微电网及其控制方法技术

本公开提供一种微电网及其控制方法。所述微电网包括：储能系统；以及控制器，被配置为：响应于储能系统的直流电压超过上限阈值电压，控制所述储能系统执行直流恒压充电，响应于储能系统的直流电压低于下限阈值电压，控制所述储能系统执行直流恒压放电。储能系统执行直流恒压放电。储能系统执行直流恒压放电。

【技术实现步骤摘要】
微电网及其控制方法


[0001]本公开涉及微电网领域，具体地涉及一种微电网储能系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]具有风力发电系统、光伏发电系统、储能系统和负荷的微电网可工作在并网模式和孤岛模式下，并且需能够实现并网模式和孤岛模式的无缝切换。微电网储能虚拟同步机的直流侧连接到储能电池并且交流侧连接到微电网母线，能够实现对微电网的电压和频率支撑。
[0003]当微电网处于孤岛或离网状态时，一般通过多个微电网储能系统并机提供电压和频率的支撑。在微电网储能系统中，储能变流器的直流侧连接到储能电池并且交流侧连接到微电网，以实现对微电网的电压和频率支撑。当风力发电系统和光伏发电系统的功率大于负荷功率时，储能电池处于充电状态；当风力发电系统和光伏发电系统的功率小于负荷功率时，储能电池处于放电状态。多个储能系统并机运行时，功率按照微电网储能变流器的下垂系数来分配，由于多个储能的SOC并不相同，SOC较高的电池最先接近充满状态，SOC较低的电池最先接近最低电池电压，如果继续按照虚拟同步机的下垂系数来分配功率，储能电池会出现电压过高或过低的跳闸或者停机情况。目前的技术方案可采取储能系统停机措施，但对储能电池利用效率低且储能变流器重新启动时功率响应滞后；或通过上层控制系统调度微电网系统中的发电功率或放电功率来停止对储能电池充电或放电，但对储能电池利用效率低且牺牲发电或负荷功率，微电网系统自主运行能力降低。
[0004]当微电网处于并网状态时，储能系统一般采用恒功率控制。目前的微电网储能虚拟同步机采用交流电压和频率控制模式而不对直流电压进行控制，由于电池的自身特性致使充电/放电电压存在限制，这种方式虽然可工作在并网模式和孤岛模式并且可实现无缝切换，但不能实现对电池的恒压充电/放电控制。微电网储能虚拟同步机还可采用切换电压电流双环控制的运行模式，在孤岛运行时采用交流电压锁相跟踪控制模式，而在并网运行时切换到直流电压控制模式，但对电网电压和频率无支撑作用，不能实现无缝切换。
[0005]此外，当微电网处于并网状态时，储能系统的恒功率控制下电池自身特性还存在充电/放电电流限制。当电池电压较低时，恒功率可能导致电池电流超出峰值充电/放电电流限制，进而导致电池跳闸或损坏。目前，微电网储能虚拟同步机可采用交流电压和频率控制模式，可工作在并网模式和离网模式下并且可实现无缝切换，但不能实现对直流电流进行控制；微电网储能虚拟同步机也可采用切换电压电流双环控制的运行模式，在孤岛运行时采用交流电压控制模式，而在并网运行时采用交流电压锁相跟踪且直流电流限流控制模式，但对电网电压和频率无支撑作用，不能实现实现无缝切换。

