发明专利｜一种基于电力电能交换子微电网的并网型微电网系统

技术领域

本发明属于新能源微电网技术领域，具体涉及一种基于电力电能交换子微电网的并网型微电网系统。

背景技术

在新能源微电网应用中，与公共电网连接的新能源微电网是有电地区新能源应用的重要方式之一，也是未来新能源应用的主要方向，普遍认为典型的微电网是分布式电源、储能装置、用电负荷等均通过电力电子装置连接至微电网电力母线，通过对公共电网连接点PCC处开关的控制，实现微电网并网运行与离网孤岛模式的转换;其运行需要实现微电网与公共电网互补运行，即微电网发电就地消纳，新能源电力自用为主、余电上网，公共电网断电时可以自动切换到微电网离网运行，保障微电网用户不间断发电供电。要做到上述功能需要解决公共电网与微电网之间的无缝切换和电能互补是关键之一，由于两个或多个电网的发电单元是不同的电源(两个电网至少各有一个)多个电源提供电力。因此要使两个或多个电网在线实时切换为用户提供不间断电力，必须保证各电源的电压、频率等电特性的一致性;为此业界工程技术人员进行了大量研究，虽然取得了不少的成绩，但仍然处于研究阶段，并没有一个统一的可靠的有效运行方案。

目前两个或多个电网在线实时切换时，主要采用快速开关受控进行先关断、再投切、再闭合的操作方式，由于控制的时效性，不能做到无缝切换，特别是对于大规模并网型微电网效果更差。

发明内容

为了解决上述提到的问题，本发明提出了一种基于电力电能交换子微电网的并网型微电网系统，包括：公共电网、公共电网电力线、公共电网与微电网连接点开关、公共电网负荷控制开关、公共电网负荷、电力电能交换子微电网、电力交换的微电网侧开关、电力交换的公共电网侧开关、并网型微电网、微电网电力母线、监控总线、电网能量管控系统、电力电能交换子微电网的新能源发电单元、电力电能交换子微电网的储能单元、电力电能交换子微电网的监控总线、电力电能交换子微电网的能量管控系统、电力电能交换子微电网的发电蓄电开关、并网型微电网的新能源发电单元、并网型微电网的储能单元、并网型微电网的负荷开关、并网型微电网的监控总线、微电网负荷、并网型微电网的能量管控系统、并网型微电网的发电蓄电开关;其中：

公共电网、公共电网电力线、公共电网与微电网连接点开关、公共电网负荷控制开关、公共电网负荷依次相连并且公共电网与微电网连接点开关和公共电网负荷控制开关均闭合，构成公共电网为公共电网负荷供电的电力路径;

电力交换的公共电网侧开关断开并且电力电能交换子微电网、电力交换的微电网侧开关、并网型微电网、微电网电力母线相连接且电力交换的微电网侧开关闭合，构成新能源微电网离网发电供电的电力路径;

电力交换的微电网侧开关断开同时并网型微电网的负荷开关和并网型微电网的发电蓄电开关均闭合，并网型微电网为离网型微电网且并网型微电网的能量管控系统通过并网型微电网的监控总线分别连接和控制并网型微电网的新能源发电单元及并网型微电网的储能单元，构成独立的微电网孤岛发电及为微电网负荷供电的电源和电力路径;

公共电网故障或断电时，公共电网与微电网连接点开关断开，并且公共电网电力线、公共电网负荷控制开关、公共电网负荷、电力电能交换子微电网、电力交换的微电网侧开关、电力交换的公共电网侧开关、并网型微电网、微电网电力母线相连接且公共电网负荷控制开关、电力交换的微电网侧开关、电力交换的公共电网侧开关三个开关均闭合，以及由并网型微电网的能量管控系统通过并网型微电网的监控总线分别连接和控制并网型微电网的负荷开关和并网型微电网的发电蓄电开关均闭合，同时电力电能交换子微电网的能量管控系统通过电力电能交换子微电网的监控总线分别连接电力电能交换子微电网的新能源发电单元及电力电能交换子微电网的储能单元以及电力电能交换子微电网的能量管控系统通过电力电能交换子微电网的监控总线连接和控制电力电能交换子微电网的发电蓄电开关闭合，构成离网形式新能源微电网发电并同时为微电网负荷和公共电网负荷供电的电源和电力路径;

电力交换的微电网侧开关断开并且公共电网、公共电网电力线、公共电网与微电网连接点开关、公共电网负荷控制开关、公共电网负荷、电力电能交换子微电网、电力交换的公共电网侧开关相连接且公共电网与微电网连接点开关、公共电网负荷控制开关和电力交换的公共电网侧开关闭合，构成电力电能交换子微电网的新能源并网发电馈电的电力路径;

