微网逆变器

手机扫描查看

 微网系统概述：

    基于分布式发电的微网系统是由各种微源、储能装置、负荷、保护和监控装置等组成的小型电网，能够实现自我控制、保护和管理；具有灵活的运行模式和调度管理性能，既能并入大电网运行，又能独立孤岛运行；联网模式下与大电网一起分担用户的供电需求，孤岛模式下保证用户尤其是重要用户的正常用电；通常接在低压或中压配电网中。

    微网的能源输入形式多种多样，由于太阳能、风能等一些可再生能源具有显著的间歇性和随机性的特点，且负荷也是随机变化的，分布式储能环节成为支持微网自主运行和作为可控单元联网运行不可缺少的重要组成部分，主要起到平抑系统扰动、维持供需平衡及支撑孤岛运行时电压/频率稳定的作用。

    图1所示结构是将光伏并网发电系统、风力并网发电系统、储能系统三者相结合，并通过专用的测控系统实时监测各节点信息，通过微网能量管理系统（Microgrid Energy Management System，MGEMS）对上述混合系统进行协调控制、能量管理和运行优化，从而形成智能微网系统。

                                        图1微网系统结构

以下分别介绍微网系统中各单元部件的主要功能和使用。

1、微网能量管理系统

    微网采用了大量先进快速的电力电子变流技术、多种新型能源和多样化的储能装置等，具有能源高效利用、提高经济效益、改善环境效益等优势，但也带来了许多与电力系统完全不同的特点，如分布式发电单元种类繁多，响应快，过载能力差，控制困难；潮流双向流动，原有的继电保护装置必须更新；能源特点不一，经济优化复杂等，因此，微网稳定优化运行不仅依赖于先进的单元级分布式发电单元控制，还依赖于高效的系统级控制和能量管理技术。

    微网能量管理系统必须具备两个功能：其一是与微网内分布式发电单元的测量数据、状态信息以及控制信号的远距离可靠信息交互，即微网监控系统，也可称为微网的SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）；另一是具有系统协调优化功能，主要包括安全监控、调度管理与计划、自动控制功能等，具体如下图所示。

图3 能量管理系统结构图

    微网调度管理根据负荷预测、能源预测、交换计划、发电计划、储能单元特性及运行状态、安全约束和最优潮流等信息制定出各可控微源输出功率的参考值，实现系统经济优化运行。

    自动控制功能模块是微网系统级闭环自动控制系统。微网孤岛运行时，通过参与计划外有功功率和无功功率的调节与分配，改变各可控微源的出力，实现微网系统频率无差控制和改善微网系统电压水平；微网联网运行时，通过控制微网与主干电网间联络线功率，改变各可控微源的出力，满足交换计划；控制微网系统满足并网要求后安全可靠并网。

    SCADA系统通过以太网通信设备与各节点单元DG进行数据采集、数据传输及处理、计算与控制、人机界面、报警处理等。

2、微网逆变器

配置有储能装置的微网逆变器是分布式发电微网系统的关键单元之一，它主要起着维持微网电压/频率稳定和功率平衡的重要作用，必须具备多机并联组网运行、联网运行、平滑切换功能，以满足微网系统各种运行模式要求；能够实现能量双向流动，平抑系统中可再生能源能量波动（光伏、风力等）和负荷随机需求波动；接收中央调度管理，实现微网系统经济优化运行；微网故障瘫痪时，能够不间断的向重要负荷提供高质量电能，并能作为黑启动电源，便于微网快速有效的建立。

微网逆变器的主要功能和性能指标有：

1、充放电一体化设计，可根据储能元件的特性选择充放电策略（如恒流充放电、恒功率充放电、自动充放电等）。

2、能量双向流动能力，可根据储能单元特性进行选择。

3、并网运行：按照功率调度指令输出功率；参与联络线潮流控制；低电压穿越能力；孤岛识别能力。

4、离网运行：多机并联组网功能，按功率调度指令运行，自动实现计划外功率分配；参与电压控制；参与频率调节；微网瘫痪时，独立向重要负荷提供不间断电能。

5、平滑解并列能力，可快速抑制并网运行向离网运行模式切换过程中的功率不平衡；具有柔性并网功能。

6、具备以太网、CAN和 RS485 接口，提供开放式的通讯协议，便于监控系统和能量管理系统的信息交互。

7、完备的保护功能，在各种故障情况下能保护变流器及储能元件的安全。

3、智能开关

如图2所示，方块表示智能开关，智能开关根据需要放在微网低压母线的各个节点上，联接公共电网、各个不同类型的DG（光伏发电系统、风力发电系统、储能系统等）和负载（重要负载、一般负载、可控负载等）形成微网系统。

智能开关的主要作用有：①采集所在节点处的运行参数，如电流、电压、有功功率、无功功率、频率、电能等，将其传输到SCADA系统，参与微网系统潮流优化控制和人机界面显示；②接收继电保护装置发出的信号并实现通断，切除故障线路、负荷或发电单元，保证系统供电安全；③根据运行要求检测进线和出线两侧的电压、相位和频率，判断是否达到合闸条件，保证负荷和微源灵活的接入或退出微网系统，并实现微网孤岛和并网两种运行模式间的无缝切换，增强了系统的扩展性。智能开关的功能框图如下图所示：

图2 智能开关结构图

智能负荷开关主要性能指标