一种交直流混合微电网运行模式转换方法技术

本发明专利技术公开了一种交直流混合微电网运行模式转换方法，采用的交直流混合微电网灵活性较高且具有较强的可再生能源吸收能力，针对交直流混合微电网在不同运行状态下的切换方式，提出了微电网交流侧和微电网直流侧在不同状态下的运行模式以及转换条件以及转换方式，可实现运行模式之间的无缝切换，为交直流混合微电网的安全稳定运行提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种交直流混合微电网运行模式转换方法
本专利技术属于电力系统微电网领域,涉及一种交直流混合微电网运行模式转换方法。
技术介绍
随着能源危机的日益严重，微电网(MicroGrid，MG)得以迅速发展。由于微电网内部含有多种类别并处在不同状态的分布式电源(DistributedGenerator,DG)、储能装置以及协调控制器，MG的电能来源，能量管理以及电能质量要求都与大电网不同，微电网的能量管理装置所具有的功能也不同于大电网，其需根据MG的组成单元以及MG的运行特点来制定出合理的运行策略，保证微电网的经济可靠运行]。因此，研究微电网的运行模式以及转换方式具有重要的意义。今年来，微电网能量管理系统成为研究热点之一，也有诸多研究成果。文献：王成山,武震,李鹏.微电网关键技术研究[J].电工技术学报,2014,29(2):1-12.,研究岛屿上离网MG系统的经济优化问题，结合储能装置的约束条件，建立综合考虑了各种运行维护和环境成本的优化模型。文献：田泼.交直流混合微电网建模与变流器控制技术研究[D].济南:山东大学,2014.中的EMS有维持微电网内部电压频率稳定和优化微电网内各DG的输出两种功能。文献王成山,洪博文,郭力,等.冷热电联供微电网优化调度通用建模方法[J].中国电机工程学报中针对冷热电联供的微电网建立通用模型，考虑电的一系列约束条件和烟气以及蒸汽的约束条件，优化系统运行。文献王成山,洪博文,郭力.不同场景下的光蓄微电网调度策略[J].电网技术研究微电网在不同状态下的模型与各种约束条件，设计了两种微电网优化运行策略，一种是计及储能装置在运行过程中的折旧费用来优化计算，另一种是不计及储能装置在运行过程中的折旧费用来优化计算，得到两种不同的优化运行方法。文献洪博文,郭力,王成山,等.微电网多目标动态优化调度模型与方法[J].电力自动化设备建立了计及环境目标与经济目标两种目标的优化调度模型，综合考虑环境成本与微电网运行成本，采用遗传算法对其进行计算，得到其优化调度方案。文献张野,郭力,贾宏杰,等.基于平滑控制的混合储能系统能量管理方法[J].电力系统自动化提出了针对混合储能装置的能量管理策略，分别对功率密度高的超级电容与能量密度大的蓄电池进行控制，介绍SC的端电压预先控制策略，并采用仿真平台对以上控制方法策略进行仿真验证。文献郝雨辰,窦晓波,吴在军,等.微电网分层分布式能量优化管理[J].电力自动化设备建立了计及柴油发电机组和需求侧负荷的优化模型，并通过雨流计数法来精确得出微电网中储能装置的运维成本，根据短期负荷预测与超短期负荷预测技术来制定并调整日前与日内能量管理策略，使微电网中各单元处于最优运行状态。针对已有研究对象均为交流微电网或直流微电网，对交直流混合微电网这类新型微电网的运行模式的研究较少。因此，需要一种交直流混合微电网运行模式转换方法。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题，提供一种交直流混合微电网运行模式转换方法。