本發(fā)明屬于分布式可再生能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種分布式可再生能源發(fā)電并網(wǎng)功率波動(dòng)控制系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及利用上述控制系統(tǒng)進(jìn)行分布式可再生能源發(fā)電并網(wǎng)功率波動(dòng)控制的方法。

背景技術(shù)：

風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電由于無(wú)環(huán)境污染，開(kāi)發(fā)潛力巨大，屬于可持續(xù)發(fā)展的再生能源等特點(diǎn)，已經(jīng)成為人類未來(lái)能源供應(yīng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，但分布式可再生能源發(fā)電具有分散、功率隨機(jī)波動(dòng)等特點(diǎn)，大量的分布式電源的接入，對(duì)配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生極大的影響，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和閃變的問(wèn)題日益突出。

目前,關(guān)于可再生能源發(fā)電功率波動(dòng)控制的研究主要集中在附加儲(chǔ)能裝置的優(yōu)化配置與儲(chǔ)能變換器的功率控制，這種控制方式主要采取在可再生能源發(fā)電并網(wǎng)逆變器之外附加儲(chǔ)能變換設(shè)施，沒(méi)有充分利用并網(wǎng)逆變器自身的調(diào)控能力，所采用的儲(chǔ)能設(shè)備也以二次電池和雙電層超級(jí)電容器為主。二次電池的充放電次數(shù)有限，雙電層超級(jí)電容器能量密度低，難以滿足功率波動(dòng)控制應(yīng)用的需要。因此，研究一種分布式可再生能源發(fā)電并網(wǎng)功率波動(dòng)的有效控制方法顯得非常必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種分布式可再生能源發(fā)電并網(wǎng)功率波動(dòng)控制系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)并網(wǎng)功率波動(dòng)大、并網(wǎng)電能質(zhì)量低的問(wèn)題。

本發(fā)明的另一目的是提供一種分布式可再生能源發(fā)電并網(wǎng)功率波動(dòng)控制方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種分布式可再生能源發(fā)電并網(wǎng)功率波動(dòng)控制系統(tǒng)，包括可再生能源發(fā)電設(shè)備，可再生能源發(fā)電設(shè)備的輸出端連接有發(fā)電變換器，發(fā)電變換器的輸出端并聯(lián)連接有鋰離子超級(jí)電容器，鋰離子超級(jí)電容器還并聯(lián)連接在并網(wǎng)逆變器的直流母線上，并網(wǎng)逆變器的輸出端連接有電網(wǎng)。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

發(fā)電變換器為dc-dc變換器或ac-dc變換器。

并網(wǎng)逆變器采用單相或三相電壓源變流器電路。

本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，一種分布式可再生能源發(fā)電并網(wǎng)功率波動(dòng)控制方法，采用分布式可再生能源發(fā)電并網(wǎng)功率波動(dòng)控制系統(tǒng)，基于分布式可再生能源發(fā)電并網(wǎng)逆變器直流電壓的隨動(dòng)控制，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1：由鋰離子超級(jí)電容器兩端電壓udc和發(fā)電變換器輸出電流idc，得到可再生能源發(fā)電功率pre，可再生能源發(fā)電功率pre經(jīng)過(guò)低通濾波器lpf后得到可再生能源發(fā)電功率的平穩(wěn)分量根據(jù)得到可再生能源發(fā)電功率的波動(dòng)分量

步驟2：將步驟1得到的可再生能源發(fā)電功率的波動(dòng)分量經(jīng)過(guò)

計(jì)算得到直流電壓隨動(dòng)分量

步驟3：將步驟2得到的直流電壓隨動(dòng)分量疊加到直流電壓設(shè)定值udc.set上，作為并網(wǎng)逆變器直流電壓的參考值udc.ref，即

步驟4：利用步驟3得到的直流電壓參考值udc.ref與步驟1得到的鋰離子超級(jí)電容器兩端電壓udc，得到直流電壓誤差δudc，依次經(jīng)過(guò)電壓pi控制器、限幅處理后得到直流電流給定值idc.ref，直流電流給定值idc.ref依次經(jīng)過(guò)電流pi控制器、限幅處理后，進(jìn)行載波比較，得到一定占空比的pwm波，對(duì)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)管進(jìn)行通斷控制。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

