一种基于混合储能与故障限流器的微网系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于混合储能与故障限流器的微网系统，所述系统包括风力发电机、光伏发电机、蓄电池、飞轮储能单元、燃料电池单元、并网逆变器、柴油发电机、LC滤波器、故障限流器、直流母线、交流母线；该系统同时采用氢能、蓄电池和飞轮储能的混合储能技术来实现微网的功率平衡并满足负载短期需求，由寿命长、价格低的氢气罐长期存储大量能源。同时，采用能量回馈制动控制的飞轮储能单元，能达到平抑微网功率波动的目的，可实现快速动态补偿。另外，故障限流器的使用能提高微网的故障穿越能力。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于混合储能与故障限流器的微网系统。技术背景微网系统中，光伏出力和风机出力具有不确定性，所以需要储能装置来提高新能源发电并网性能，如平抑风力发电等新能源发电输出功率的间歇性、波动性；以及提高电能利用效率的优化能量管理的储能。第一个要求重在快速响应部分。飞轮储能的主要优点有:储能密度高；无过充放电问题；寿命长；可实现快速动态功率补偿。但飞轮储能的储能量不高。第二个要求重在储能容量。用蓄电池较容易实现大容量储能，但电池类储能的充放电速度、充放电次数等受到限制，不能用于实现快速的动态功率补偿，不能用于稳定电压波动、抑制动态振荡、平滑风力发电输出的快速变化。此外蓄电池是一种传统的能源转换效率较高的能源存储方式，但由于较短的使用寿命和昂贵的价格，蓄电池并不适于长期存储大量能源。以氢气为燃料的燃料电池是一种高效清洁的发电设备，同时由于氢能具有可储性，可使用电解池将光伏电能转换为氢能，利用寿命长、价格低的氢气罐来长期存储大量氢能，为燃料电池发电提供充足的燃料，这个过程为光伏微网提供了一种新的能源存储方式，但是该种方式的能源转换效率相对于蓄电池而言要低。在电压跌落时，通过STATC0M进行无功补偿可以支撑电压，增强分布式电源故障穿越能力，但是要求STATC0M容量较大。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于混合储能与故障限流器的微网系统。本技术的目的是通过以下技术方案实现的:一种基于混合储能与故障限流器的微网系统，所述系统包括风力发电机、光伏发电机、蓄电池、飞轮储能单元、燃料电池单元、并网逆变器、柴油发电机、LC滤波器、故障限流器、直流母线、交流母线、公共连接点(PCC);其中风力发电机、光伏发电机、蓄电池、飞轮储能单元和燃料电池单元并联在直流母线上，并网逆变器一端与直流母线相连，另一端与交流母线相连，柴油发电机一端与交流母线相连，另一端接地；LC滤波器一端与交流母线相连，另一端与公共连接点(PCC)相连，故障限流器一端与公共连接点相连，另一端通过静态开关与主网相连；所述的燃料电池单元由电解池、氢气压缩机、氢气罐、燃料电池、空气压缩机、Buck型DC/DC变换器和Boost型DC/DC变换器组成；电解池一端通过Buck型DC/DC变换器与直流母线连接，另一端与氢气压缩机相连，氢气压缩机与氢气罐相连，氢气罐与空气压缩机与燃料电池的一端相连，燃料电池的另一端通过Boost型DC/DC变换器与直流母线连接。本技术的有益效果在于:本技术同时采用氢能、蓄电池和飞轮储能的混合储能技术来实现微网的功率平衡。该系统使用高效的蓄电池，满足负载短期需求，由寿命长、价格低的氢气罐长期存储大量能源。同时，采用能量回馈制动控制的飞轮储能单元，能达到平抑微网功率波动的目的，可实现快速动态补偿。另外，电力电子型故障限流器的使用能提尚微网的故障穿越能力。【附图说明】图1为本技术微网系统的结构示意图。【具体实施方式】本技术一种基于混合储能与故障限流器的微网系统，所述系统包括风力发电机、光伏发电机、蓄电池、飞轮储能单元、燃料电池单元、并网逆变器、柴油发电机、LC滤波器、故障限流器、直流母线、交流母线、公共连接点(PCC);直流母线的存在可以直接对微网内部的直流负载进行供电。风力发电机、光伏发电机、蓄电池、飞轮储能单元和燃料电池单元并联在直流母线上，采用混合储能技术来实现微网的功率平衡；其中，飞轮储能单元采用能量回馈制动控制并接到直流母线上后，直流母线电压波动较小，能达到平抑微网功率波动的目的。这样，在传统蓄电池储能的基础上加上飞轮储能后，可以显著改善微网的动态性能，用于实现快速的动态功率补偿、稳定电压波动、抑制动态振荡、平滑风力发电输出的快速变化。在主电网短时故障时，飞轮提供缺额功率，无需切除大量负荷。运行方式变化时，微网运行稳定，抗扰动能力大大增强。