一种分布式新能源电能质量治理系统及方法与流程

专利2026-07-18  16


本发明涉及新能源领域,尤其是一种分布式新能源电能质量治理系统,以及一种分布式新能源电能质量治理方法。


背景技术:

1、光伏板/风力发电机等新能源发电模块通常是产生直流电,需要通过逆变器转换成交流电才能并网使用。交流电的电压、电流、相位、有功功率、无功功率和谐波分量等电能质量指标对于并网逆变器的逆变输出以及电网的电能质量指标具有重要意义。逆变器输出电能质量不好会严重影响电网的运行,增加电网消耗并可能导致接入电网的其他负载、其他逆变器、变压器等跳线中断,因此,通过对逆变器输出电能质量的策略性管理,可以直接实现对电网电能质量的优化。

2、传统的集中式逆变器、组串式逆变器通常需要在接入多个逆变器的箱变、开关站或者升压站之后接入一个提供电能质量治理的专用设备,以提高交流电相关电能质量指标,例如cn103688436a所公开的高压能源采集和变换可回收能源的实用规模的电力系统及用于该系统的可视监控和控制系统。这一方案建设成本高、设备庞大、场地要求高。另一种方式中,大规模并网的微逆变器通常输出电压较低,功率较小,通常并联在低压用户电网上,或者在集中式光伏电站系统中大量微逆变器并联在交流母线上,之后接入箱变、开关站、升压站等设备,通过对这些设备的电能质量进行管理。然而,单个微逆变器输出的交流电的电能质量和大规模并网后的输出交流电电能质量并不一致,集中式电能质量管理无法保证各微逆变器间的同步,交流母线上的电能质量会大打折扣,并且,由于大量的微逆变器并网,还容易导致电网的宽频震荡,交流电环流,或者变压器过热烧毁。

3、集中式逆变器、组串式逆变器、微逆变器可以通过数字化控制的电力电子方法,利用电力电子的数字开关控制逆变器电路,对输出的交流电电能质量指标进行治理。但是,在发电场站内参与协同治理的微逆变器数量增加到一定程度(比如超过10个,100个,甚至1000个后,以目前的集中式电能质量治理方案而言,大量的控制对象就需要大量的通信资源,控制对象越多,延迟就越大,电能质量治理效果难以得到保证。


技术实现思路

1、本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题,提供一种分布式新能源电能质量治理系统和方法,用以实现大规模并网的分布式微逆变器整体输出交流电的电能质量协同治理。

2、本发明采用的技术方案如下:

3、一种分布式新能源电能质量治理系统,包括多个分布式的新能源发电模块;其特征在于,每个新能源发电模块均连接有一个分布式储能单元和一个微逆变器单元,所述分布式储能单元和微逆变器单元相互连接;每个新能源发电模块的微逆变器单元分别经一个物联网通信单元连接到控制中心;各微逆变器单元逆变输出的低压交流电并网到电网公共接入点;

4、所述控制中心被配置为:同步向各微逆变器单元下发低压交流电输出频率和相位的同步信号;以及,依据电能质量治理目标,基于对所述电网公共接入点处检测的电能质量指标,和各微逆变器单元历史上报的电能质量指标,动态制定各微逆变器单元的电能质量调节策略并分发给相应微逆变器单元,直至所述电网公共接入点处的电能质量指标达到电能质量治理目标;

5、所述微逆变器被配置为:依据接收的同步信号对逆变输出的低压交流电进行频率和相位的同步;以及,依据接收的电能质量调节策略调节自身逆变输出的低压交流电的电能质量指标。

6、进一步的,所述电能质量指标包括电压、电流、频率、相位、有功功率、无功功率和谐波分量中的至少一种。

7、进一步的,所述控制中心通过广播方式向各微逆变器单元下发所述同步信号。

8、进一步的,所述同步信号为模拟信号,通过在预定载波信号上调制用于同步的调频、调相正弦波得到该模拟信号。

9、或者,所述同步信号为数字信号,通过在预定数字信号上发射以用于同步的定时信息为参考基准的数字相位参考得到该数字信号。

10、进一步的,所述控制中心对各微逆变器单元制定的电能质量调节策略不全相同或全不相同。

11、进一步的,所述控制中心通过单播、组播或多播的方式下发所述电能质量调节策略。

12、进一步的,所述电能质量治理目标由控制中心收到的上级电网调节指令给出。

13、进一步的,所述微逆变器单元利用所连接的分布式储能单元保存的电能,和/或所连接的新能源发电模块输出的电能,调节自身逆变输出的低压交流电的电能质量指标。

14、本发明还提供了一种分布式新能源电能质量治理方法,该方法基于上述的分布式新能源电能质量治理系统执行,该方法包括:

