一種可自動實現頻率控制的微電網系統的制作方法
【專利說明】-種可自動實現頻率控制的微電網系統 所屬技術領域
[0001] 本發(fā)明設一種可自動實現頻率控制的微電網系統。
【背景技術】
[0002] 微電網（Micro-Grid)也譯為微網，是一種新型網絡結構，是一組微電源、負荷、儲 能系統和控制裝置構成的系統單元，能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統，既可W與 外部電網并網運行，也可W孤立運行。
[0003] W風電和光伏發(fā)電為主的微電網作為超高壓、遠距離、大電網供電模式的補充，代 表著電力系統新的發(fā)展方向。風電機組的原動力為風能，風能由于風的間歇性和隨機波動 性使得風電機組的發(fā)出的功率是間歇和波動的，該些波動性的風能接入系統會給電力系統 帶來沖擊。同時，由于風電機組為異步機，若不加W控制，在發(fā)出有功功率的同時，需要吸收 一定的無功功率，不利用系統的電壓穩(wěn)定。當風電滲透率較低時，該些影響不明顯，隨著風 電滲透率的提高，風能對電力系統的影響逐漸增大，在給電力系統帶來經濟效益的同時也 給電網的運行造成了一定的困難。
[0004] 在風電并網比重較大的電力系統中，由于風電場輸出功率具有不完全可控性和預 期性，會在一定程度上改變原有電力系統潮流分布、線路輸送功率及整個系統的慣量，從而 對電網的有功、無功功率平衡、頻率及電壓穩(wěn)定產生了影響。當風電并網運行時，特別是獨 立運行的小電網，電網建設相對薄弱，電網有功功率調節(jié)能力較小，風電并網帶來的電網穩(wěn) 定性問題更加明顯。為了減少該種沖擊，可W在風電機組和光伏電站聯合發(fā)電的系統中配 置大規(guī)模儲能系統聯合運行。
[0005] 儲能技術對微電網的實現有重要作用，其應用在很大程度上解決新能源發(fā)電的波 動性和隨機性問題，有效提高間歇性微源的可預測性、確定性和經濟性。此外，儲能技術在 調頻調壓和改善系統有功、無功平衡水平，提高微電網穩(wěn)定運行能力方面的作用也獲得了 廣泛研究和證明。在風電滲透率較高的電力系統中，電力系統出現頻率及電壓變化時，要求 風儲集群對電力系統穩(wěn)定性和電能質量的實時性較強，必須根據電力系統的實時狀態(tài)，充 分考慮到風儲集群的調節(jié)能力，才能保證電力系統的可靠與經濟運行。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明提供一種可自動實現頻率控制的微電網系統，該微電網系統可預測微電網 中的發(fā)電設備的發(fā)電功率和微電網中的負載變化，可追蹤大電網頻率、電壓信息，實時獲取 大電網調度指令，實時檢測的蓄電池模塊電池容量，能制定和實施最適宜的控制策略，保障 微電網在并網時按照大電網的需求參與大電網的頻率調節(jié)和電壓調節(jié)，并盡量提升儲能系 統的安全性和使用壽命。
[0007] 為了實現上述目的，本發(fā)明提供一種可自動實現頻率控制的微電網系統，該微電 網包括；風力發(fā)電設備、光伏發(fā)電設備、儲能系統、用于將微電網與大電網連接和隔離的 AC/DC雙向換流模塊一、直流母線、用于連接風力發(fā)電設備、光伏發(fā)電設備和直流母線的 AC/DC雙向換流模塊二、微電網內負載和監(jiān)控裝置；
[000引該儲能系統包括蓄電池模塊、與上述直流母線連接的雙向DC/DC變換器；
[0009] 該監(jiān)控裝置包括：
[0010] 風力發(fā)電發(fā)電設備監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控風力發(fā)電設備，并對風力發(fā)電設備的 發(fā)電功率進行預測；
[0011] 光伏發(fā)電設備監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控光伏發(fā)電設備，并對光伏發(fā)電設備的發(fā)電 功率進行預測；
[0012] 儲能系統監(jiān)控模塊，可實時監(jiān)控蓄電池模塊的SOC和DC/DC雙向變換器；
[0013] 大電網聯絡模塊，用于實時從大電網調控中屯、獲知大電網的運行情況W及相關調 度信息；
[0014] 調頻調壓模塊，包括調頻模塊、調壓模塊與協同控制模塊；
[0015]負載監(jiān)控模塊，用于實時監(jiān)控儲能電站內的負載；
[0016] 中控模塊，用于確定微電網的運行策略，并向上述監(jiān)控裝置中的各模塊發(fā)出指令， W執(zhí)行該運行策略；
