发明专利｜一种基于下垂控制的可调度型风光柴储独立微网的控制方法

摘要：本发明涉及一种基于下垂控制的可调度型风光柴储独立微网的控制方法，所述独立微网包括直流供电系统和交流供电系统，所述控制方法为直流供电系统的协调控制主要依靠本地协调控制器的能量管理和底层设备DC/DC变换器的控制共同完成;交流供电系统采用下垂控制共同参与调节孤岛微网系统的电压和频率。该方法能够有效稳定共直流母线电压的大小的准确性，能够实现各电源之间无通讯控制，实现对频率和电压的控制;并为独立微电网控制提供依据。可广泛应用于独立微网控制的控制。

图1为本发明的风光柴储混合微网的拓扑结构图;

背景技术

能源问题越来越引起国际上的重视，随着传统能源数量上的逐渐减少和其对的环境污染日益加重，利用可再生能源进行发电的分布式发电技术(Distributed Generation,DG)越来越受到世界各国的广泛关注。分布式能源的输电损耗很小，可以显著降低对大电网的依赖性，并且能够满足区域内用户多种用电的需求，弥补了由大型电厂、多层电网及供热锅炉、户用空调组成的传统的城市能源体系的不足。

微电网技术是实现分布式发电大规模应用和电网智能化的关键技术之一。它是指将分布式电源(DG)、储能装置、负荷和控制保护装置组织起来形成一个微型网络为本区域的当地负荷提供冷、热和电。微电网可运行于联网与孤岛两种模式。联网运行时，微网通过公共连接点(PCC)与大电网(一般为配电网)相连接。接入配电网的微电网母线电压等级有400V、10kV或更高。当主电网中发生故障或电能质量低于微网内负荷要求时，微电网迅速与主电网解列，独立向其内部重要负荷供电;而当主电网故障消失完全恢复正常后，微网还可以通过并网控制再次与主电网连接，重新进入并网运行。微网中的分布式电源有很多种形式，如：微型燃气轮机、燃料电池、光伏发电系统、小风力发电系统、蓄电池和高速飞轮储能装置等。微网中分布式电源的接口方式主要为同步发电机接口、逆变器接口及异步发电机接口三类，采用同步发电机接口的分布式电源主要包括各种小型水利发电机和柴油发电机等，采用逆变器接口的分布式电源主要包括光伏发电、储能装置、燃料电池和风力发电等，采用异步发电机接口的分布式电源主要为风力发电机。

风光柴储独立微网是由光伏系统、风力系统、储能系统和柴油机组成，为了实现充分利用可再生能源，可再生能源系统和储能系统共同协调控制微网直流母线的电压稳定，当系统网络结构或是负荷发生变化时，如何协调控制各个微电源，保证系统在各种运行模式下都能够正常运行，满足负荷的电能需求，这是微网系统能否安全稳定运行的关键，现有技术中尚未发现关于风光柴储独立微网中，传统能源柴油发电机和清洁能源(光伏、风力和储能)之间如何并网切换，能源之间如何分配负荷，如何保证平稳安全运行的相关介绍。

发明内容

基于上述背景技术，为了实现充分利用可再生能源，可再生能源系统和储能系统共同协调控制微网直流母线的电压稳定，微网系统中包含多个微电源，当系统网络结构或是负荷发生变化时，保证系统在各种运行模式下都能够正常运行，满足负荷的电能需求，本发明提供了一种基于下垂控制的可调度型风光柴储独立微网的控制方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于下垂控制的可调度型风光柴储独立微网的控制方法，所述风光柴储独立微网包括由风力系统、光伏系统和混合储能系统组成的直流供电系统，以及由柴油机和DC/AC逆变器(将电池组的直流电源转化成输出电压和频率稳定的交流电源)组成的交流供电系统，所述混合储能系统包括超级电容器和蓄电池，其特征在于，

所述直流供电系统的协调控制主要依靠本地协调控制器的能量管理和底层设备DC/DC变换器(将固定的直流电压变换成可变的直流电压)的控制共同完成;当系统中超级电容器或蓄电池的剩余容量(SOC)未越限时，光伏系统和风力系统采用最大功率点跟踪控制(MPPT控制);混合储能系统承担系统中剩余的功率缺额;

所述DC/AC逆变器和柴油机采用下垂控制共同参与调节孤岛微网系统的电压和频率。

进一步地，在混合储能系统中，超级电容器承担系统中频繁的功率波动及幅值较大的功率尖峰;蓄电池承担系统中功率缺额的平滑部分。

进一步地，在系统中超级电容器或蓄电池的剩余容量未越限时，采用超级电容端电压预控制法，在超级电容端电压接近其上下限对其输出功率进行预控制，防止超级电容器端电压越限。

进一步地，所述蓄电池系统采用恒功率控制，系统中剩余的功率缺额由超级电容器承担，超级电容器采用定直流母线电压控制方式。

进一步地，所述柴油机的的下垂控制是在在现有的同步发电机控制单元基础上增加了基于下垂控制的无通信负荷共享控制方式。

进一步地，所述基于下垂控制的无通信负荷共享控制方式是通过测量线路的有功功率和无功功率实现加入下垂控制对原有的调速系统和励磁系统的改进。

进一步地，所述DC/AC逆变器的下垂控制主要模拟同步发电机的下垂控制。