由蓄电池储能和飞轮储能满足短期需求；飞轮储能单元可以采用Acctive Power Inc公司的CSUPS750KVA型号产品，当不限于此。并网逆变器一端与直流母线相连，另一端与交流母线相连，柴油发电机一端与交流母线相连，另一端接地；LC滤波器一端与交流母线相连，另一端与公共连接点(PCC)相连，故障限流器一端与公共连接点相连，另一端通过静态开关与主网相连；所述的燃料电池单元由电解池、氢气压缩机、氢气罐、燃料电池、空气压缩机、Buck型DC/DC变换器和Boost型DC/DC变换器组成。电解池一端通过Buck型DC/DC变换器与直流母线连接，另一端与氢气压缩机相连，氢气压缩机与氢气罐相连，氢气罐与空气压缩机与燃料电池的一端相连，电解池产生的氢气通过氢气压缩机后存储与氢气罐中，氢气罐中存储的氢气通入燃料电池的阳极，经过空气压缩机的空气通入燃料电池的阴极。由寿命长、价格低的氢气罐长期存储大量能源，为燃料电池提供充足燃料。燃料电池的另一端通过Boost型DC/DC变换器与直流母线连接。微网并网运行时，如果主网发生故障，故障限流器的使用能提高微网的故障穿越能力(降低PCC点的电压跌落程度，抑制流过静态开关的冲击电流)，减弱了主网故障对微网的危害。本技术的工作过程如下:光伏发电机和风力发电机的提供电能首先满足负载需求，如果有剩余能源，先满足蓄电池和飞轮储能单元的充电需求，如果满足蓄电池和飞轮储能单元的充电要求后仍有剩余电能，可以通过电解池电解水制氢的方法将电能转化为氢气，并经压缩后存储在氢气罐中；当光伏发电机和风力发电机提供的电能不能满足用户的负载需求时，首先由蓄电池来满足负载需求，如果蓄电池存储的电能也不足以满足负载的需求，再通过燃料电池发电来满足。飞轮储能单元主要起到平抑微网功率波动，实现快速动态功率补偿的目的。对于故障限流器，当主网正常运行时，故障限流器的电力电子开关闭合，故障限流器呈现低阻抗或零阻抗。当主网发生故障时，故障限流器的电力电子开关打开，采用故障限流器中的电抗器进行限流。【主权项】1.一种基于混合储能与故障限流器的微网系统，其特征在于，所述系统包括风力发电机、光伏发电机、蓄电池、飞轮储能单元、燃料电池单元、并网逆变器、柴油发电机、LC滤波器、故障限流器、直流母线、交流母线、公共连接点；其中风力发电机、光伏发电机、蓄电池、飞轮储能单元和燃料电池单元并联在直流母线上，并网逆变器一端与直流母线相连，另一端与交流母线相连，柴油发电机一端与交流母线相连，另一端接地；LC滤波器一端与交流母线相连，另一端与公共连接点相连，故障限流器一端与公共连接点相连，另一端通过静态开关与主网相连；所述的燃料电池单元由电解池、氢气压缩机、氢气罐、燃料电池、空气压缩机、Buck型DC/DC变换器和Boost型DC/DC变换器组成；电解池一端通过Buck型DC/DC变换器与直流母线连接，另一端与氢气压缩机相连，氢气压缩机与氢气罐相连，氢气罐与空气压缩机与燃料电池的一端相连，燃料电池的另一端通过Boost型DC/DC变换器与直流母线连接。【专利摘要】本技术公开了一种基于混合储能与故障限流器的微网系统，所述系统包括风力发电机、光伏发电机、蓄电池、飞轮储能单元、燃料电池单元、并网逆变器、柴油发电机、LC滤波器、故障限流器、直流母线、交流母线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于混合储能与故障限流器的微网系统，其特征在于，所述系统包括风力发电机、光伏发电机、蓄电池、飞轮储能单元、燃料电池单元、并网逆变器、柴油发电机、LC滤波器、故障限流器、直流母线、交流母线、公共连接点；其中风力发电机、光伏发电机、蓄电池、飞轮储能单元和燃料电池单元并联在直流母线上，并网逆变器一端与直流母线相连，另一端与交流母线相连，柴油发电机一端与交流母线相连，另一端接地；LC滤波器一端与交流母线相连，另一端与公共连接点相连，故障限流器一端与公共连接点相连，另一端通过静态开关与主网相连；所述的燃料电池单元由电解池、氢气压缩机、氢气罐、燃料电池、空气压缩机、Buck型DC/DC变换器和Boost型DC/DC变换器组成；电解池一端通过Buck型DC/DC变换器与直流母线连接，另一端与氢气压缩机相连，氢气压缩机与氢气罐相连，氢气罐与空气压缩机与燃料电池的一端相连，燃料电池的另一端通过Boost型DC/DC变换器与直流母线连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：傅子昊，何迪，彭勃，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33