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的:一种交直流混合微电网运行模块转换方法，所述交直流混合微电网包括交流微电网和直流微电网，所述交流微电网和直流微电网通过交直流互联换流器PCS连接，所述交流微电网包括交流母线、光伏阵列PV、储能装置和交流侧负荷，所述光伏阵列、储能装置和负荷均连接所述交流母线；所述交流微电网通过PCC切换其并网运行模式或离网运行模式；当PCC闭合时，交直流互联换流器PCS运行于恒压控制模式，所述交流侧并网运行模式包括第一交流运行模式，当PCC断开时，交直流互联换流器PCS切换至PQ控制模式，所述交流侧离网运行模式包括第二一交流运行模式、第二二交流运行模式和第二三交流运行模式；所述第一交流运行模式为全部光伏阵列PV均以MPPT模式运行，储能装置待机或充放电，交流侧负荷全部投入使用；所述第二一交流运行模式为储能装置以V/f模式运行，全部光伏阵列PV均以MPPT模式运行，交流侧负荷全部投入使用；所述第二二交流运行模式为储能装置以V/f模式运行，切除部分光伏阵列PV，其余光伏阵列PV以MPPT模式运行，维持交流微电网的频率和电压，交流侧负荷全部投入使用；所述第二三交流运行模式为储能装置先以最大功率输出，所述交直流互联换流器PCS增加向交流微电网输入的电能或切除部分所述交流侧负荷，直至储能装置恢复V/f控制模式，全部光伏阵列PV均以MPPT模式运行；当PCC闭合时，所述交流微电网以第一交流运行模式运行；当PCC断开时，所述交流微电网从第一交流运行模式切换至第二一交流运行模式；当PPV+PPCS-Pbch-max>＝Pload时，所述交流微电网从第二一交流运行模式切换至第二二交流运行模式；当PPV+PPCS-Pbch-max<Pload时，所述交流微电网从第二二交流运行模式切换至第二一交流运行模式；当PPV+PPCS+Pbdi-max<Pload时，所述交流微电网从第二一交流运行模式切换至第二三交流运行模式；当PPV+PPCS+Pbdi-max>Pload时，所述交流微电网从第二三交流运行模式切换至第二一交流运行模式；式中，PPV为光伏阵列PV输出的功率，PPCS为交直流互联换流器PCS流入微电网交流侧的功率，Pbch-max为储能装置的最大充电功率，Pbdi-max为储能装置最大的放电功率，Pload为交流侧负荷消耗的功率；所述直流微电网包括直流母线、第二光伏阵列PV、第二储能装置和直流侧负荷，所述第二光伏阵列PV、第二储能装置和直流侧负荷均连接所述直流母线；当PCC闭合且交直流互联换流器PCS采用恒压控制模式时，所述直流微电网的运行模式包括第一直流运行模式；当交直流互联换流器PCS采用PQ控制模式或待机时，所述直流微电网的运行模式包括第二一直流运行模式、第二二直流运行模式和第二三直流运行模式；所述第一直流运行模式为利用交直流互联换流器PCS维持直流母线电压在第一电压，全部第二光伏阵列PV均以MPPT模式运行，第二储能装置进行充放电控制，直流侧负荷全部投入使用；所述第二一直流运行模式为利用第二储能装置维持直流母线电压在第二电压，全部第二光伏阵列PV均以MPPT模式运行，交直流互联换流器PCS进行充放电控制，直流侧负荷全部投入使用；所述第二二直流运行模式为第二储能装置运行于最大功率充电或满充待机状态，切除部分第二光伏阵列PV，其余第二光伏阵列PV以MPPT模式运行，使第二储能装置运行于恒压控制模式以维持直流母线电压，直流侧负荷全部投入使用；所述第二三直流运行模式为切除部分直流侧负荷使第二储能装置的放电功率小于其最大放电功率直至第二储能装置运行于恒压模式，全部第二光伏阵列PV均以MPPT模式运行；当PPV2-PPCS2-Pbch-max2>＝Pload2时从第二一直流运行模式切换至第二二直流运行模式；当PPV2-PPCS2-Pbch-max2<Pload2时从第二二直流运行模式切换至第二一直流运行模式；当PPV2-PPCS2+Pbdi-max2<Pload2时从第二一直流运行模式切换至第二三直流运行模式；当PPV2-PPCS2+Pbdi-max2>本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交直流混合微电网运行模块转换方法，其特征在于，所述交直流混合微电网包括交流微电网和直流微电网，所述交流微电网和直流微电网通过交直流互联换流器PCS连接，所述交流微电网包括交流母线、光伏阵列PV、储能装置和交流侧负荷，所述光伏阵列、储能装置和负荷均连接所述交流