CN105119266A - 一种直流微电网的能量调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种直流微电网的能量调控方法，该直流微电网***主要由各种负载单元，蓄电池储能单元、分布式发电单元、静态开关、各种变换器接口和并网变流器组成；模式A为电网正常时，直流微电网并网运行，并网变流器控制直流母线电压恒定，分布式发电单元工作于各自的最大功率跟踪模式，蓄电池储能单元工作于下垂控制模式；本发明给出了直流微电网的具体结构和实现***运行的五种模式，各模式之间的能量管理采用了具体的模式转换策略，为了保证五种模式之间切换过程平滑性，防止各模式之间频繁切换，各模式切换采用滞环比较器。所提出的直流微电网能量调控方法，能够有效实现微电网的能量管理和协调控制。

Description

一种直流微电网的能量调控方法

技术领域

本发明涉及微电网、分布式发电技术领域，具体涉及一种直流微电网的能量调控方法。

背景技术

能源危机、环境保护以及能源可持续发展问题催生了可再生能源的开发与利用，风电、光伏等分布式发电单元可作为有效的并网发电单元，解决能源短缺等一系列矛盾。然而，这些分布式发电单元功率输出具有随机性、波动性和间歇性特点，同时，存在单机接入的高成本，低容量和配置不灵活等确定。采用微网形式并入主网是实现整体效益提升的有效方式。

直流微电网相对于交流微电网，具有能量转换次数少，效率高，成本低，无需考虑频率、相位，控制结构相对简单，发展十分迅速。直流微电网包含储能单元，负载，分布式发电单元，变换器等接口。如何实现各个单元质量的能量分配与管理，进行协调控制，是保证其可靠运行的关键问题。传统控制方式大多基于直流母线电压信号的分层控制策略，该方式在电网正常情况下，能够实现较好的运行，然而实际控制过程中，直流侧电压会偏离理想参考点，直流微网中含有大量的恒功率负载，可能导致直流侧电压波动，进而引起***不稳定。因此，本专利提出一种直流微电网的能量调控方法，实现微电网的能量管理和协调控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流微电网的能量调控方法。一种直流微电网的能量调控方法，该直流微电网***主要由各种负载单元，蓄电池储能单元、分布式发电单元、静态开关、各种变换器接口和并网变流器组成；

模式A为电网正常时，直流微电网并网运行，并网变流器控制直流母线电压恒定，分布式发电单元工作于各自的最大功率跟踪模式，蓄电池储能单元工作于下垂控制模式；此时，分布式发电单元为负载供电，当分布式发电功率大于负载所需功率，多余电量进行并网，反之，由电网提供部分缺额功率给负载；

模式B为并网运行时，电网需要输出的功率超过变流器额定功率，此时并网变流器工作在限流控制，输出电流钳位在最大设定电流值，不能保持直流母线电压稳定；

模式B’为电网发生短时故障，断开并网变流器，直流母线电压由蓄电池储能装置进行控制；

模式C为直流微电网长期工作于孤岛方式，分布式发电单元的总输出功率小于负载功率，蓄电池运行于放电状态；

模式C’为直流微电网运行于孤岛方式，分布式发电单元输出功率大于负载功率，蓄电池工作于持续充电状态。

五种模式之间的能量管理采用了具体的模式转换策略；A-B模式间切换：若直流电压变化量满足，从模式A进入到模式B，当负载功率减小，使得电网输出功率小于变流器额定功率，并网变流器退出饱和状态；

从模式B切换到模式A，A-B’模式间切换：电网发生短时故障，通过检测并网变流器电流，

从模式A进入到模式B’，当电网故障清除，电网电压恢复，从模式B’切换到模式A；

B’–C模式间切换：进行蓄电池荷电状态检测，当蓄电池需求功率大于额定功率，或者荷电状态小于40%时，由模式B’进入到模式C，当负载功率小于分布式发电单元功率，蓄电池荷电状态大于40%，从模式C切换到模式B’；

B’–C’模式间切换：进行蓄电池荷电状态检测，当其荷电状态大于95%时，由模式B’进入到模式C’，当蓄电池荷电状态小于95%时，从模式C’切换到模式B’。

各模式切换采用滞环比较器。

为了保证切换过程平滑性，防止各模式之间频繁切换，各模式切换采用滞环比较器。本专利提出一种直流微电网的能量调控方法，实现微电网的能量管理和协调控制。本专利给出了直流微电网的具体结构和实现***运行的五种模式，各模式之间的能量管理采用了具体的模式转换策略，为了保证五种模式之间切换过程平滑性，防止各模式之间频繁切换，各模式切换采用滞环比较器。所提出的直流微电网能量调控方法，能够有效实现微电网的能量管理和协调控制。

