三相独立控制微电网系统技术应用案例

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三相独立控制微电网系统技术应用案例风、光、多元储能互补、共直流母线、三相独立控制微电网系统技术应用案例,随着经济的发展带来的用电负荷增长，低压配电园区的原有供电线路往往难以匹配用电负荷的需求，导致供电质量变差，且新增用电负荷往往存在波动大的特点，造成电力资产利用率低，影响新增电力资产投入决策。储能技术配合风、光等可再生能源，在应对发展导致的配电设备容量不足，提供无功支撑及改善电能质量等方面，有着非常好的应用价值。低压配电园区，由于其负载的多样性导致三相不均衡必然存在，严重时会直接影响低压配电网的安全运行，本项目建设的适用于低压配电园区的风光储微电网系统，对于提升现有低压配电网的运行效能，延缓配电设备扩容升级等方面，具有非常积极的意义。a

目录

二、应用案例

1.项目概述

为了解决常规以分布式可再生能源为基础的智能微网系统，在实际运行过程中存在与电网相比较系统稳定性、应对负载波动能力差等诸多问题，本项目建设了以分布式光伏、小型风力发电系统为基础，融合不同功率、容量属性储能单元，具备主动应对三相负载不平衡能力的微电网系统，本项目已于2018年8月投入运行。项目位于青岛市即墨区青岛威控电气有限公司自由工业园区，园区面积约20000平方米，威控电气为专业生产690VAC、1140VAC、3300VAC等大功率变频器，各种储能变流器及相关项目设计实施的国家高新技术企业，主要用电负荷为以产品测试用三相异步电机加载系统为代表的生产用电，办公、生活设施用电以及夏冬两季的制冷、取暖等，用电属性具有规律性波动大，瞬时负载发生频次比较高等的特点，同时公司建有小型数据中心，运行自建私有云系统，对供电稳定性有比较高的要求。

本项目根据所在区域的用电特性需求，配备了50KWp屋顶分布式光伏、10KW小型风力发电系统、50KWh锂电池系统及50KW6h钒电池系统，经DC/DC变流器后统一接入PCS直流母线，经PCS逆变后接入园区380V供电系统。

本项目的设计目标如下：

1）锂电池系统具有自损耗低、响应速度快，具有较强的功率支撑能力的特点，在电网故障以及负载快速突变时，可进行近乎于无缝的功率支撑，确保园区核心负载的工作稳定。

2）钒电池系统，具有安全性高，功率、容量可分别设计，充放电寿命长等特点，可用于电网故障时接力锂电池进行容量型支撑。同时钒电池又存在效率低、待机自损耗大的特点，因此在微网中主要承担计划策略性的任务。

3）屋顶分布式光伏系统及小型风力发电系统，充分利用园区可再生能源资源，优化园区用电质量。

4）分布式光伏、小型风电系统、电池储能系统采用共直流母线连接方式，而非传统的分别逆变并网，可减少单一PCC下并入局部配电网络的变流器数量，减少对电网的扰动干扰。采用共直流母线的另外一个意义在于，光伏、风力、储能系统都是直流源，可提高光、风发电与储能系统之间能量转移效率，也更方便与EMS控制策略的制定。

5）本项目PCS采用三相分别控制拓扑结构，可在网侧对三相不平衡负载进行主动补偿控制，配合微电网系统本身具备的一定的削峰填谷能力，可有效降低配变预留容量。

变流器功率拓扑示意图

6）本项目系统设计主要功能：

运行控制功能要求可实现风光储一体化运行控制，具备快速响应能力。

并网运行时，具有以下功能：

有功功率控制功能：能接受监控系统（EMS或就地控制器）的充/放电功率指令，并按照有功功率指令，给储能电池进行有序充/放电。

有功和无功的补偿控制功能：自动根据低压配电线路电压及配变负载情况，调整有功/无功功率输出。

三相分相控制补偿功能：具备自动调整能力，能够根据线路阻抗特性，调整有功和无功输出，补偿电网电压不平衡。

离网运行时，具有以下功能：

单相能够承受的持续功率扰动范围：0kVA～65kVA。在暂态过程中，设备电压频率的波动范围满足相关标准要求，系统稳定后，能够将系统电压频率稳定在380V/50Hz。

并/离网切换功能：能够实现非计划性孤岛切换。变流器通过电压检测点检测到并网开关失电，断开并网开关，进入离网状态，并将并离网标志位置位，告知监控后台；当市电来电时，监控系统（EMS或就地控制器）以通讯的形式通知并网，变流器进行锁相，并闭合并网开关，进入并网运行状态，并离网标志位置位，告知监控系统。

2.主要效益

本项目建立的风光储互补的微电网控制架构，可有效提升分布式光伏、风力发电的渗透率，增强可再生能源发电系统针对不同用电用户的系统友好型。三相分别控制PCS的研制，可更好的应对低压配电园区单相、三相负载共存，三相均衡不可控的特点，即可促进可再生能源的推广使用，有有利于提升传统电力资产的使用效能。

本项目是科技示范类项目，是以提升可再生能源渗透率、优化风光储系统控制方法，以及改善传统低压配电系统供电质量为主要目标，非以传统获取补贴及峰谷套利为项目设立。本项目的运行，对于促进可再生能源发电、储能系统与现有低压配电园区的优化融合，提升存量电力资产利用质量，优化增量电子资产投入方法等，都具有积极的社会效益。

三、技术要点

风、光、多种储能共直流母线联合运行，针对可再生光伏、风力资源的直流属性，实现了光伏、风力发电与储能系统间的低损耗能量转移，以及不同属性储能系统间的协调控制机制，创新性的研发了可主动进行三相负载不平衡调节的PCS，可更好的适应低压配电园区的用电特性。

四、应用前景

项目主要针对380V低压配电园区，包括居民小区、医院、学校以及中小用电企业，充分结合分布式光伏、风力资源，针对光伏、风力的发电端，以及用户的负载端，进行双向的削峰填谷调节，优化能源使用质量，在节能减排的同时，提升低压配电园区的运行效能。