电网能量管控系统通过监控总线连接公共电网与微电网连接点开关、公共电网负荷控制开关、公共电网负荷、电力电能交换子微电网、电力交换的微电网侧开关、电力交换的公共电网侧开关、并网型微电网以及并网型微电网的能量管控系统和电力电能交换子微电网的能量管控系统，构成电力电能交换子微电网的并网型微电网系统的监控信息链路;

其系统运行控制方法是：

在新能源发电时段，当并网型微电网的新能源发电单元所发电力≥微电网负荷的用电电力;则：电力交换的微电网侧开关断开且并网型微电网以离网形式为微电网负荷供电，同时公共电网与微电网连接点开关、公共电网负荷控制开关和电力交换的公共电网侧开关、电力电能交换子微电网的发电蓄电开关均闭合，由电力电能交换子微电网并网且电力电能交换子微电网的新能源发电单元并网发电供电;

在新能源发电时段，当并网型微电网的新能源发电单元所发电力<微电网负荷的用电电力;则：电力交换的公共电网侧开关断开且电力交换的微电网侧开关和电力电能交换子微电网的发电蓄电开关均闭合，由并网型微电网的新能源发电单元和电力电能交换子微电网的新能源发电单元共同发电，以离网形式为微电网负荷供电;

在新能源发电时段，并网型微电网的新能源发电单元和电力电能交换子微电网的新能源发电单元共同发电的电力<微电网负荷的用电电力;则：电力交换的公共电网侧开关断开且电力交换的微电网侧开关和电力电能交换子微电网的发电蓄电开关均闭合，由并网型微电网的新能源发电单元和电力电能交换子微电网的新能源发电单元及电力电能交换子微电网的储能单元共同发电，以离网形式为微电网负荷供电;在电力电能交换子微电网的储能单元电量不足时，电网能量管控系统通过监控总线控制电力交换的微电网侧开关断开后控制电力交换的公共电网侧开关闭合，此时并网型微电网的新能源发电单元和并网型微电网的储能单元一并以离网形式为微电网负荷供电，同时电力电能交换子微电网的储能单元以并网型微电网形式由电力电能交换子微电网的新能源发电单元和公共电网共同为电力电能交换子微电网的储能单元充电补充电能并在补充电能达到设置电量时，控制电力交换的公共电网侧开关断开及控制电力交换的微电网侧开关闭合，由并网型微电网的新能源发电单元和电力电能交换子微电网的新能源发电单元及电力电能交换子微电网的储能单元共同发电，以离网形式为微电网负荷供电;

在新能源不发电时段，并网型微电网的储能单元和电力电能交换子微电网的储能单元共同发电的电力>微电网负荷的用电电力;则：电力交换的公共电网侧开关断开且电力交换的微电网侧开关和电力电能交换子微电网的发电蓄电开关均闭合，由并网型微电网的储能单元和电力电能交换子微电网的储能单元共同发电的电力共同以离网形式为微电网负荷供电;在并网型微电网的储能单元和电力电能交换子微电网的储能单元电力电量不足时，控制并网型微电网的发电蓄电开关和电力电能交换子微电网的发电蓄电开关断开及并网型微电网的负荷开关闭合并控制电力交换的公共电网侧开关闭合和电力交换的微电网侧开关闭合，此时公共电网为微电网负荷和电网负荷供电，此后控制并网型微电网的发电蓄电开关和电力电能交换子微电网的发电蓄电开关闭合，由公共电网1为并网型微电网的储能单元和电力电能交换子微电网的储能单元充电补充电能并至补充电能达到设置的电量。

本发明一种基于电力电能交换子微电网的并网型微电网系统，通过将与公共电网连接的新能源微电网设计成并网型微电网和电力电能交换子微电网两个能够独立运行的子微电网，分别通过受控开关与公共电网相连接，并且电力电能交换子微电网受控选择与并网型微电网或公共电网连通，使并网型微电网与公共电网各自独立运行并由电力电能交换子微电网承担并网型微电网和公共电网之间电力电能的无缝交换，实现微电网与公共电网的电能互补运行，最大范围实现新能源微电网发电就地消纳、新能源电力自发自用为主、余电上网，且在公共电网断电时可以自动切换到微电网离网运行，保障了为微电网用户不间断发电供电，有效实现并网型微电网和公共电网的电能互补及并网与离网的合理切换。

附图说明

图1是基于电力电能交换子微电网的并网型微电网系统的原理示意图。