一种多环状母线的集群交直流混合微电网系统技术方案

技术编号:13471989 阅读:37 留言:0更新日期:2016-08-05 09:28
本实用新型专利技术公开了一种多环状母线的集群交直流混合微电网系统,各子直流微电网、子交流微电网、分布式电源和储能系统构成集群交直流混合微电网。系统包括三级母线,公共电网单元、混合储能单元、分布式电源单元和子微电网单元分别通过特定的变换器连接在500V的一级直流母线;子直流微电网中设置有380V的环状二级直流母线和48V的环状三级直流母线,子交流微电网中设置有220V的环状二级交流母线和48V的环状三级交流母线,可以实现高低压负荷的直接供电。各子微电网间、子微电网与微电网间、微电网与公共电网间的功率均可双向流动,结合群功率调度与群协调控制,可以提高系统的供电可靠性、经济性和多样性,实现可再生能源的高效利用。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种微电网系统。尤其是涉及一种具有多级环状母线、子微电网集群互动的交直流混合微电网系统。
技术介绍
近年来,电力系统呈现出用电负荷不断增加、输电容量逐渐增大的特点,大容量集中式发电、远距离高电压传输的互联大电网运营成本高、运行难度大、调节能力弱的问题日益凸显,难以满足用户越来越高的安全性、可靠性、多样性、灵活性供电需求。随着新型电力电子技术的不断成熟,基于风、光、热、储等绿色能源的分布式发电技术蓬勃发展。分布式发电具有能源利用率高、环境污染小、供电灵活性强、投入成本低等优点,开发利用高效经济、灵活可靠的分布式发电技术是解决能源危机和环境问题的有效途径。为了减缓大规模的分布式电源单机入网对大电网的冲击,弥补电力系统对分布式电源广泛渗透承载能力的不足,充分发挥分布式发电技术的优势,微电网的概念应运而生。微电网是由分布式电源、负荷单元及储能装置按照特定的拓扑结构组成的具备独立管理、保护、控制能力的集约化新型电力网络,是以新能源发电技术为支柱、低惯性电力电子装置为主导的多约束、多状态、多维度的自治电力系统。微电网有并网和孤岛两种运行模式,并且可以在两种模式之间平滑无缝切换,一般通过单点接入主网,具有“即插即用”的灵活性和可控性,是未来智能电网的重要组成部分。当微电网处于并网模式时,能实现公共电网、分布式电源与负荷的一体化协调运行和各种能源资源的梯级高效利用;当大电网发生故障时,微电网通过解列控制进入孤岛模式,单独向敏感负荷供电,充分满足用户对供电安全性、可靠性需求。在分布式电源大规模并网、负荷水平不断提高的需求下,微电网技术蓬勃发展,未来的智能电网将是新能源高度渗透、潮流双向流动、具有极佳灵活性和交融性的交直流混合多微电网系统。各子微电网通过互联的形式形成一个大的集群微电网系统,互联集群化是充分发挥多微电网高能效的有效途径,是多微电网协调运行的潜在发展趋势之一,微电网间可以灵活智能的进行功率交换。目前关于集群的多微电网架构的研究较少,仅存的一些多微电网架构的研究往往集中在直流微电网或交流微电网,而关于集群的多交直流混合微电网系统的架构研究有所欠缺。交直流混合微电网既含有直流母线又含有交流母线,既可以直接向直流负荷供电又可以直接向交流负荷供电,解决了多次换流带来的诸多问题,降低了电力变换带来的能量损耗,具有更高的效率和灵活性,是未来最有潜力的配电网形式。其具有直流部分独立运行、交流部分独立运行、交直流部分协调运行三种运行模式,囊括了交流微电网和直流微电网的优点,对交直流分布式电源皆有较好的兼容性。未来的电网将是交流与直流混合、分布式电源高度渗透的电网,如果研究仅仅集中在直流微电网或交流微电网,那么微电网在实际配电网中的应用效果将大打折扣。另外,随着经济的发展和人们生活水平的提高,对于供电可靠性的要求越来越高,现今流行的辐射式供电网路在某些场合已经达不到可靠性要求,因此研究供电可靠性较高的环状结构成为必要。