技术实现思路

[0006]本公开提供一种微电网储能虚拟同步机离网运行恒压控制方法，解决微电网孤岛运行时储能系统不停机，能最大限度的利用储能电池，并且减少上层控制系统的干预和调
度，自主运行能力更强。
[0007]本公开提供一种微电网储能虚拟同步机并网运行恒压控制方法，对微电网交流电压和频率进行控制，对微电网在并网模式和孤岛模式下都具有支撑作用，不改变电压环电流环的控制方式，同时在并网模式下实现对储能电池的恒压充电/放电控制，并且在并网/离网切换过程中不需要模式的切换。
[0008]本公开提供一种微电网储能虚拟同步机并网运行限流控制方法，对微电网交流电压和频率进行控制，对微电网在并网模式和孤岛模式下都具有支撑作用，同时在并网模式下储能电池直流电流达到充电/放电峰值电流时，能限流运行。并且在并网/离网切换过程中不需要电压/电流环控制模式的切换。
[0009]本公开的一方面提供一种微电网，所述微电网包括：储能系统；以及控制器，被配置为：响应于储能系统的直流电压超过上限阈值电压，控制所述储能系统执行直流恒压充电，响应于储能系统的直流电压低于下限阈值电压，控制所述储能系统执行直流恒压放电。
[0010]在微电网处于孤岛模式并且所述微电网包括多个储能系统的情况下，所述控制器还被配置为：当储能系统的直流电压在上限阈值电压与下限阈值电压之间的范围内时，根据下垂系数分配储能系统的功率，响应于多个储能系统中的至少一个储能系统的直流电压超过上限阈值电压，通过调节所述至少一个储能系统的电压相位来执行直流恒压充电，并且响应于多个储能系统中的至少一个储能系统的直流电压低于下限阈值电压，通过调节所述至少一个储能系统的电压相位来执行直流恒压放电。
[0011]在微电网处于并网模式的情况下，所述控制器还被配置为：当储能系统的直流电压与上限阈值电压或下限阈值电压之间的偏差超过基准功率限制时，根据储能系统的基准功率限制储能系统的功率，响应于储能系统的直流电压与上限阈值电压之间的偏差小于基准功率限制，通过调节储能系统的电压相位来控制所述储能系统执行直流恒压充电，并且响应于储能系统的直流电压与下限阈值电压之间的偏差小于基准功率限制，通过调节储能系统的电压相位来控制所述储能系统执行直流恒压放电。
[0012]所述基准功率由储能系统的充电限制电流或放电限制电流与储能系统的直流电压的乘积确定，其中，所述充电限制电流或放电限制电流是恒定的，所述直流电压根据储能系统的荷电状态改变。
[0013]所述控制器通过虚拟同步机控制策略或下垂控制策略调节微电网的运行。
[0014]本公开的一方面提供一种微电网，所述微电网包括：储能系统；以及控制器，被配置为：根据储能系统的基准功率限制储能系统的功率，其中，所述基准功率由储能系统的充电限制电流或放电限制电流与储能系统的直流电压的乘积确定，其中，所述充电限制电流或放电限制电流是恒定的，所述直流电压根据储能系统的荷电状态改变。
[0015]本公开的一方面提供一种微电网的控制方法，所述控制方法包括：响应于微电网的储能系统的直流电压超过上限阈值电压，控制所述储能系统执行直流恒压充电，响应于储能系统的直流电压低于下限阈值电压，控制所述储能系统执行直流恒压放电。
[0016]在微电网处于孤岛模式并且所述微电网包括多个储能系统的情况下，所述控制方法还包括：当储能系统的直流电压在上限阈值电压与下限阈值电压之间的范围内时，根据下垂系数分配储能系统的功率，响应于多个储能系统中的至少一个储能系统的直流电压超过上限阈值电压，通过调节所述至少一个储能系统的电压相位来执行直流恒压充电，并且
响应于多个储能系统中的至少一个储能系统的直流电压低于下限阈值电压，通过调节所述至少一个储能系统的电压相位来执行直流恒压放电。
[0017]在微电网处于并网模式的情况下，所述控制方法还包括：当储能系统的直流电压与上限阈值电压或下限阈值电压之间的偏差超过基准功率限制时，根据储能系统的基准功率限制储能系统的功率，响应于储能系统的直流电压与上限阈值电压之间的偏差小于基准功率限制，通过调节储能系统的电压相位来控制所述储能系统执行直流恒压充电，并且响应于储能系统的直流电压与下限阈值电压之间的偏差小于基准功率限制，通过调节储能系统的电压相位来控制所述储能系统执行直流恒压放电。
[0018]所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微电网，其特征在于，所述微电网包括：储能系统；以及控制器，被配置为：响应于储能系统的直流电压超过上限阈值电压，控制所述储能系统执行直流恒压充电，响应于储能系统的直流电压低于下限阈值电压，控制所述储能系统执行直流恒压放电。2.根据权利要求1所述的微电网，其中，在微电网处于孤岛模式并且所述微电网包括多个储能系统的情况下，所述控制器还被配置为：当储能系统的直流电压在上限阈值电压与下限阈值电压之间的范围内时，根据下垂系数分配储能系统的功率；响应于多个储能系统中的至少一个储能系统的直流电压超过上限阈值电压，通过调节所述至少一个储能系统的电压相位来执行直流恒压充电；并且响应于多个储能系统中的至少一个储能系统的直流电压低于下限阈值电压，通过调节所述至少一个储能系统的电压相位来执行直流恒压放电。3.根据权利要求1所述的微电网，其中，在微电网处于并网模式的情况下，所述控制器还被配置为：当储能系统的直流电压与上限阈值电压或下限阈值电压之间的偏差超过基准功率限制时，根据储能系统的基准功率限制储能系统的功率，响应于储能系统的直流电压与上限阈值电压之间的偏差小于基准功率限制，通过调节储能系统的电压相位来控制所述储能系统执行直流恒压充电，并且响应于储能系统的直流电压与下限阈值电压之间的偏差小于基准功率限制，通过调节储能系统的电压相位来控制所述储能系统执行直流恒压放电。4.根据权利要求3所述的微电网，其中，所述基准功率由储能系统的充电限制电流或放电限制电流与储能系统的直流电压的乘积确定，其中，所述充电限制电流或放电限制电流是恒定的，所述直流电压根据储能系统的荷电状态改变。5.根据权利要求1
‑
4中的任意一项所述的微电网，其中，所述控制器通过虚拟同步机控制策略或下垂控制策略调节微电网的运行。6.一种微电网，其特征在于，所述微电网包括：储能系统；以及控制器，被配置为：根据储能系统的基准功率限制储能系统的功率，其中，所述基准功率由储能系统的充电限制电流或放电限制电流与储能系统的直流电压的乘积确定，其中，所述充电限制电流或放电限制电流是恒定的，所述直流电压根据储能系统的荷电状态改变。7.一种微电网的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：响应于微电网的储能系统的直流电压超过上限阈值电压，控制所述储能系统执行直流恒压充电，响应于储能系统的直流电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：石志学，张卫，郑德化，
申请(专利权)人：北京天诚同创电气有限公司，
类型：发明
国别省市：