母线；所述交流微电网通过PCC切换其并网运行模式或离网运行模式；当PCC闭合时，交直流互联换流器PCS运行于恒压控制模式，所述交流侧并网运行模式包括第一交流运行模式，当PCC断开时，交直流互联换流器PCS切换至PQ控制模式，所述交流侧离网运行模式包括第二一交流运行模式、第二二交流运行模式和第二三交流运行模式；所述第一交流运行模式为全部光伏阵列PV均以MPPT模式运行，储能装置待机或充放电，交流侧负荷全部投入使用；所述第二一交流运行模式为储能装置以V/f模式运行，全部光伏阵列PV均以MPPT模式运行，交流侧负荷全部投入使用；所述第二二交流运行模式为储能装置以V/f模式运行，切除部分光伏阵列PV，其余光伏阵列PV以MPPT模式运行，维持交流微电网的频率和电压，交流侧负荷全部投入使用；所述第二三交流运行模式为储能装置先以最大功率输出，所述交直流互联换流器PCS增加向交流微电网输入的电能或切除部分所述交流侧负荷，直至储能装置恢复V/f控制模式，全部光伏阵列PV均以MPPT模式运行；当PCC闭合时，所述交流微电网以第一交流运行模式运行；当PCC断开时，所述交流微电网从第一交流运行模式切换至第二一交流运行模式；当PPV+PPCS‑Pbch‑max>＝Pload时，所述交流微电网从第二一交流运行模式切换至第二二交流运行模式；当PPV+PPCS‑Pbch‑max<Pload时，所述交流微电网从第二二交流运行模式切换至第二一交流运行模式；当PPV+PPCS+Pbdi‑max<Pload时，所述交流微电网从第二一交流运行模式切换至第二三交流运行模式；当PPV+PPCS+Pbdi‑max>Pload时，所述交流微电网从第二三交流运行模式切换至第二一交流运行模式；式中，PPV为光伏阵列PV输出的功率，PPCS为交直流互联换流器PCS流入微电网交流侧的功率，Pbch‑max为储能装置的最大充电功率，Pbdi‑max为储能装置最大的放电功率，Pload为交流侧负荷消耗的功率；所述直流微电网包括直流母线、第二光伏阵列PV、第二储能装置和直流侧负荷，所述第二光伏阵列PV、第二储能装置和直流侧负荷均连接所述直流母线；当PCC闭合且交直流互联换流器PCS采用恒压控制模式时，所述直流微电网的运行模式包括第一直流运行模式；当交直流互联换流器PCS采用PQ控制模式或待机时，所述直流微电网的运行模式包括第二一直流运行模式、第二二直流运行模式和第二三直流运行模式；所述第一直流运行模式为利用交直流互联换流器PCS维持直流母线电压在第一电压，全部第二光伏阵列PV均以MPPT模式运行，第二储能装置进行充放电控制，直流侧负荷全部投入使用；所述第二一直流运行模式为利用第二储能装置维持直流母线电压在第二电压，全部第二光伏阵列PV均以MPPT模式运行，交直流互联换流器PCS进行充放电控制，直流侧负荷全部投入使用；所述第二二直流运行模式为第二储能装置运行于最大功率充电或满充待机状态，切除部分第二光伏阵列PV，其余第二光伏阵列PV以MPPT模式运行，使第二储能装置运行于恒压控制模式以维持直流母线电压，直流侧负荷全部投入使用；所述第二三直流运行模式为切除部分直流侧负荷使第二储能装置的放电功率小于其最大放电功率直至第二储能装置运行于恒压模式，全部第二光伏阵列PV均以MPPT模式运行；当PPV2‑PPCS2‑Pbch‑max2>＝Pload2时从第二一直流运行模式切换至第二二直流运行模式；当PPV2‑PPCS2‑Pbch‑max2<Pload2时从第二二直流运行模式切换至第二一直流运行模式；当PPV2‑PPCS2+Pbdi‑max2<Pload2时从第二一直流运行模式切换至第二三直流运行模式；当PPV2‑PPCS2+Pbdi‑max2>Pload2时从第二三直流运行模式切换至第二一直流运行模式；式中，PPV2为微电网直流侧光伏的输出功率，PPCS2为交直流互联换流器PCS输入直流母线的功率，Pbch‑max2为第二储能装置允许的最大的充电功率，Pload2为直流侧负荷的功率，Pbdi‑max2为第二储能装置的最大的放电功率。...

