一种混合型柔性合环装置及光储共享接口控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种混合型柔性合环装置及光储共享接口控制方法，包括两台电压源型变换器、交流断路器和直流开关，两台电压源型变换器的交流侧分别通过交流断路器连接两个不同的交流系统，两台电压源型变换器的交流侧之间还跨接有隔离开关；电压源型变换器的直流侧包括两个电容以及五个开关，两台电压源型变换器作为光伏系统和储能系统的交流接口变换设备的同时补偿交流电网功率。本发明专利技术采用一套设备共享接口完成对多个分布式能源的及时且精准的控制，可满足不同应用场景下，光伏与配电变压器、光伏与储能、储能与配电变压器以及配电变压器之间的功率、能量交互需求，有效降低了接口变换器的投入成本，提升了系统整体的运行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种混合型柔性合环装置及光储共享接口控制方法
本专利技术涉及一种分布式能源并网控制技术，尤其涉及一种混合型柔性合环装置及光储共享接口控制方法。
技术介绍
近年来，光伏、储能在中低压配网中的增长速度较快。光伏是清洁可再生能源，是缓解配网负荷快速增长带来的供电短缺的重要手段。储能是配网能量管理的重要手段，利用储能的可有效管理因分布式光伏出力的波动性引起的配网潮流、电压的频繁波动；具备削峰填谷的功能，抑制负荷高峰期引起的配网功率阻塞现象，优化配网的潮流，实现配网能量的优化调度，提升了配网运行的经济性、可靠性。光伏、储能接入配网需要经过DC-AC接口变换器。而光伏的工作特性为白天工作，夜间退出运行；储能仅在用电低谷期充电，在用电峰值期放电。由此可见，储能和光伏正常运行时均具有相当长的时段处于不运行状态，影响了设备的利用小时数，降低了设备的投入的性价比。为此，有研究者提出了光伏型无功补偿器，光伏在夜间作为无功补偿器；但夜间处于用电低谷期，配网对无功补偿的需求并不大。同时，光伏、储能系统的并网控制通常采用各个系统独立中心分别控制的方式，通过设置更高级别的控制中心来协调多种分布式能源的电力，造成电力设备的浪费，控制效率低且涉及到一些预估数据使控制效果不尽人意。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提出一种混合型柔性合环装置及光储共享接口控制方法，能够提升光伏、储能接口变换设备利用小时数，降低设备体积及投入成本，综合提升了设备的运行效率。技术方案：本专利技术所采用的技术方案是一种混合型柔性合环装置，该装置包括两台电压源型变换器、交流断路器和直流开关，两台电压源型变换器的交流侧分别通过交流断路器连接两个不同的交流系统，两台电压源型变换器的交流侧之间还跨接有隔离开关；电压源型变换器的直流侧包括两个电容以及五个开关，两个电容分别跨接在两个电压源型变换器的直流端，所述两个电容的正极之间设第一开关，第一电容正极与光伏汇集母线之间设第二开关，第二电容正极与光伏汇集母线之间设第三开关，第一电容正极与储能正极间设第四开关，第二电容正极与储能正极设第五开关；储能负极与第二电容负极相连；两台电压源型变换器作为光伏系统和储能系统的交流接口变换设备的同时补偿交流电网功率。本专利技术还提出一种应用于上述混合型柔性合环装置的光储共享接口控制方法，通过所述混合型柔性合环装置内部的电压源型变换器自带控制器控制所述两台电压源型变换器、交流断路器和直流开关，完成光伏系统与交流系统之间、光伏系统与储能系统之间、储能系统与交流系统之间、三个系统之间的能量交互。所述的光伏系统与交流系统之间的能量交互包括光伏系统发电并网且储能系统不工作，包括以下控制内容：第二开关和第三开关接通，第四开关和第五开关断开，第一开关接通；隔离开关断开，两个交流断路器均接通；其中一台电压源型变换器采用MPPT算法实现光伏系统的最大功率输出，另一台电压源型变换器工作在PQ控制模式，在MPPT控制周期内输出有功功率不变。所述的三个系统之间的能量交互包括光伏系统发电并网且交流系统给储能系统充电，包括以下控制内容：第三开关和第四开关接通，第二开关和第五开关断开，第一开关断开；隔离开关断开，两个交流断路器均接通；其中用于光伏电力上网的电压源型变换器采用MPPT算法实现光伏系统的最大功率输出。所述的三个系统之间的能量交互包括光伏系统发电且交流系统给储能系统充电，包括以下控制内容：第三开关和第四开关断开，第二开关和第五开关接通，第一开关断开；隔离开关断开，两个交流断路器均接通；其中用于光伏电力上网的电压源型变换器采用MPPT算法实现光伏系统的最大功率输出。所述的三个系统之间的能量交互包括光伏系统发电且储能系统放电，包括以下控制内容：第三开关和第四开关接通，第二开关和第五开关断开，第一开关断开；交流侧开关状态：隔离开关断开，两个交流断路器均接通；其中用于光伏电力上网的电压源型变换器采用MPPT算法实现光伏系统的最大功率输出。所述的光伏系统与储能系统之间的能量交互包括交流系统之一故障时光伏系统为储能系统充电，包括以下控制内容：第三开关和第四开关接通，第二开关和第五开关断开，第一开关断开；隔离开关接通，故障的交流系统侧的交流断路器断开，另一交流断路器接通。所述的光伏系统与储能系统之间的能量交互包括两个交流系统均故障时光伏系统为储能系统充电，包括以下控制内容：第一开关、第二开关和第五开关断开，第三开关和第四开关接通；隔离开关接通，两个故障交流系统侧的交流断路器均断开；两台电压源型变换器均保持闭锁状态。所述的储能系统与交流系统之间的能量交互包括储能系统充放电且光伏系统不工作，包括以下控制内容：第四开关和第五开关接通，第二开关和第三开关断开；第一开关接通；隔离开关断开，两个交流断路器均接通。有益效果：相比于现有技术，本专利技术提出的混合型柔性合环装置及光储共享接口控制方法，采用一套设备共享接口完成对多个分布式能源的及时且精准的控制，可满足不同应用场景下，光伏与配电变压器、光伏与储能、储能与配电变压器以及配电变压器之间的功率、能量交互需求，有效降低了接口变换器的投入成本，提升了系统整体的运行效率。附图说明图1是本专利技术所述的混合型柔性合环装置结构示意图；图2是本专利技术所述的混合型柔性合环装置在运行模式1下的电路图；图3是本专利技术所述的混合型柔性合环装置在运行模式2下的电路图；图4是本专利技术所述的混合型柔性合环装置在运行模式2下两个交流系统输出功率存在严重不均衡情形时的电路图；图5是本专利技术所述的混合型柔性合环装置在运行模式3下某一交流系统故障时的电路图；图6是本专利技术所述的混合型柔性合环装置在运行模式3下两个交流系统均故障时的电路图；图7是本专利技术所述的混合型柔性合环装置在运行模式4下的电路图；图8是本专利技术所述的混合型柔性合环装置在运行模式5下的电路图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。本专利技术所述的混合型柔性合环装置，包括接口变换设备、交流机械开关和直流机械开关，该装置结构示意图如图1所示。混合柔性合环装置包括两台电压源型变换器(VoltageSourceConverter，VSC)，两台电压源型变换器VSC1、VSC2分别连接两个不同的交流系统，两台电压源型变换器作为光伏、储能的交流接口变换设备。交流输出侧由两台交流断路器、一台机械隔离开关组成，两台交流断路器AK1、AK2分别接入两台电压源型变换器VSC1、VSC2的输出侧，机械隔离开关GL两端分别跨接到两台电压源型变换器VSC1、VSC2的输出侧。直流侧包含两电容：第一电容C1、第二电容C2，以及五个开关：第一开关DC0、第二开关DP1、第三开关DP2、第四开关DS1和第五开关DS2。其中第一开关DC0连接在第一电容C1、第二电容C2正极之间，第二开关DP1连接第一电容C1正极与光伏汇集母线，第三开关DP2连接第二电容C2正极与光伏汇集母线，第四开关DS1连接第一电容C1正极与储能正极，第五本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合型柔性合环装置，其特征在于，该装置包括两台电压源型变换器、交流断路器和直流开关，两台电压源型变换器的交流侧分别通过交流断路器连接两个不同的交流系统，两台电压源型变换器的交流侧之间还跨接有隔离开关GL；电压源型变换器的直流侧包括两个电容以及五个开关，两个电容分别跨接在两个电压源型变换器的直流端，所述两个电容的正极之间设第一开关DC0，第一电容C1正极与光伏汇集母线之间设第二开关DP1，第二电容C2正极与光伏汇集母线之间设第三开关DP2，第一电容C1正极与储能正极间设第四开关DS1，第二电容C2正极与储能正极设第五开关DS2；储能负极与第二电容C2负极相连；两台电压源型变换器作为光伏系统和储能系统的交流接口变换设备的同时补偿交流电网功率。/n

