针对离网转并网模式切换带来的合闸冲击问题,文献[11]借鉴传统同步发电机准同期并列装置工作原理,实时监测PCC并网开关两侧电压差,当电压差有效值小于阀值(文中给出10%)并网,具有与传统同步发电机的同期并列装置一致的特性。文献[14]提出的同步电压源(synonousvoltagesource,SVS)的微电网分层控制,参照电力系统一次调频有差控制原理,同步电压源控制通过对逆变器输出功率和输出电压幅值/相角之间的下垂控制,使各逆变器共同承担系统的负荷功率波动,参与系统调频调压,在离网转并网时,启动预同步控制,通过多次平移下垂曲线,使PCC并网开关两侧电压同步。文献[15-16]提出了采用一种基于幅值和相位逐步逼近的预同步并网技术,如图7所示,从离网转并网指令接收时刻起,实时监测PCC并网开关电网侧的电压相位信息,按照设定的相位调节步长来调节储能变流器的电压相位值,直至两侧电压相位同步并保持同步,发PCC合闸命令,进行并网,实现离网转并网无冲击合闸。
图7预同步并网
2.5 电池充放电管理
并网运行时配电网调度端对储能进行功率调节,控制储能的充放电,保持合理的SOC状态。离网运行时,尽量少的依赖储能维持负荷供电,尽量多的以DG给负荷供电,同时DG多余的电能充分利用,储存在电池中,这样可以让离网运行保持时间最长。为此,储能SOC上限门槛设置80%–90%,下限门槛20%–30%。并网运行时,储能维持在上限80%–90%,这样离网运行时储能能保持长时间的电量供给。
离网运行,在SOC高于上限门槛时,储能工作在图4的折线2,充电时为fH区域,发送的是禁止充电信号;SOC在正常范围内,储能工作在图4的折线1,发送的是允许充放电信号;储能可能随负载消耗SOC降低,在SOC小于下限门槛时,储能工作在图4的折线3,放电时为fL区域,发送的是禁止放电信号。SOC与电池充放电的关系如图8所示,表示SOC与电池充放电关系。
图8SOC与电池充放电的关系
3.实验验证
3.1 实验系统介绍
为验证本文提出采用移频控制技术,利用频率信号作为通信手段,实现无通信线互联微电网控制,搭建了如图9所示的微电网实验系统,实验系统由20kW储能,20kW负荷,20kW光伏发电构成,储能电池采用锂离子电池,储能变流器采用虚拟同步发电机技术,具有电压源外特性,下垂折线采用本文提出的移频控制技术,并网采用预同步并网技术,光伏逆变器采用f-P折线控制技术,负荷1功率12kW,负荷2功率8kW,实验系统接入电压400V,实验系统没有MGCC,实验内容主要有并网转离网实验、离网运行负荷突减实验、离网转并网实验等,验证不同工况下无通信互联微电网控制。
图9无通信线微电网实验系统
3.2 实验验证1:并网转离网
微电网在并网转离网时,验证解决目前运行的微电网可能出现的离网瞬间过电压及“有缝”切换问题。并网转离网实验如图10所示,实验按照交换功率最大,由微电网向配电网送电,光伏发电20kW,负荷为0,并网运行时光伏发电20kW全部通过PCC输送配电网,储能出力为0,此时发生非计划孤岛,光伏发电20kW转为储能全部吸收。图中线 为微电网母线线电压(390V),并网转离网时没有缝隙,没有发生过电压,实现了非计划孤岛的无缝切换,线 为储能变流器相电流,孤岛发生后储能出力为0到充电电流29.8A。
图10并网转离网实验