风光储柴微电网系统运行控制策略

风光储柴微电网系统运行控制策略

王 静

陕西绿能电子科技有限公司，陕西 西安 712000

摘要：微电网由于受到发电方式和容量的限制，分布式电源以交直流变流器并网的集中式控制方式为主。怎样让分布式电源可以在微电网里面完成即插即用，这属于研究人员需要引起重视的一个问题。然而，一些比较重要的用户一级负荷，由于距电网中心端有着较远的距离，并且要求使用电可靠有保障，所以，依靠自然资源的风光储柴微电网系统就此出现。本文就此展开了探究。

关键词：风光储柴；微电网；电网系统

引言：

所谓微电网，它属于一种新的电源接入系统，也是一种“网中网”的有效形式。实际上，它可以连接至电网或独立运行。在交直流混合微电网群里面，它从孤网转并网，以及从并网切换至孤网的控制当中，保持系统电压稳定性是微电网稳定运行的关键问题。

1工程概况

本工程现状由35kV主变电站(下文简称“A变电站”)及接入其10kV侧的开关站供电，本工程风光储柴系统接入A变电站10kV母线。本项目主要供电负荷为10kV开关站(下文简称“B开关站”)所供负荷。在10kVB开关站负荷以及储能消纳能力不足时，也可由A变电站主变10kV侧其他负荷对光伏、风电进行消纳。

图1 配电单线系统图图

2电源系统配置原则

2.1储能系统配置原则

在并网的情况下，它可以节省太阳能系统的剩余发电量，并在晚上释放太阳能以为负载供电。在离网运行中，通过配置储能装置可以进一步提高核心负载的供电可靠性。当储能空间满时，可以连续运行8小时满足本项目的核心负载470kW。

2.2光伏发电系统的配置原则

太阳能发电系统的发电主要由B开关站的负荷消纳，剩余电力依靠储能系统来完成存储，并且为夜间负荷提供能源。B交换站的太阳能电量占50％以上；存储满电量后，在35kVA变电站的低压侧，电力被另一个馈线负载消纳^[1]。微电网控制单元实时监控电网连接点（35kVA变电站与系统侧变电站之间的连接点）的潮流，并结合潮流信息完成储能功率的有效调整，以防止分布式电源传输到电网。

2.3柴发系统配置原则

离网运行下，在储能电量不足时应急使用，可满足470kW核心负荷正常运行。

3运行策略

3.1离网运行

当光资源条件良好的时候，光伏电源则成为了主要的供电源。在中午，新能源出力超出负荷盈余电量依靠储能系统完成存储，而储能电池则会进行每日一次的充放操作。在一些极端天气情况下，如果储能电池仍然有较大的剩余容量，可以选择将储能电池放电当成是主供电源，给核心负荷提供电力。如果遇上连续灾害性、阴雨条件下，多日没有光照，且储能电池没有富足的剩余容量，则可以将柴油发电机进行启动：1)在有市电依托的区域，且连续数日阴雨，储能电池剩余容量不足，且应急情况下市电消失时，需启动柴发系统为负荷供电，满足离网系统极端天气下的持续运行。2)在无市电依托的区域，且连续数日阴雨，储能电池剩余容量不足时，需启动柴发系统为负荷供电，满足离网系统极端天气下的持续运行。

3.2并网运行

在光资源条件较好时，由光伏作为主供电源，中午时段新能源出力超出负荷的盈余电量通过储能系统进行存储，储能电池每天进行一充一放，用电负荷缺额部分由市电电网补充。在光资源条件较差时，新能源系统出力减少^[2]。当新能源出力超出用电负荷时，考虑储能电池每天进行一充一放，用电负荷缺额部分由市电补充；当新能源出力低于用电负荷时，储能电池考虑不充不放，A变电站及B开关站的10kV侧负荷由电网侧提供主要电源，不影响负荷正常用电。在极端天气、灾害性天气或连续数日阴雨的情况下，连续多日无光照，储能电池剩余容量不足时，由电网侧作为主供电源。