[0017] 總線模塊，用于該監(jiān)控裝置的各個模塊的通信聯絡。
[001引優(yōu)選的，調頻模塊包括風電機組功率備用模塊、調頻需求功率判定部分及調頻功 率分配模塊；調壓模塊包括調壓需求功率判定部分及調壓功率分配模塊；協同控制模塊包 括風電機組有功功率和無功功率輸出參考值確定模塊、光伏發(fā)電設備功率輸出參考值確定 模塊及儲能系統有功功率、無功功率輸出參考值確定模塊。
[0019] 優(yōu)選的，所述的調頻模塊和調壓模塊分別用于確定電力系統的頻率及電壓需求， 判斷風儲集群進行電力系統電能質量調節(jié)時需求的有功功率及無功功率數值，考慮到風儲 集群容量限制及風電機組勵磁限制，根據實際工況，通過協同控制模塊最終確定風電機組 及儲能裝置的有功功率和無功功率的實際輸出。
[0020] 優(yōu)選的，光伏發(fā)電設備監(jiān)控模塊至少包括光伏發(fā)電設備電壓、電流檢測設備、光強 及溫度檢測設備。
[0021] 優(yōu)選的，所述光伏發(fā)電設備監(jiān)控模塊實時獲取光伏發(fā)電設備的運行數據，并存儲 數據。
[0022] 優(yōu)選的，所述風力發(fā)電設備監(jiān)控模塊至少包括風力發(fā)電設備電壓、電流及頻率檢 測設備，風速檢測設備。
[0023] 優(yōu)選的，所述風力發(fā)電設備監(jiān)控模塊實時獲取風力發(fā)電設備的運行數據，并存儲 數據。
[0024] 優(yōu)選的，儲能系統監(jiān)控模塊至少包括蓄電池端電壓、電流、SOC獲取設備W及溫度 檢測設備。
[0025] 優(yōu)選的，所述SOC獲取設備包括；第一獲取模塊，用于獲取電池的工作狀態(tài)；第一 確定模塊，用于根據電池的工作狀態(tài)確定用于估算電池荷電狀態(tài)的估算方法；計算模塊，用 于按照估算方法計算電池處于不同的工作狀態(tài)下的電池荷電狀態(tài)值。
[0026] 優(yōu)選的，第一確定模塊包括：第一確定子模塊，用于在獲取到的工作狀態(tài)為靜止狀 態(tài)的情況下，確定估算方法為第一估算方法，其中，第一估算方法包括開路電壓法；第二確 定子模塊，用于在獲取到的工作狀態(tài)為恢復狀態(tài)的情況下，確定估算方法為第二估算方法； 第=確定子模塊，用于在獲取到的工作狀態(tài)為充放電狀態(tài)的情況下，確定估算方法為第= 估算方法，其中，第=估算方法包括卡爾曼濾波法。
[0027] 優(yōu)選的，蓄電池模塊采用裡電池作為電能存儲的基礎單元。
[0028] 優(yōu)選的，所述蓄電池模塊，包括n個電池組，所述雙向DC/DC變換器具有n個DC/DC 變流器，n大于等于3,每個電池組均由一個DC/DC變流器控制器充放電，該n個DC/DC變流 器均由儲能系統監(jiān)控模塊控制。
[0029] 本發(fā)明的微電網具有如下優(yōu)點；（1)準確預測風力發(fā)電設備和光伏發(fā)電設備的輸 出功率變化情況；（2)自動追蹤大電網的頻率變化和電壓變化，實時確定大電網對微電網 系統參與調頻調壓的需求；（3)控制策略兼顧配大電網調度要求和微電網系統運行情況， 可同時為大電網提供有功功率和無功功率，滿足大電網的調度需求和微電網內部負載需求 的同時，可有效抑制微電網對大電網造成的電壓和頻率的沖擊，兼顧了供電可靠性，保障微 電網的安全性，延長了微電網內設備的使用壽命。
【附圖說明】
[0030] 圖1示出了本發(fā)明的一種可自動實現頻率控制的微電網系統及其監(jiān)控裝置的框 圖；
[0031] 圖2示出了本發(fā)明的微電網系統的運行及監(jiān)控方法。
【具體實施方式】
[0032]圖1是示出了本發(fā)明的一種具有可平抑功率波動的儲能系統的微電網10,該微電 網10包括；光伏發(fā)電設備12、儲能系統13、風力發(fā)電設備14、用于將微電網10與大電網20 連接和隔離的AC/DC雙向換流模塊一 16、直流母線、用于連接光伏發(fā)電設備12和直流母線 的AC/DC雙向換流模塊二15、負載17W及監(jiān)控裝置11。
[003引參見圖1，該儲能系統13包括蓄電池模塊131、與上述直流母線連接的雙向DC/DC變換器132。
[0034] 該監(jiān)控裝置11包括；光伏發(fā)電設備監(jiān)控模塊114,用于實時監(jiān)控電池儲能系統10 中的光伏發(fā)電設備12,并對光伏發(fā)電設備12的發(fā)電功率進行預測；儲能系統監(jiān)