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是,提供一种多环状母线的集群交直流混合微电网系统,实现可再生能源的高效梯级利用,缓解环境污染和能源危机的压力,通过在系统中设置包括环状交流母线和环状直流母线的多环状母线,大大提高了微电网的供电灵活性、多样性和可靠性,同时利用子直流微电网和子交流微电网形成的集群交直流微电网系统,提高系统中各单元的互动性。本技术所采用的技术方案是:包括公共电网单元、混合储能单元、分布式电源单元、子微电网单元和一级直流母线,其中:所述的公共电网单元,公共电网连接一个变压器,变压器的另一侧对应连接一个双向交流-直流(AC-DC)变换器,双向交流-直流(AC-DC)变换器的另一侧连接在一级直流母线上;所述的混合储能单元,混合储能系统连接一个初级双向直流-直流(DC-DC)变换器,初级双向直流-直流(DC-DC)变换器的另一侧对应连接在一级直流母线上;所述的分布式电源单元,包括燃料电池、光伏电池、微燃机和风力发电机,其中燃料电池和光伏电池都各自通过一个直流-直流(DC-DC)变换器连接在一级直流母线上,微燃机和风力发电机都各自通过一个交流-直流(AC-DC)变换器连接在一级直流母线上;所述的子微电网单元,包括子直流微电网、子交流微电网、双向直流-直流(DC-DC)变换器和双向交流-交流(AC-AC)变换器,其中各子直流微电网之间通过双向直流-直流(DC-DC)变换器连接,各子交流微电网之间通过双向交流-交流(AC-AC)变换器连接,各子直流微电网和各子交流微电网同时连接在一级直流母线上,从而构成环状供电架构。所述的混合储能系统包括两个次级双向直流-直流(DC-DC)变换器、蓄电池和超级电容,其中两个次级双向直流-直流(DC-DC)变换器的一侧分别对应连接蓄电池和超级电容,另一侧通过并联方式连接初级双向直流-直流(DC-DC)变换器。所述的子直流微电网包括一个通过双向直流-直流(DC-DC)变换器连接在一级直流母线上的环状二级直流母线、一个通过单向直流-直流(DC-DC)变换器连接在环状二级直流母线上的环状三级直流母线、通过直流-直流(DC-DC)变换器连接在环状三级直流母线上的低压直流负荷、通过直流-交流(DC-AC)变换器连接在环状三级直流母线上的低压交流负荷、蓄电池、光伏电池、燃料电池、通过直流-直流(DC-DC)变换器连接在环状二级直流母线上的高压直流负荷,其中,光伏电池和燃料电池分别通过直流-直流(DC-DC)变换器连接在环状二级直流母线上,蓄电池通过双向直流-直流(DC-DC)变换器连接在环状二级直流母线上。所述的子交流微电网包括一个通过双向直流-交流(DC-AC)变换器连接在一级直流母线上的环状二级交流母线、一个通过单向交流-交流(AC-AC)变换器连接在环状二级交流母线上的环状三级交流母线、通过交流-直流(AC-DC)变换器连接在环状三级交流母线上的低压直流负荷、通过交流-交流(AC-AC)变换器连接在环状三级交流母线上的低压交流负荷、蓄电池、风力发电机、微燃机、通过交流-交流(AC-AC)变换器连接在环状二级交流母线上的高压交流负荷,其中,风力发电机和微燃机分别通过交流-交流(AC-AC)变换器连接在环状二级交流母线上,蓄电池通过双向交流-直流(AC-DC)变换器连接在环状二级交流母线上。所述的双向直流-直流(DC-DC)变换器连接在两个子直流微电网的环状二级直流母线之间,双向交流-交流(AC-AC)变换器连接在两个子交流微电网的环状二级交流母线之间。