【技术特征摘要】
1.一种混合型柔性合环装置，其特征在于，该装置包括两台电压源型变换器、交流断路器和直流开关，两台电压源型变换器的交流侧分别通过交流断路器连接两个不同的交流系统，两台电压源型变换器的交流侧之间还跨接有隔离开关GL；电压源型变换器的直流侧包括两个电容以及五个开关，两个电容分别跨接在两个电压源型变换器的直流端，所述两个电容的正极之间设第一开关DC0，第一电容C1正极与光伏汇集母线之间设第二开关DP1，第二电容C2正极与光伏汇集母线之间设第三开关DP2，第一电容C1正极与储能正极间设第四开关DS1，第二电容C2正极与储能正极设第五开关DS2；储能负极与第二电容C2负极相连；两台电压源型变换器作为光伏系统和储能系统的交流接口变换设备的同时补偿交流电网功率。


2.一种应用于权利要求1所述的混合型柔性合环装置的光储共享接口控制方法，其特征在于：通过所述混合型柔性合环装置内部的电压源型变换器自带控制器控制所述两台电压源型变换器、交流断路器和直流开关，实现光伏系统与交流系统之间、光伏系统与储能系统之间、储能系统与交流系统之间、三个系统之间的能量交互。


3.根据权利要求2所述的光储共享接口控制方法，其特征在于：所述的光伏系统与交流系统之间的能量交互包括光伏系统发电并网且储能系统不工作，包括以下控制内容：第二开关DP1和第三开关DP2接通，第四开关DS1和第五开关DS2断开，第一开关DC0接通；隔离开关GL断开，两个交流断路器均接通；其中一台电压源型变换器采用MPPT算法实现光伏系统的最大功率输出，另一台电压源型变换器工作在PQ控制模式，在MPPT控制周期内输出有功功率不变。


4.根据权利要求2所述的光储共享接口控制方法，其特征在于：所述的三个系统之间的能量交互包括光伏系统发电并网且交流系统给储能系统充电，包括以下控制内容：第三开关DP2和第四开关DS1接通，第二开关DP1和第五开关DS2断开，第一开关DC0断开；隔离开关GL断开，两个交流断路器均接通；其中用于光伏电力上网的电压源型变换器采用MPPT算法实现光伏系统的最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛雪峰，杨景刚，袁栋，袁宇波，程力涵，史明明，袁晓冬，刘瑞煌，张宸宇，姜云龙，司鑫尧，苏伟，肖小龙，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32