4微电网系统运行控制策略

4.1并网运行方式下

4.1.1储能系统

9:30～17:00(根据当地日照及风力情况调整)新能源(光伏+风电)出力超出负荷(10kVB开关站)的盈余电量将通过储能系统进行存储，储能电池一次充满，其余时间段储能电池处于恒功率(约220kW)放电状态，储能电池每天一充一放。

4.1.2用电负荷

9:30～17:00(根据当地日照及风力情况调整)盈余电量扣除储能电池充电容量后的剩余电量，将由35kV主变10kV侧负荷进行消纳，其余时间段风光储发电量无法满足用电负荷缺额的部分将由市电进行补充。

4.1.3新能源发电系统

光伏系统、风电系统考虑满功率发电。当逆功率保护装置检测到并网点潮流反向时，考虑限制风光出力不大于35kV主变、10kVB开关站的用电负荷。

4.1.4油机系统

在极端天气、灾害性天气或连续数日阴雨的情况下，连续多日无光照，储能电池剩余容量不足时，EMS系统控制储能PCS不允许放电，由电网侧作为主供电源。整体上看，在并网运行方式下，由电网侧作为主供电源，10kVB开关站用电负荷、储能系统、新能源电源出力的拟合曲线。

4.2离网运行方式下

在离网运行方式下，当微电网建立起稳定的频率和电压后，由光伏作为主要电源，用电负荷、储能系统、新能源电源出力的拟合曲线。在光资源条件较好时，微电网由光伏作为主供电源，8:00～15:00新能源(光伏+风电)出力超出负荷(10kVB开关站)的盈余电量将通过储能系统进行存储，储能电池每天一充一放。考虑到储能电池存储容量有限，8:00～15:00EMS系统将限制光伏出力(P光伏=P负荷+P储能－P风电，该时间段内弃光率约20%)，其余时间段(当日15:00～24:00、次日0:00～8:00)内：1)EMS系统将切除不重要负荷，控制用电负荷维持在470kW(核心负荷)。2)储能PCS出力(P储能=P负荷－P光伏－P风电)实时跟踪负荷曲线，由于储能电池存储容量有限，次日1时需启动柴油发电机，保障为470kW负荷的持续供电。在光资源条件欠佳时，EMS系统将切除不重要负荷，考虑全天均限制用电负荷维持在470kW(核心负荷)。在光资源条件欠佳或遭遇局部天气导致光伏出力波动时，微电网白天时段仍然由光伏作为主供电源，7:00～16:00(根据当地日照及风力情况调整)新能源(光伏+风电)出力超出负荷(470kW)的盈余电量将通过储能系统进行存储，储能电池每天一充一放。

4.3并离网切换

4.3.1当电网故障、市电消失时，EMS系统控制微电网系统进入离网运行模式。

4.3.2在储能系统建立起稳定的电压和频率、光伏和风电重新投入运行后，风电、光伏、储能满足10kVB开关站核心负荷用电需求，此时：①35kVA主变电站1#主变、2#主变10kV侧断路器分闸，Ⅰ母和Ⅱ母的母联开关合闸，生活线断路器分闸，Ⅱ母和Ⅲ母的母联开关重新合闸；②风电、光伏、储能满足10kVB开关站、35kVA主变电站共计470kW核心负荷的用电需求。

结束语：

综上所述，可再生能源发电单元的不断接入，增加了微电网系统的复杂性，也加大了各单元系统之间的配合难度，导致微电网扰动严重，系统的能量管理、经济调度不能满足要求，使得电压质量受到严重影响。为了改善微电网系统在干扰介入时的综合性能，研究文献结合EMS理论和一致性算法的控制策略，较好的解决了微电网系统及分布式电源即插即用、电压稳定性、调度优化问题。

参考文献：

[1]郭彦鹏,袁亚雄,周静.水泥工厂区域微电网系统的构建[J].水泥工程,2020(04):63-64+67.

[2]刘格格. 微电网系统中梯次利用电池混合储能系统能量管理策略[D].湖北工业大学,2020.