15、控制中心分别向各微逆变器单元下发低压交流电输出频率和相位的同步信号;

16、各微逆变器单元依据接收的同步信号对逆变输出的低压交流电进行频率和相位的同步;

17、循环执行如下过程,直至电网公共接入点处的电能质量指标达到电能质量治理目标:

18、控制中心获取电能质量治理目标,根据对电网公共接入点处检测的当前电能质量指标,以及各微逆变器单元历史上报的电能质量指标,制定各微逆变器单元的电能质量调节策略并分发给相应微逆变器单元;

19、接收到电能质量调节策略的微逆变器单元,依据接收的电能质量调节策略调节自身逆变输出的低压交流电的电能质量指标。

20、综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:

21、1、本发明的分布式新能源电能质量治理方案通过分布式的物联网通信单元能够实现对大量微逆变器单元的频率和相位的高效同步。并且,基于分布式的物联网通信单元,能够实现分别对各个微逆变器单元的电能质量治理,从而尽可能高效地利用不同新能源发电模块的发电能力,进而实现对大规模、大范围分布式布设的多个微逆变器输出交流电的电能质量的协同治理。

22、2、本发明的分布式新能源电能质量治理方案减少甚至省略了集中式电能治理中的大功率电能质量治理专用设备,降低了新能源发电模块发电和并网、构网成本。

23、3、本发明的分布式新能源电能质量治理方案在控制中心仅生成电能质量调节策略,具体的实时调节由微逆变器单元在本地同时进行,电能质量的协同治理效率高,控制中心运算负荷低,可以更高效地更新电能质量调节策略,进而提高闭环控制效率。



技术特征:

1.一种分布式新能源电能质量治理系统,包括多个分布式的新能源发电模块;其特征在于,每个新能源发电模块均连接有一个分布式储能单元和一个微逆变器单元,所述分布式储能单元和微逆变器单元相互连接;每个新能源发电模块的微逆变器单元分别经一个物联网通信单元连接到控制中心;各微逆变器单元逆变输出的低压交流电并网到电网公共接入点;

2.如权利要求1所述的分布式新能源电能质量治理系统,其特征在于,所述电能质量指标包括电压、电流、频率、相位、有功功率、无功功率和谐波分量中的至少一种。

3.如权利要求1所述的分布式新能源电能质量治理系统,其特征在于,所述控制中心通过广播方式向各微逆变器单元下发所述同步信号。

4.如权利要求1所述的分布式新能源电能质量治理系统,其特征在于,所述同步信号为模拟信号,通过在预定载波信号上调制用于同步的调频、调相正弦波得到该模拟信号。

5.如权利要求1所述的分布式新能源电能质量治理系统,其特征在于,所述同步信号为数字信号,通过在预定数字信号上发射以用于同步的定时信息为参考基准的数字相位参考得到该数字信号。

6.如权利要求1所述的分布式新能源电能质量治理系统,其特征在于,所述控制中心对各微逆变器单元制定的电能质量调节策略不全相同或全不相同。

7.如权利要求6所述的分布式新能源电能质量治理系统,其特征在于,所述控制中心通过单播、组播或多播的方式下发所述电能质量调节策略。

8.如权利要求1所述的分布式新能源电能质量治理系统,其特征在于,所述电能质量治理目标由控制中心收到的上级电网调节指令给出。

9.如权利要求1所述的分布式新能源电能质量治理系统,其特征在于,所述微逆变器单元利用所连接的分布式储能单元保存的电能,和/或所连接的新能源发电模块输出的电能,调节自身逆变输出的低压交流电的电能质量指标。

10.一种基于权利要求1-9任一所述的分布式新能源电能质量治理系统的分布式新能源电能质量治理方法,其特征在于,包括:


技术总结
本发明公开了一种分布式新能源电能质量治理系统及方法,涉及新能源领域,用以实现大规模并网的分布式微逆变器整体输出交流电的电能质量协同治理。本发明将分布式发电单元分别通过物联网通信模块与控制中心连接,控制中心通过广播方式下发频率和相位的同步信号给各微逆变器单元,另外,控制中心依据电能质量治理目标,根据各分布式发电单元的拓扑以及历史电能质量指标,以及电网公共接入点处检测的电能质量指标,动态制定出各微逆变器单元的电能质量调节策略并分发给相应微逆变器单元,直至达到治理目标。本发明实现了对大规模、大范围分布式发电单元的相位同步以及电能质量协同治理,具体调节过程在微逆变器单元本地并行执行,治理效率高。

技术研发人员:黎光洁,王赟,毛攀
受保护的技术使用者:重庆御芯微信息技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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