本实用新型专利技术公开了基于集中式环状母线结构的高可靠性微电网系统，包括公共电网单元、混合储能单元、分布式电源单元、子微电网单元和环状一级直流母线。系统各单元连接在环状一级直流母线上，各单元通过对应的变换器控制功率的交换，混合储能系统可以平抑系统功率波动，维持直流母线的稳定，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，可以实现高低压负荷的直接供电，各子微电网构成多环状母线的交直流混合的互动式微电网供电区域。本实用新型专利技术可以提高微电网系统的供电可靠性、经济性和多样性，实现可再生能。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种新能源微电网系统。尤其是涉及一种包含混合储能、环状母线及子交直流微电网的高可靠性微电网系统。
技术介绍
近年来，随着经济的发展与科技的进步，能源危机和环境问题越来越凸显，并逐渐引起了国家与人们的重视和关注，尽快寻找可以广泛应用可再生能源的方法，以代替化石燃料的消耗，是人们可持续发展的必经之路。同时，随着人们生活水平的提高，用电量逐年提升，导致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，而目前的大容量集中式发电、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。以可再生能源为主的分布式电源具有明显的间歇性、随机性和波动性，当大规模的分布式电源单机接入大电网，会对大电网造成很大的影响。因此，大电网常常对分布式电源作隔离处理，这样就不能充分发挥分布式电源的优势，更不能高效的利用可在生能源。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。为了应对分布式电源的利用在供电质量、连续性、稳定性等方面面临的严峻挑战，高效可靠的储能系统是以新能源为支柱、低惯性电力电子装置为主导的微电网正常运行的保证。储能系统在微电网中的应用如下：1)通过合理有序的储能系统控制策略，弥补分布式电源随机性、间歇性和不可控性缺陷，增强分布式电源的稳定性与可调度性；2)在负荷低谷时充电，在负荷高峰时放电，作为微电网能量缓冲环节实现负荷的削峰填谷，提高微电网的经济性和可靠性；3)基于储能系统的快速响应特性，减缓模式切换过渡的暂态冲击，实现微电网无缝平滑切换，并为微电网的孤岛运行提供电压和频率支撑；4)为微电网提供有功功率支撑或无功功率补偿，平滑微电网电压波动，改善微电网的电能质量。目前的微电网处在起步阶段，关于微电网的架构类型相对较少，当下常用的微电网多为辐射状的母线结构，微电网中的供电形式较为单一，导致经济性与稳定性性对较差。同时，单一类型的储能装置已经不能满足微电网的发展要求，在微电网中混合储能系统将逐步代替 单一储能装置。另外，随着经济的发展和人们生活水平的提高，越来越多的设备开始被投入使用，人们对于供电多样性和可靠性的要求越来越高，需要有更多的供电形式与架构出现。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，提供基于集中式环状母线结构的高可靠性微电网系统，系统中各单元连接在环状一级直流母线上，且在子微电网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多样性和可靠性，通过混合储能系统的平抑功率能力，提高供电质量，利用设置的各双向变换器，实现各单元间的功率交换，从而提高微电网各单元的互动性。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、子微电网单元和环状一级直流母线，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第一双向交流-直流(AC-DC)变换器，第一双向交流-直流(AC-DC)变换器的另一侧连接在环状一级直流母线上；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环状一级直流母线上；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第一直流-直流(DC-DC)变换器连接在环状一级直流母线上，微燃机和风力发电机都各自通过一个交流-直流(AC-DC)变换器连接在环状一级直流母线上；所述的子微电网单元，包括子直流微电网、子交流微电网、第一双向直流-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第一双向直流-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环状一级直流母线上，从而构成环状供电架构。所述的混合储能系统包括第一次级双向直流-直流(DC-DC)变换器、第二次级双向直流-直流(DC-DC)变换器、蓄电池和超级电容，其中第一次级双向直流-直流(DC-DC)变换器和第二次级双向直流-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第二双向直流-直流(DC-DC)变换器连接在环状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、通过第二直流-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、通过第三直流-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第四直流-直流(DC-DC)变换器连接在环状二级直流母线上，蓄电池通过第三双向直流-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)变换器连接在环状一级直流母线上的环状二级交流母线、蓄电池、风力发电机、微燃机、通过第一交流-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第二交流-交流(AC-AC)变换器连接在环状二级交流母线上，蓄电池通过第二双向交流-直流 (AC-DC)变换器连接在环状二级交流母线上。所述的第一双向直流-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。本技术提供基于集中式环状母线结构的高可靠性微电网系统，其有益效果是：实现分布式电源的有序运行和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；利用蓄电池和超级电容组成的混合储能系统，平抑功率波动，提高供电质量；混合储能系统采取两级控制器，增加功率的可调度性；利用子直流微电网和子交流微电网形成环形的微电网供电区域，各子微本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于集中式环状母线结构的高可靠性微电网系统，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)和环状一级直流母线(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第一双向交流‑直流(AC‑DC)变换器(13)，第一双向交流‑直流(AC‑DC)变换器(13)的另一侧连接在环状一级直流母线(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环状一级直流母线(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)都各自通过一个第一直流‑直流(DC‑DC)变换器(35/36)连接在环状一级直流母线(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)连接在环状一级直流母线(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)、第一双向直流‑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)之间通过第一双向直流‑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)同时连接在环状一级直流母线(5)上，从而构成环状供电架构。...
【技术特征摘要】
1.基于集中式环状母线结构的高可靠性微电网系统，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)和环状一级直流母线(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第一双向交流-直流(AC-DC)变换器(13)，第一双向交流-直流(AC-DC)变换器(13)的另一侧连接在环状一级直流母线(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环状一级直流母线(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)都各自通过一个第一直流-直流(DC-DC)变换器(35/36)连接在环状一级直流母线(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)连接在环状一级直流母线(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)、第一双向直流-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)之间通过第一双向直流-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)同时连接在环状一级直流母线(5)上，从而构成环状供电架构。2.根据权利要求1所述的基于集中式环状母线结构的高可靠性微电网系统，其特征在于，所述的混合储能系统(21)包括第一次级双向直流-直流(DC-DC)变换器(211)、第二次级双向直流-直流(DC-DC)变换器(212)、蓄电池(213)和超级电容(214)，其中第一次级双向直流-直流(DC-DC)变换器(211)和第二次级双向直流-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...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟明，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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