基于低压直流配电网并网的并离网一体光储发电系统研究

doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.04.010

华电技术 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (4): 63-70.doi: 10.3969/j.issn.1674-1951.2021.04.010

基于低压直流配电网并网的并离网一体光储发电系统研究

刘金豆(), 成杰(), 俞高伟()

上海发电设备成套设计研究院有限责任公司,上海 200240

收稿日期:2020-12-07 修回日期:2021-03-05 出版日期:2021-04-25 发布日期:2021-04-25
作者简介:刘金豆（1996—）,男,陕西汉中人,工学硕士,从事新能源发电与并网、直流微电网技术方面的研究（E-mail：ctyliujindou@speri.com.cn）。
成杰（1995—）,男,山东日照人,工学硕士,从事新能源发电、电力电子等方面的研究（E-mail：ctychengjie@speri.com.cn）。
俞高伟（1979—）,男,浙江绍兴人,正高级工程师,从事核电站辅机装备、新能源发电相关产品开发和应用方面的研究（E-mail：yugaowei@speri.com.cn）。

Research on a PV-energy storage system with integration of grid-connection and disconnection modes based on low-pressure DC distribution network

LIU Jindou(), CHENG Jie(), YU Gaowei()

Shanghai Power Equipment Research Institute Company Limited,Shanghai 200240,China

Received:2020-12-07 Revised:2021-03-05 Online:2021-04-25 Published:2021-04-25

摘要/Abstract

摘要：

为解决弱电网条件下交流并网存在的并网逆变器稳定性问题,提出一种基于低压直流配电网并网的并离网一体光储发电系统。该系统包括光伏组件、公共直流母线、储能系统、低压直流配电网、交直流负载和多个功率变换器,根据光伏、储能、配电网的3级能量管理策略,分别采用不同的功率变换器控制策略,系统可分为4种工况：孤岛运行,光伏发电;并网运行,光伏发电;孤岛运行,储能供电;并网运行,电网供电。在Matlab/Simulink中对各工况进行仿真,结果验证了所提系统的正确性,为基于低压直流并网的并离网一体光储发电系统的实际应用提供了理论参考。

关键词: 直流并网, 光储发电, 并离网一体, 能量管理, 低压直流配电网, 功率变换器, 储能系统, 谐波振荡

Abstract:

In order to keep the stability of the inverters connected to a weak grid,a PV-energy storage system with integration of grid-connection and disconnection modes based on low-voltage DC distribution network is proposed.The system includes PV modules,common DC bus,energy storage system,low-voltage DC distribution network,AC/DC loads and multiple power converters.According to the three-level energy management strategy for PV generation,energy storage and distribution network,different power converter control strategies were taken.The system has four working modes：isolated operation with PV power generation,grid-connected operation with PV power generation,isolated operation with battery power supply,grid-connected operation with grid power supply.Each working condition was simulated in Matlab/Simulink.The results verify the correctness of the proposed system,which provides a theoretical reference for the practical application of the PV-energy storage system with integration of grid-connection and disconnection modes based on low-voltage DC distribution network.

Key words: DC grid-connection, PV-energy storage system, integration of grid-connection and disconnection, energy management, low-voltage DC distribution network, power converters, energy storage system, harmonic oscillation

中图分类号:

TK02

刘金豆, 成杰, 俞高伟. 基于低压直流配电网并网的并离网一体光储发电系统研究[J]. 华电技术, 2021, 43(4): 63-70.

LIU Jindou, CHENG Jie, YU Gaowei. Research on a PV-energy storage system with integration of grid-connection and disconnection modes based on low-pressure DC distribution network[J]. Huadian Technology, 2021, 43(4): 63-70.