步驟1中可再生能源發(fā)電功率的平穩(wěn)分量應(yīng)等于期望并網(wǎng)功率。

步驟1中可再生能源發(fā)電功率的波動(dòng)分量應(yīng)等于鋰離子超級(jí)電容器的充放電功率plic。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明分布式可再生能源發(fā)電并網(wǎng)功率波動(dòng)控制系統(tǒng)包括可再生能源發(fā)電設(shè)備、發(fā)電變換器、鋰離子超級(jí)電容器lic、并網(wǎng)逆變器以及電網(wǎng)，鋰離子超級(jí)電容器直接并聯(lián)在并網(wǎng)逆變器的直流母線上，采用鋰離子超級(jí)電容器lic作為可再生能源發(fā)電并網(wǎng)逆變器的直流支撐電容器兼儲(chǔ)能裝置，鋰離子超級(jí)電容器lic具有比功率高、比能量較高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、快充性能好等特點(diǎn)，并且在保持傳統(tǒng)超級(jí)電容器特性的基礎(chǔ)上，一定程度上彌補(bǔ)了超級(jí)電容器能量密度低的缺點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。

通過(guò)步驟1至步驟4的分布式可再生能源發(fā)電并網(wǎng)功率波動(dòng)控制方法，將可再生能源發(fā)電功率的波動(dòng)和并網(wǎng)逆變器直流電壓的波動(dòng)聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)改變直流電壓參考值來(lái)間接控制鋰離子超級(jí)電容器的充放電過(guò)程，從而使得可再生能源發(fā)電并網(wǎng)功率的波動(dòng)得到有效控制，達(dá)到平滑并網(wǎng)功率的目的，并且工作原理清晰，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定性好。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明控制系統(tǒng)的電路框圖；

圖2是本發(fā)明控制方法原理結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明控制方法的光伏發(fā)電仿真圖。

1.可再生能源發(fā)電設(shè)備，2.發(fā)電變換器，3.鋰離子超級(jí)電容器，4.并網(wǎng)逆變器，5.電網(wǎng)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明一種分布式可再生能源發(fā)電并網(wǎng)功率波動(dòng)控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括可再生能源發(fā)電設(shè)備1，可再生能源發(fā)電設(shè)備1的輸出端連接有發(fā)電變換器2，發(fā)電變換器2的輸出端并聯(lián)連接有鋰離子超級(jí)電容器3，鋰離子超級(jí)電容器3還并聯(lián)連接在并網(wǎng)逆變器4的直流母線上，并網(wǎng)逆變器4的輸出端連接有電網(wǎng)5，可再生能源發(fā)電設(shè)備1將風(fēng)能或光能轉(zhuǎn)化為電能，再由發(fā)電變換器2將可再生能源發(fā)電設(shè)備1的交流或直流輸出電壓變換到并網(wǎng)逆變器4所需的直流電壓，同時(shí)實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電的最大功率點(diǎn)跟蹤控制，始終以最大功率將可再生能源發(fā)電設(shè)備1輸出的電量傳輸?shù)街绷鱾?cè)，直流側(cè)鋰離子超級(jí)電容器3起到直流電壓支撐作用并利用其充放電能力來(lái)補(bǔ)償可再生能源發(fā)電功率pre的波動(dòng)，發(fā)電變換器2輸出的功率和鋰離子超級(jí)電容器3的充放電功率plic疊加在一起通過(guò)并網(wǎng)逆變器4輸出到電網(wǎng)。