本技术提供一种本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种多环状母线的集群交直流混合微电网系统,其特征在于,包括公共电网单元(1)、混合储能单元(2)、分布式电源单元(3)、子微电网单元(4)和一级直流母线(5),其中:所述的公共电网单元(1),公共电网(11)连接一个变压器(12),变压器(12)的另一侧对应连接一个双向交流‑直流(AC‑DC)变换器(13),双向交流‑直流(AC‑DC)变换器(13)的另一侧连接在一级直流母线(5)上;所述的混合储能单元(2),混合储能系统(21)连接一个初级双向直流‑直流(DC‑DC)变换器(22),初级双向直流‑直流(DC‑DC)变换器(22)的另一侧对应连接在一级直流母线(5)上;所述的分布式电源单元(3),包括燃料电池(31)、光伏电池(32)、微燃机(33)和风力发电机(34),其中燃料电池(31)和光伏电池(32)都各自通过一个直流‑直流(DC‑DC)变换器(35/36)连接在一级直流母线(5)上,微燃机(33)和风力发电机(34)都各自通过一个交流‑直流(AC‑DC)变换器(37/38)连接在一级直流母线(5)上;所述的子微电网单元(4),包括子直流微电网(41)、子交流微电网(42)、双向直流‑直流(DC‑DC)变换器(43)和双向交流‑交流(AC‑AC)变换器(44),其中各子直流微电网(41)之间通过双向直流‑直流(DC‑DC)变换器(43)连接,各子交流微电网(42)之间通过双向交流‑交流(AC‑AC)变换器(44)连接,各子直流微电网(41)和各子交流微电网(42)同时连接在一级直流母线(5)上,从而构成环状供电架构。...

【技术特征摘要】
1.一种多环状母线的集群交直流混合微电网系统,其特征在于,包括公共电网单元(1)、
混合储能单元(2)、分布式电源单元(3)、子微电网单元(4)和一级直流母线(5),其中:
所述的公共电网单元(1),公共电网(11)连接一个变压器(12),变压器(12)的另一
侧对应连接一个双向交流-直流(AC-DC)变换器(13),双向交流-直流(AC-DC)变换器(13)
的另一侧连接在一级直流母线(5)上;
所述的混合储能单元(2),混合储能系统(21)连接一个初级双向直流-直流(DC-DC)
变换器(22),初级双向直流-直流(DC-DC)变换器(22)的另一侧对应连接在一级直流母
线(5)上;
所述的分布式电源单元(3),包括燃料电池(31)、光伏电池(32)、微燃机(33)和风
力发电机(34),其中燃料电池(31)和光伏电池(32)都各自通过一个直流-直流(DC-DC)
变换器(35/36)连接在一级直流母线(5)上,微燃机(33)和风力发电机(34)都各自通
过一个交流-直流(AC-DC)变换器(37/38)连接在一级直流母线(5)上;
所述的子微电网单元(4),包括子直流微电网(41)、子交流微电网(42)、双向直流-
直流(DC-DC)变换器(43)和双向交流-交流(AC-AC)变换器(44),其中各子直流微电
网(41)之间通过双向直流-直流(DC-DC)变换器(43)连接,各子交流微电网(42)之间
通过双向交流-交流(AC-AC)变换器(44)连接,各子直流微电网(41)和各子交流微电网
(42)同时连接在一级直流母线(5)上,从而构成环状供电架构。
2.根据权利要求1所述的一种多环状母线的集群交直流混合微电网系统,其特征在于,
所述的混合储能系统(21)包括次级双向直流-直流(DC-DC)变换器(211)、次级双向直流
-直流(DC-DC)变换器(212)、蓄电池(213)和超级电容(214),其中次级双向直流-直流
(DC-DC)变换器(211)和次级双向直流-直流(DC-DC)变换器(212)的一侧分别对应连
接蓄电池(213)和超级电容(214),另一侧通过并联方式连接初级双向直流-直流(DC-DC)
变换器(22)。
3.根据权利要求1所述的一种多环状母线的集群交直流混合微电网系统,其特征在于,
所述的子直流微电网(41)包括一个通过双向直流-直流(DC-DC)变换器(414)连接在一
级直流母线(5)上的环...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘青陈世超张立娜
申请(专利权)人:华北电力大学保定
类型:新型
国别省市:河北;13

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