图/表 17

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

图8

图9

图10

图11

表1

表2

图12

图13

图14

图15

参考文献 13

[1]	梁星. 并离网一体光伏发电系统研究与设计[D]. 上海:上海交通大学, 2014.
[2]	张兴, 张崇巍. PWM整流器及其控制[M]. 北京: 机械工业出版社, 2012.
[3]	桑顺, 高宁, 蔡旭, 等. 电池储能变换器弱电网运行控制与稳定性研究[J]. 中国电机工程学报, 2017,37(1):54-64.
	SANG Shun, GAO Ning, CAI Xu, et al. Operation control and stability study of converters for battery energy storage under weak grid conditions[J]. Proceedings of the CSEE, 2017,37(1):54-64.
[4]	AGORRETA J L, BORREGA M, LÓPEZ J, et al. Modeling and control of N-paralleled grid-connected inverters with LCL filter coupled due to grid impedance in PV plants[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2011,26(3):770-785.
[5]	许德志, 汪飞, 毛华龙, 等. 多并网逆变器与电网的谐波交互建模与分析[J]. 中国电机工程学报, 2013,33(12):64-71,187.
	XU Dezhi, WANG Fei, MAO Hualong, et al. Modeling and analysis of harmonic interaction between multiple grid-connected inverters and the utility grid[J]. Proceedings of the CSEE, 2013,33(12):64-71,187.
[6]	ROCABERT J, LUNA A, BLAABJERG F, et al. Control of power converters in AC microgrids[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2012,27(11):4734-4749. doi: 10.1109/TPEL.2012.2199334
[7]	DRIESEN J, VISSCHER K. Virtual synchronous generators[C]//2008 IEEE Power and Energy Society General Meeting. IEEE,Pittsburgh,PA,USA, 2008: 1040-1560.
[8]	宋强, 赵彪, 刘文华, 等. 智能直流配电网研究综述[J]. 中国电机工程学报, 2013,33(25):9-19,5.
	SONG Qiang, ZHAO Biao, LIU Biao, Wenhua Biao, et al. An overview of research on smart DC distribution power network[J]. Proceedings of the CSEE, 2013,33(25):9-19,5.
[9]	段双明, 郭阳, 任俊, 等. 含分布式电源的低压直流配电网研究综述[J]. 东北电力大学学报, 2015,35(6):1-7.
	DUAN Shuangming, GUO Yang, REN Jun, et al. Review of DG integrated low voltage DC distribution network[J]. Journal of Northeast Electric Power University, 2015,35(6):1-7.
[10]	谢少军, 肖华锋, 罗运虎. 直流楼宇技术初议[J]. 电工技术学报, 2012,27(1):107-113.
	XIE Shaojun, XIAO Huafeng, LUO Yunhu. On DC-building technology[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2012,27(1):107-113.
[11]	徐德鸿. 电力电子系统建模及控制[M]. 北京: 机械工业出版社, 2006.
[12]	李莎. 直流配电网电压等级序列研究[D]. 杭州:浙江大学, 2017.
[13]	ROSEKEIT M, DONCKER R W D. Smoothing power ripple in single phase chargers at minimized DC-link capacitance[C]//8th International Conference on Power Electronics- ECCE Asia. IEEE,Jeju,Korea, 2011: 2699-2703.

项目	工况1	工况2	工况3	工况4
光伏侧	CV模式	MPPT模式	关闭或MPPT模式	关闭
电池侧	关闭或Buck模式	CV模式	Boost模式	Buck模式
并网侧	关闭	Boost模式	关闭	Buck模式
直流负载侧	Buck模式	Buck模式	Buck模式	Buck模式
全桥逆变器	逆变模式	逆变模式	逆变模式	逆变模式

项目		参数值	项目		参数值	项目		参数值	项目		参数值	项目		参数值
光伏侧	C_PV/μF	4	电池侧	C_bat/μF	60	并网侧	C_grid/μF	100	直流负载侧	C_dcr/μF	50	全桥逆变侧	L_A/mH	5
	L₁/mH	2		L₂/mH	2		L₃/mH	2		L₄/mH	2		L_B/mH	5
	f_s/kHz	20		f_s/kHz	20		R/Ω	1		R_dc/Ω	100		R_ac/Ω	31.1
	V_mp/V	261		V_bat/V	295~332		V_grid/V	600		V_dcr/V	240		V_ac/V	220
	P_n/W	5 000		P_n/W	5 000					P_dcr/W	576		P_dc/W	1 555

基于低压直流配电网并网的并离网一体光储发电系统研究

Research on a PV-energy storage system with integration of grid-connection and disconnection modes based on low-pressure DC distribution network

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 17

参考文献 13

相关文章 10

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	冶兆年, 赵长禄, 王永真, 韩恺, 刘超凡, 韩俊涛. 基于纳什议价的共享储能能源互联网络双目标优化[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(7): 40-48.
[2]	杜欣烨, 王建喜, 孙永辉, 何逸, 吴鹏鹏, 周伟. 计及海水淡化制氢的微电网混合储能优化规划[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(5): 49-55.
[3]	刘静, 史梦鸽, 胡永锋. 含电池储能系统的智能楼宇多阶段能量管理策略[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(3): 29-37.
[4]	管馨, 陈涛, 高赐威. 适应风电参与电力市场的需求侧储能负荷运行优化研究[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(2): 35-41.
[5]	张兴科, 魏朝阳, 王康平, 田浩, 缪鹏飞, 周霞, 魏聪. 面向高比例光伏并网的火电爬坡压力缓解策略[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(1): 1-8.
[6]	尹硕, 郭兴五, 燕景, 杨钦臣, 张鹏. 考虑高渗透率和碳排放约束的园区综合能源系统优化运行研究[J]. 华电技术, 2021, 43(4): 1-7.
[7]	王晗雯，鲁胜，周照宇. 光伏-混合储能微电网协调控制及经济性分析[J]. 华电技术, 2020, 42(4): 31-36.
[8]	孟杰，丁泉，黄超. 基于孤岛模式下V/f控制的微电网系统研究[J]. 华电技术, 2017, 39(8): 1-5.
[9]	郑明光. 基于CIM的继电保护管理系统的研究[J]. 华电技术, 2010, 32(7): 53-54.
[10]	刘伟;康积涛;李珊;崔军飞. 超级电容储能技术在分布式发电系统中的应用[J]. 华电技术, 2010, 32(12): 32-33.