【技术特征摘要】
1.一种交直流混合微电网运行模块转换方法，其特征在于，所述交直流混合微电网包括交流微电网和直流微电网，所述交流微电网和直流微电网通过交直流互联换流器PCS连接，所述交流微电网包括交流母线、光伏阵列PV、储能装置和交流侧负荷，所述光伏阵列、储能装置和负荷均连接所述交流母线；所述交流微电网通过PCC切换其并网运行模式或离网运行模式；当PCC闭合时，交直流互联换流器PCS运行于恒压控制模式，所述交流侧并网运行模式包括第一交流运行模式，当PCC断开时，交直流互联换流器PCS切换至PQ控制模式，所述交流侧离网运行模式包括第二一交流运行模式、第二二交流运行模式和第二三交流运行模式；所述第一交流运行模式为全部光伏阵列PV均以MPPT模式运行，储能装置待机或充放电，交流侧负荷全部投入使用；所述第二一交流运行模式为储能装置以V/f模式运行，全部光伏阵列PV均以MPPT模式运行，交流侧负荷全部投入使用；所述第二二交流运行模式为储能装置以V/f模式运行，切除部分光伏阵列PV，其余光伏阵列PV以MPPT模式运行，维持交流微电网的频率和电压，交流侧负荷全部投入使用；所述第二三交流运行模式为储能装置先以最大功率输出，所述交直流互联换流器PCS增加向交流微电网输入的电能或切除部分所述交流侧负荷，直至储能装置恢复V/f控制模式，全部光伏阵列PV均以MPPT模式运行；当PCC闭合时，所述交流微电网以第一交流运行模式运行；当PCC断开时，所述交流微电网从第一交流运行模式切换至第二一交流运行模式；当PPV+PPCS-Pbch-max&gt;＝Pload时，所述交流微电网从第二一交流运行模式切换至第二二交流运行模式；当PPV+PPCS-Pbch-max&lt;Pload时，所述交流微电网从第二二交流运行模式切换至第二一交流运行模式；当PPV+PPCS+Pbdi-max&lt;Pload时，所述交流微电网从第二一交流运行模式切换至第二三交流运行模式；当PPV+PPCS+Pbdi-max&gt;Pload时，所述交流微电网从第二三交流运行模式切换至第二一交流运行模式；式中，PPV为光伏阵列PV输出的功率，PPCS为交直流互联换流器PCS流入微电网交流侧的功率，Pbch-max为储能装置的最大充电功率，Pbdi-max为储能装置最大的放电功率，Pload为交流侧负荷消耗的功率；所述直流微电网包括直流母线、第二光伏阵列PV、第二储能装置和直流侧负荷，所述第二光伏阵列PV、第二储能装置和直流侧负荷均连接所述直流母线；当PCC闭合且交直流互联换流器PCS采用恒压控制模式时，所述直流微电网的运行模式包括第一直流运行模式；当交直流互联换流器PCS采用PQ控制模式或待机时，所述直流微电网的运行模式包括第二一直流运行模式、第二二直流运行模式和第二三直流运行模式；所述第一直流运行模式为利用交直流互联换流器PCS维持直流母线电压在第一电压，全部第二光伏阵列PV均以MPPT模式运行，第二储能装置进行充放电控制，直流侧负荷全部投入使用；所述第二一直流运行模式为利用第二储能装置维持直流母线电压在第二电压，全部第二光伏阵列PV均以MPPT模式运行，交直流互联换流器PCS进行充放电控制，直流侧负荷全部投入使用；所述第二二直流运行模式为第二储能装置运行于最大功率充电或满充待机状态，切除部分第二光伏阵列PV，其余第二光伏阵列PV以MPPT模式运行，使第二储能装置运行于恒压控制模式以维持直流母线电压，直流侧负荷全部投入使用；所述第二三直流运行模式为切除部分直流侧负荷使第二储能装置的放电功率小于其最大放电功率直至第二储能装置运行于恒压模式，全部第二光伏阵列PV均以MPPT模式运行；当PPV2-PPCS2-Pbch-max2&gt;＝Pload2时从第二一直流运行模式切换至第二二直流运行模式；当PPV2-PPCS2-Pbch-max2&lt;Pload2时从第二二直流运行模式切换至第二一直流运行模式；当PPV2-PPCS2+Pbdi-max2&lt;Pload2时从第二一直流运行模式切换至第二三直流运行模式；当PPV2-PPCS2+Pbdi-max2&gt;Pload2时从第二三直流运行模式切换至第二一直流运行模式；式中，PPV2为微电网直流侧光伏的输出功率，PPCS2为交直流互联换流器PCS输入直流母线的功率，Pbch-max2为第二储能装置允许的最大的充电功率，Pload2为直流侧负荷的功率，Pbdi-max2为第二储能装置的最大的放电功率。2.如权利要求1所述的交直流混合微电网运行模块转换方法，其特征在于，所述储能装置包括蓄电池和超级电容。3.如权利要求1所述的交直流混合微电网运...

【专利技术属性】
技术研发人员：史林军，张万阔，吴峰，法拉第尔，魏薇，朱城澍，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32