薩登柴油發電機2KW小型停電應急

薩登為了實現一定的經濟效益，獨立微網系統中的柴油發電機不再是單臺大容量機組，而是選擇多臺相對小容量的機組，根據負荷實際需求，開啟一臺或者多臺柴油機組。單臺柴油發電機負荷率大約為 75%，既包含一定功率裕量，經濟性也相對較高。低負載要求通常在 30%左右，低于此值，柴油發電機單位功率耗油量會較大，同時影響柴油發電機的運行壽命。當多臺柴油機并列運行時，每臺并聯運行的柴油發電機配置一個控制模塊，包括自動電壓調節器(automatic voltage regulator，AVR)和轉速調節器(speed governor，GOV) 2個子模塊，機組之間通過 RS232/485 進行通信。控制模塊主要有自同期并機、負荷分配和無功調壓 3 個功能。自同期并機是指通過檢測待并網發電機組和已運行發電機組的三相電壓信號，按照預先設定的參數進行對比，同時調整待并網發電機組的輸出電壓幅值和頻，使之與已運行機組輸出電壓的幅值和相位一致。待達到同步要求后，發出同步信號，斷路器合閘。自動負荷分配是指，多機并列運行時，有功功率可以平均分配，也可以按照比例的方式分配，即出力之比等于容量之比。當負荷需求下降時，則可以自動切除一臺機組，盡可能使運行機組達到滿載。無功調壓是指各機組通過控制發電機端口電壓來控制輸出的無功功率，保證了各機組之間的無功功率均衡。小型柴油發電機慣性較小，在正常運行范圍內由于負荷或者可再生能源波動，將會引起系統頻率、電壓波動。利用儲能系統的快速功率控制，可以有效抑制由于凈負荷擾動引起的系統頻率和電壓波動，提高用戶負荷的電能質量[5]。通常情況下，柴油機具有不同程度的短時過流能力，但柴油機的輸出電流超過額定值一定時間后，也將導致故障停機。一般情況下，柴油機輸出電流高于額定值的時間與電流值成反比。超出額定電流值越大、可接受的運行時間越短。由于單臺柴油機從冷備用到并機運行，視容量不同，啟動時間也不盡相同，因此，當系統內功率缺額超過當前運行機組一定容量時，整個系統面臨著由于發電機過流保護動作而崩潰的危險。此外，發電機組長時間超過額定電流運行，對于機組的運行壽命也將產生影響。由于獨立微網中配置了儲能系統，因此除了按照文獻[2-3]所提及的能量管理策略進行大時間尺度的優化調度外，還可以利用其快速的功率響應特性(滿功率響應時間在 10~20 ms 之間)，在機組并機過程中，短時間補充系統的功率缺額。
   蓄電池儲能系統作為微網內的主電源時，儲能用并網變流器工作在獨立運行模式，控制出口側交流母線電壓幅值和頻率恒定。這種控制方式與柴油發電機有著本質的不同，儲能系統受變流器中電力電子器件的限制，一般不具備短期過流能力。當柴油機與儲能并網變流器并列運行時，如果儲能并網變流器仍工作在獨立運行模式，微網內凈負荷的擾動，易使得兩者的端口電壓發生偏差，加之儲能變流器與同步發電機之間等值阻抗較小，因此較小的電壓偏差就會產生較大的無功環流，容易導致儲能用變流器過流保護動作，凈功率將全部轉移到柴油機，進而容易引發連鎖反應，系統崩潰。因此，微網內主電源從儲能系統轉為柴油機或者從柴油機轉為儲能系統的時候，通常先關閉主電源，然后重新啟動柴油發電機或者儲能系統，系統恢復供電。在雙主電源切換過程中，系統內存在著短時停電。針對主變并網模式和獨立運行模式的無縫切換控制策略，文獻[6-7]提出逆變器在并網運行時采用電流控制模式，獨立運行時則采用電壓控制模式，運行模式切換時主控制器應能夠滿足在 2 種制模式間快速切換的要求。文獻[8]采用上層控制器及控制器局域網絡(controller areanetwork，CAN)總線通信對微網內主電源與從電源進行協調控制，且主電源必須滿足在電壓控制模式及電流控制模式間的快速切換。文獻[9]指出控制器在電壓控制和電流控制 2 種模式間切換時，會導致輸出結果出現偏差，容易造成暫態沖擊，因此提出一種采用內環電流滯環控制，外環為電容電壓及并網電流并行控制的控制算法。控制模式切換時不需要改變控制結構，但滯環電流控制下器件開關頻率較高，會增加系統損耗。文獻[10]在電壓電流雙閉環控制基礎上引入虛擬阻抗，并網運行時通過改變虛擬阻抗來相應控制其輸出電或功率，屬于間接電流控制，且模式切換過程中仍存在電流和功率沖擊。然而上述文獻所提出的方法均為存在大電網時微網內主電源在雙運行模式之間的無縫切換。該場景與孤立微網系統中雙主電源的無縫切換并不相同。與大電相比，柴油發電機組缺乏足夠的慣性，不能等同于恒定的電壓源。