[00134830]分布式光储一体机即插即用友好并网关键技术与应用

近年来,光伏成为分布式电源增长的主力,呈现爆发式增长。局部地区如浙江海宁、安徽、北京延庆县等已可预见的势必出现分布式发电高密度接入的情况,由于绝大部分分布式电源需要至少一级的逆变来实现与电网对接并提供适应的电压和频率,分布式逆变系统与传统旋转电机型电源的物理结构、控制方式、响应速度等都有显著差异,给高密度分布式逆变系统接入区域电网带来以下问题：1)变流器开关特性、控制耦合及其输出阻抗差异引起的特殊电能质量问题如谐波、谐振、环流等干扰上传至配电网、影响配电网正常运行将成为常态;2)变流器型分布式电源与旋转电机型电源的外特性相比,惯性小、无法自适应网络阻抗、功率分担能力差、控制鲁棒性差,不仅降低了自身生存能力,还增加了配网管理的难度;3)配套的控制策略如孤岛控制、故障穿越、参与电网调整、兼顾电能质量治理等仍无完善的功能指导体系。 针对以上问题,依托国网浙江省电力有限公司科技项目“面向即插即用的光储一体虚拟同步发电机接入关键技术研究”,开展了分布式光储一体机即插即用友好并网实用技术研究,在分布式电源并网底层终端引入虚拟同步发电机技术与即插即用技术,从根本上解决了分布式逆变系统惯性小、自适应电网能力差、电能质量差等问题,并攻克了虚拟同步发电机多机并联应用难题,高度契合未来高密度分布式电源广泛接入要求。 在理论与方法研究方面,（1）围绕直流电压变换环节、逆变器电路、滤波电路等装置主要构成环节,综合考虑电能质量主动治理、电网阻抗检测、虚拟同步控制等方面的适应性,提出光储一体化虚拟同步发电机设计方案,以及一种包含PQ控制、无功控制、虚拟同步控制、电能质量控制以及孤岛控制与故障穿越控制的多模式协调运行方法,使分布式光储一体机主动参与电网电压频率动态调节、主动电能质量主动治理、自适应电网参数,增强其与电网友好互动能力、即插即用接入能力;（2）提出了虚拟同步发电机多机并联与功率精确分配控制方法,降低了装置间环流,解决了多电力电子装置并联稳定性差问题。 在装置研制方面,开发了30kW面向即插即用的光储一体化虚拟同步发电机装置,已通过了国家认可委员会（CNAS）认可的校准实验室“天津天传电控设备检测有限公司”的第三方委托型式试验,试验项目包括虚拟惯量、一次调频等40余项试验。 在工程示范方面,针对浙江绍兴诸暨浙江兆山电器有限公司屋顶光伏,在一个并网点完成了4套虚拟同步发电机成功投运,展示了分布式虚拟同步发电机多机并联的良好效果。 同时,项目发表了相关技术论文9篇,申请专利4项。 以上研究成果,经国家一级科技查新单位“浙江省科技信息研究院”查新,查新结果表明,所提出的创新点,除委托单位公开的文献外,在所检其他国内外文献中未见述及。同时,研究成果助力项目团队报批了《虚拟同步发电机技术导则》等3项国网企标,为分布式电源友好并网规范与标准制定提供理论与工程依据,指导分布式电源以负责任的姿态并网,逐步使传统被动并网的模式变为主动服务的虚拟同步模式,将推动即插即用、友好并网型分布式电源的广泛应用,进而促进智能配电网发展。