附图说明

图1直流微电网结构图；

图2能量管理模式图。

具体实施方式

为了使从事微电网相关领域人员能更好地理解本发明方案，下面参照附图对本发明实施方式进行详细说明。

直流微电网的结构如图1所示，该***主要由各种负载单元，蓄电池储能单元、分布式发电单元、静态开关、各种变换器接口和并网变流器组成。

图2所示为***的能量管理模式。模式A为电网正常时，直流微电网并网运行，并网变流器控制直流母线电压恒定，分布式发电单元工作于各自的最大功率跟踪模式，蓄电池储能单元工作于下垂控制模式。此时，分布式发电单元为负载供电，当分布式发电功率大于负载所需功率，多余电量进行并网，反之，由电网提供部分缺额功率给负载。模式B为并网运行时，电网需要输出的功率超过变流器额定功率，此时并网变流器工作在限流控制，输出电流钳位在最大设定电流值，不能保持直流母线电压稳定。模式B’为电网发生短时故障，断开并网变流器，直流母线电压由蓄电池储能装置进行控制。模式C为直流微电网长期工作于孤岛方式，分布式发电单元的总输出功率小于负载功率，蓄电池运行于放电状态。模式C’为直流微电网运行于孤岛方式，分布式发电单元输出功率大于负载功率，蓄电池工作于持续充电状态。

为了实现五种模式之间的能量管理，必须实施有效的协调控制策略，具体模式转换策略为：A-B模式间切换：若直流电压变化量满足，从模式A进入到模式B，当负载功率减小，使得电网输出功率小于变流器额定功率，并网变流器退出饱和状态，从模式B切换到模式A。A-B’模式间切换：电网发生短时故障，通过检测并网变流器电流，从模式A进入到模式B’，当电网故障清除，电网电压恢复，从模式B’切换到模式A。B’–C模式间切换：进行蓄电池荷电状态检测，当蓄电池需求功率大于额定功率，或者荷电状态小于40%时，由模式B’进入到模式C，当负载功率小于分布式发电单元功率，蓄电池荷电状态大于40%，从模式C切换到模式B’。B’–C’模式间切换：进行蓄电池荷电状态检测，当其荷电状态大于95%时，由模式B’进入到模式C’，当蓄电池荷电状态小于95%时，从模式C’切换到模式B’。为了保证切换过程平滑性，防止各模式之间频繁切换，各模式切换采用滞环比较器。

参见图1，本***提供了一个直流微电网的结构图，该***主要由各种负载单元，蓄电池储能单元、分布式发电单元、静态开关、各种变换器接口和并网变流器组成。***中的储能单元，可以用蓄电池，也可以用其它储能装置，或者采用混合储能***。分布式发电单元可以采用光伏、风电、燃料电池等***构建。

参见图2，本***提供了能量管理模式图，主要有模式A、模式B、模式B’、模式C、模式C’五种工作模式，各模式之间切换采用相应的能量管理策略完成，能量管理策略通过计算机编程实现。

本专利提出一种直流微电网的能量调控方法，实现微电网的能量管理和协调控制。本专利给出了直流微电网的具体结构和实现***运行的五种模式，各模式之间的能量管理采用了具体的模式转换策略，为了保证五种模式之间切换过程平滑性，防止各模式之间频繁切换，各模式切换采用滞环比较器。所提出的直流微电网能量调控方法，能够有效实现微电网的能量管理和协调控制。

以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些，对于在不脱离本发明思想前提下做出的简单推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种直流微电网的能量调控方法，该直流微电网***主要由各种负载单元，蓄电池储能单元、分布式发电单元、静态开关、各种变换器接口和并网变流器组成；其特征在于，

模式A为电网正常时，直流微电网并网运行，并网变流器控制直流母线电压恒定，分布式发电单元工作于各自的最大功率跟踪模式，蓄电池储能单元工作于下垂控制模式；此时，分布式发电单元为负载供电，当分布式发电功率大于负载所需功率，多余电量进行并网，反之，由电网提供部分缺额功率给负载；

模式B为并网运行时，电网需要输出的功率超过变流器额定功率，此时并网变流器工作在限流控制，输出电流钳位在最大设定电流值，不能保持直流母线电压稳定；

模式B’为电网发生短时故障，断开并网变流器，直流母线电压由蓄电池储能装置进行控制；

模式C为直流微电网长期工作于孤岛方式，分布式发电单元的总输出功率小于负载功率，蓄电池运行于放电状态；

模式C’为直流微电网运行于孤岛方式，分布式发电单元输出功率大于负载功率，蓄电池工作于持续充电状态。

2.根据权利要求1所述的一种直流微电网的能量调控方法，其特征在于：五种模式之间的能量管理采用了具体的模式转换策略；A-B模式间切换：若直流电压变化量满足，从模式A进入到模式B，当负载功率减小，使得电网输出功率小于变流器额定功率，并网变流器退出饱和状态；

从模式B切换到模式A，A-B’模式间切换：电网发生短时故障，通过检测并网变流器电流，

从模式A进入到模式B’，当电网故障清除，电网电压恢复，从模式B’切换到模式A；

B’–C模式间切换：进行蓄电池荷电状态检测，当蓄电池需求功率大于额定功率，或者荷电状态小于40%时，由模式B’进入到模式C，当负载功率小于分布式发电单元功率，蓄电池荷电状态大于40%，从模式C切换到模式B’；

B’–C’模式间切换：进行蓄电池荷电状态检测，当其荷电状态大于95%时，由模式B’进入到模式C’，当蓄电池荷电状态小于95%时，从模式C’切换到模式B’。

3.根据权利要求1所述的一种直流微电网的能量调控方法，其特征在于：各模式切换采用滞环比较器。