本發(fā)明一種分布式可再生能源發(fā)電并網(wǎng)功率波動(dòng)控制方法，如圖2所示，采用分布式可再生能源發(fā)電并網(wǎng)功率波動(dòng)控制系統(tǒng)，基于分布式可再生能源發(fā)電并網(wǎng)逆變器直流電壓的隨動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)功率波動(dòng)的抑制，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1：由鋰離子超級(jí)電容器3兩端電壓udc和發(fā)電變換器2輸出電流idc，得到可再生能源發(fā)電功率pre，可再生能源發(fā)電功率pre經(jīng)過(guò)低通濾波器lpf后得到可再生能源發(fā)電功率的平穩(wěn)分量根據(jù)得到可再生能源發(fā)電功率的波動(dòng)分量并且可再生能源發(fā)電功率的平穩(wěn)分量應(yīng)等于期望并網(wǎng)功率，可再生能源發(fā)電功率的波動(dòng)分量應(yīng)等于鋰離子超級(jí)電容器的充放電功率plic。

步驟2：將步驟1得到的可再生能源發(fā)電功率的波動(dòng)分量經(jīng)過(guò)

計(jì)算得到直流電壓隨動(dòng)分量

步驟3：將步驟2得到的直流電壓隨動(dòng)分量疊加到直流電壓設(shè)定值udcset上，作為并網(wǎng)逆變器直流電壓的參考值udcref，即

步驟4：利用步驟3得到的直流電壓參考值udc.ref與步驟1得到的鋰離子超級(jí)電容器兩端電壓udc，得到直流電壓誤差δudc，依次經(jīng)過(guò)電壓pi控制器、限幅處理后得到直流電流給定值idc.ref，直流電流給定值idc.ref依次經(jīng)過(guò)電流pi控制器、限幅處理后，進(jìn)行載波比較，得到一定占空比的pwm波，對(duì)相應(yīng)的開(kāi)關(guān)管進(jìn)行通斷控制。在忽略電力電子變換器的損耗的情況下，則可再生能源發(fā)電功率鋰離子超級(jí)電容器3的充放電功率plic和交流并網(wǎng)功率pac有如下關(guān)系：

pac＝pre+plic

可再生能源發(fā)電功率pre具有隨機(jī)波動(dòng)的特點(diǎn)。波動(dòng)的可再生能源發(fā)電功率pre分解為平穩(wěn)分量和波動(dòng)分量即

為實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電并網(wǎng)功率平滑、控制并網(wǎng)功率波動(dòng)，則并網(wǎng)逆變器的期望并網(wǎng)功率應(yīng)等于可再生能源發(fā)電功率的平穩(wěn)分量而鋰離子超級(jí)電容器3的充放電功率plic應(yīng)等于可再生能源發(fā)電功率的波動(dòng)分量

如圖3所示，采用分布式可再生能源發(fā)電并網(wǎng)功率波動(dòng)控制方法得到的光伏發(fā)電的仿真圖。設(shè)光照呈正弦規(guī)律波動(dòng)，在2min之前，是未采用上述發(fā)電并網(wǎng)功率波動(dòng)控制方法所獲得的曲線，盡管光伏功率pre以正弦波形大幅波動(dòng)，但并網(wǎng)逆變器的直流側(cè)電壓udc被穩(wěn)定在設(shè)定值800v，交流并網(wǎng)功率pac跟隨光伏功率pre的變化而波動(dòng)；在2min之后，并網(wǎng)逆變器采用上述并網(wǎng)功率波動(dòng)控制方法，隨著光伏功率pre以正弦波形大幅波動(dòng)，并網(wǎng)逆變器的直流側(cè)電壓udc在設(shè)定值800v的上下跟隨變化，通過(guò)對(duì)鋰離子超級(jí)電容器lic的充放電過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了交流并網(wǎng)功率pac的平滑，消除了光伏發(fā)電功率在直接并網(wǎng)時(shí)帶來(lái)的并網(wǎng)功率波動(dòng)影響。