微网蓄电池储能设备控制技术分析

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1、微网蓄电池储能设备控制技术分析第一章绪论1.1课题背景与意义近些年，我国的电力系统已经形成了大机组、大容量的集中发电，超高压的远距离输电和交直流联合输电的大型电力网络系统⑴。但是随着大电网的继续扩大，大电网的弊端也日益显现。首先，随着电力负荷的增加，输电线路的容量需要增加，势必导致电网的可靠性下降；其次，当远距离的输电线路某段受到局部千扰时，会给大电网带来很大的冲击，系统的稳定性不能可靠保证；第三，集中发电不够灵活，偏远地区不容易供电，建设电网成本高。在此情况下，为了避免大电网的问题，各国纷纷开始发展分布式发电。分布式发电是由分布式电源为许多重要的负荷提供电能，并通过电力电子变换器与大电网进行

2、能量交换。分布式发电具有控制灵活、距离负荷近等优点，可以更好地为分散负荷提供电能。并且，分布式能源多为风能、太阳能等新型可再生能源，有利于环境的保护[2]。分布式发电的优点很多，但是也存在一些问题。风能和太阳能是不稳定的能源，其可控性差，例如在无风的时候和无光的时候，发电系统不能正常工作，会对大电网造成不可估量的损失。为了协调大电网和分布式发电的矛盾，人们提出了微电网的概念。微电网由分布式电源、储能系统、负荷、与大电网连接的电力电子变换器和控制系统组成。与大电网相比，微电网易于控制，能够根据负荷改变灵活调节发电量；可以为偏远的地区解决用电问题；控制系统保证了微电网的可靠性；既可以并网运行，也可

3、以独立运行。储能作为微电网的重要组成部分，起着至关重要的作用。首先，储能系统可以实现稳定供电，当微电网负荷增大时，储能系统可以为负荷供电；当负荷减少时，储能系统可以存储分布式发电单元的多余电能，这样可以有效的减少分布式发电单元的容量要求。其次，可以为分布式发电单元提供备用，在没有阳光照射时太阳能发电站或无风情况下的风力发电机组不能提供电能，储能系统可以在这段时间提供电能，在太阳强度大或者风力过大时可以储存电能，保证了微电网的负载的能量供应。最后，储能系统提高了微电网内分布式发电机组的可调度性。对于不可调度的分布式发电单元（如光伏发电、风力发电），储能系统可以提高机组的可调度性，实现与大电网的并

4、网运行。因此，储能系统在微电网中的控制策略的研究具有十分重要的意义。1.2微电网储能技术研究现状1.2.1微电网发展概况(1)美国微电网的研究：美国电气可靠性技术解决方案联合会（ConsortiumforElectricReliabilityTechnologySolution,CERTS)将微电网定义为一种由负荷和微电源共同组成的系统，同时提供电能和热量；微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供相应的控制；微电网相对于外部大电网可视为单一的受控单元，并可提供给用户高质量电能需求和供电安全要求等[1]。这是最早提出的微电网的概念，也是最具权威性的一个。美国对微电网的研究主要集中

5、在电力电子技术的控制上。电力电子技术使得微电网能够实现智能、灵活控制。在此基础上，形成了即插即用（plugandplay)与对等（peerstopeers)的控制思想和设计理念[3]。美国威斯康辛大学在2003年建成了第一个微电网实验室，在此实验室平台上完成了微电网的理论验证。MadRiver微电网是由美国北部电力系统建设的美国第一个微电网示范工程[又美国微电网受到能源部的高度重视，在2005年提出了微电网研究发展的路线图。(2)欧盟微电网的研究：微电网是一个利用一次能源，使用微型分布式发电系统，配有储能装置，使用电力电子设备进行能量转换和控制，向用户提供冷、热、电三联供的系统。欧洲在2005

6、年提出了SmartGrid计划，且将发展智能电网（SmartGrid)作为电力系统发展的方向。微电网因本身的智能化、能量利用多元化且环境友好等优点，己经成为研究的重点[5]。(3)日本微电网的研究：日本将微电网的发展目标定位为：能源多样化、少污染、满足用户的个性化需求。日本三菱公司将微电网分为三类：大规模型、中规模和小规模。以传统电源供电的独立电力系统也被归为微电网的范畴。目前，日本政府通过与国内高校、企业和国家重点实验室结合，已在国内建立了多个微电网示范工程，并取得了一定的研究成果，处于世界领先地位[6]。第二章微电网蓄电池储能系统恒功率充放电技术微电网内的功率平衡可以保证微电网的电压和频率

7、的稳定。当微电网并网时，大电网可以根据实际情况实时的为微电网提供或者吸收能量；当微电网独立运行时，储能系统可以提供微电网缺额的功率。本章以蓄电池储能系统为例，研究其在微电网独立运行时的恒功率充放电的总体控制策略。2.1微电网蓄电池储能系统恒功率充放电的总体方案微电网并网运行时，若运行状态发生改变，系统的稳定由大电网提供支撑。但当微电网独立运行时，功率平衡需要由微电网内部调节。分布式发电单元受外界的