tài)下和離網狀態(tài)下的電壓和頻率。所用變供電故障或檢修時，所用供電系統(tǒng)孤網運行，由發(fā)電系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)作為系統(tǒng)主電源，當負荷用電量大于系統(tǒng)發(fā)電量，由微網中央控制單元快速進行次要負荷切除，保證重要負荷的供電。所用變供電恢復后，所用供電系統(tǒng)連接到電網，實現(xiàn)微電網離網到并網模式的切換，恢復所有負荷供電。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種系統(tǒng)結構圖。

圖中：1-發(fā)電系統(tǒng)，2-微電網中央控制單元，3-儲能系統(tǒng)，31-能量管理系統(tǒng)，32-儲能系統(tǒng)管理單元，33-電池組端監(jiān)測模塊，34-霍爾電流傳感器，35-儲能電池，36-電池在線監(jiān)測模塊，4-儲能變流器。

具體實施方式

下面通過具體實施例，并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步的具體說明。

一種智能變電站微電網系統(tǒng)，如圖1所示，儲能系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)、微電網中央控制單元;所述微電網中央控制單元，與發(fā)電系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)連接，將發(fā)電系統(tǒng)的電能傳送至儲能系統(tǒng);所述發(fā)電系統(tǒng)包括至少包括光伏發(fā)電系統(tǒng)和風力發(fā)電系統(tǒng)中的一個;所述儲能系統(tǒng)包括：能量管理系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)管理單元、若干電池在線監(jiān)測模塊、電池組端監(jiān)測模塊以及儲能電池組;所述能量管理系統(tǒng)，與儲能系統(tǒng)管理單元連接;儲能系統(tǒng)管理單元，與微電網中央控制單元連接，接收微電網中央控制單元的控制命令;電池組端監(jiān)測模塊，與儲能系統(tǒng)管理單元連接，監(jiān)測儲能電池組的充放電電流、浮充電流、總電壓;儲能電池組包括若干儲能電池，與電池組端監(jiān)測模塊連接;每個儲能電池與對應的電池組端監(jiān)測模塊連接。

儲能電池為鉛碳蓄電池，電池組端監(jiān)測模塊通過霍爾電流傳感器第一個鉛碳蓄電池連接，其他鉛碳蓄電池相互之間采用串聯(lián)連接，最后一個鉛碳蓄電池通過儲能變流器與發(fā)電系統(tǒng)的輸出母線連接。

并網期間，微電網發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電只占廠站用電的一部分，在離網瞬間，各發(fā)電系統(tǒng)和蓄電池來不及調節(jié)出力或者即使全部最大化發(fā)電也無法滿足所有站用變負荷用電，導致能源局域網內頻率無法維持。針對這種情況，微網中央控制單元在并網運行時，實時計算系統(tǒng)功率差額，并規(guī)劃如果發(fā)生離網，各發(fā)電系統(tǒng)和蓄電池電源的出力計劃、各負荷的投切計劃，一旦檢測微電網離網，則立即執(zhí)行已定控制計劃。

1)儲能系統(tǒng)管理單元檢測到電網電壓降低或者收到離網命令后，檢測流過快速開關的電流峰值或有效值。如果流過快速開關的電流大于允許切換電流閥值，儲能系統(tǒng)管理單元以當前電流參考與并網電流的偏差值作為儲能逆變器輸出電流參考指令，在快速開關關斷前盡快降低微電網與電網之間聯(lián)絡線上電流;

2)當儲能系統(tǒng)管理單元檢測到并網電流小于允許切換電流閥值后，下達快速開關關斷指令，同時儲能系統(tǒng)管理單元進行控制模式切換，由電流控制切換至電壓控制。在微電網運行模式切換過程中，從電源始終運行在電流控制模式下。

電網恢復正常后，微電網需要重新并網運行。微電網并網運行前應首先保證快速開關兩側的電壓幅值、相位和頻率相等，同時還應減小切換后的電流沖擊，具體的獨立至并網運行模式無縫切換控制邏輯如下：

1)儲能系統(tǒng)管理單元檢測到電網電壓正常后，以當前電網電壓作為控制器的輸出電壓參考，不斷調整其輸出使快速開關兩側的電壓相位和幅值相同;

2)當儲能系統(tǒng)管理單元檢測到快速開關兩側電壓滿足并網條件后，下達快速開關合閘指令，同時儲能系統(tǒng)管理單元進行控制模式切換，由電壓控制切換至電流控制。在微電網運行模式切換過程中，從電源始終運行在電流控制模式下。當微電網運行模式切換完成后，根據(jù)微電網能量管理系統(tǒng)控制儲能出力和增加分布式發(fā)電系統(tǒng)出力。微電網系統(tǒng)通過第三所用變?yōu)楣I(yè)園區(qū)和所外用電設備供電，實現(xiàn)電能共享。

所述風力發(fā)電系統(tǒng)包括：風力機組模塊：捕獲風能并將風能轉化為交變電能，包括風力發(fā)電機組、塔架、地基以及線纜;并網控制模塊：內置輸出直流電并對輸出最高電壓進行限制的整流模塊，還包括并網控制器、泄荷器以及線纜;逆變模塊：包括并網逆變器以及線纜，與所述整流模塊連接，將整流模塊輸出的直流電逆變成交流電并饋入電網;監(jiān)控模塊：與風力機組模塊、并網控制模塊以及逆變模塊連接，包括遠程監(jiān)控裝置、通信GPRS卡以及線纜。

并網逆變器輸出交流電匯總到低壓交流開關柜，與變電所內的AC380V端并聯(lián)，系統(tǒng)采用220/380VAC三相五線制輸出，直接與配電室變壓器二次端并網運行。風能并網發(fā)電系統(tǒng)具有逆功率保護、防孤島、短路過流、過壓等保護功能，確保風能系統(tǒng)安全、可靠的發(fā)電并網運行。系統(tǒng)三相額定平衡負載時輸出電流最大總波形畸變率小于5%、各次諧波含有率小于3%。

以上所述實施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其他的變體及改型。

責編：張珊珊