一种孤岛综合能源供给及保障系统技术方案

本发明专利技术公开了一种孤岛综合能源供给及保障系统，包括：作为孤岛微电网的主电源的小型堆核发电设备；用于将所述小型堆核发电设备接入微电网的开关站；用于储能的大容量储能系统以及超级电容；作为孤岛微电网的辅助电源的分布式再生能源发电系统；作为孤岛微电网的应急能源的柴油发电系统；以及微电网综合控制管理中心系统；其中，所述小型堆核发电设备、开关站、大容量储能系统以及超级电容、分布式再生能源发电系统、柴油发电系统以及微电网综合控制管理中心系统之间通过电力传输线路或/及微网通讯线路进行连接。实施本发明专利技术，可以为孤岛提供综合能源及保障。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于孤岛的微电网
，特别涉及一种孤岛综合能源供给及保障系统。
技术介绍
微电网是分布式发电的一种组织形式，其由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负载和监控系统、保护装置组成的小型发配电系统，能够实现自我控制、保护和管理，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。孤岛微电网是指仅具备独立运行功能的微电网，例如对偏远地区或者海岛供电的微电网。孤岛系统通常远离陆地并且岛屿面积也比较小，长期柴油运输和消耗费用制约了传统系统的发展；另一方面，由于一次能源日益枯竭和人类生存环境日益恶化世界各国都把开发新的可再生能源作为能源发展的方向。孤立岛屿传统采用柴油机自给自足供电，近几年来发电量越来越难满足用户要求。随着我国不断加强对近海石油、天然气资源的开发利用，海洋油气开采电力供应需求日益增加。海上核电站为海洋油气开采、海岛资源战略开发等提供电力供应在降低供电成本、提高电能质量、油田群持续滚动开发、海岛资源综合开发利用等方面具有显著优势。分布式可再生能源在孤岛微电网的应用目前尚处于起步阶段，还存在输出容量有限、用电持续性及电网稳定性差等诸多问题，还远远不能满足各种孤岛大容量用电的需求。按照国际原子能委员会(IAEA)的规定，电功率小于300MW的反应堆被划分为小型堆，但是有些时候功率小于500MW的反应堆也被称为小型堆。根据这个定义，国际上的小型反应堆不但种类很多，而且数量很大。包括绝大多数的研究堆、原型堆，大量的军用堆、舰船潜艇上的反应堆，以及小功率的商用堆。堆型有压水堆、高温气冷堆、沸水堆、液态金属快堆、熔盐堆等各种堆型。其中，小型压水堆是国际上的主要研究方向。目前多个国家正在开发各种新型小型堆，包括美国西屋公司的IRIS、WSMR，巴威公司的mPower，NuScale Power公司的NuScale，Holtec公司的SMR-160，韩国的SMART，俄罗斯OKBM的浮动式KLT40S，法国国有船舶公司的Flexblue，国内中国广核集团的ACPR系列小型堆，中核集团的ACP100，清华的供热用低温堆，除上述压水堆堆型之外，高温气冷堆堆型也处于不断发展完善之中，目前在运的日本30MWth的高温工程实验堆(HTTR)和中国的10MWth高温气冷实验堆(HTR-10)，华能集团模块式高温气冷堆示范工程HTR-PM目前已经开工建设。小型堆的尺寸和发电量可以满足多种基础和工业应用，包括发电、海水淡化、区域供热和舰船供能等方面。根据IAEA调查，85.7％的研究者认为小型堆最佳应用是发电，而71％的研究者也高度关注小型堆在海水淡化、区域供热、独立发电、工业处理等方面的潜在应用。但对孤岛采用小型压水堆进行供电目前尚没有比较完善的方案。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种孤岛综合能源供给及保障系统，可以为孤岛提供智能化及综合能源。为解决上述技术问题，本专利技术的一方面提供一种孤岛综合能源供给及保障系统，包括：作为孤岛微电网的主电源的小型堆核发电设备；用于将所述小型堆核发电设备接入微电网的开关站；用于储能的大容量储能系统以及超级电容；作为孤岛微电网的辅助电源的分布式再生能源发电系统；作为孤岛微电网的应急能源的柴油发电系统；以及微电网综合控制管理中心系统；其中，所述小型堆核发电设备、开关站、大容量储能系统以及超级电容、分布式再生能源发电系统、柴油发电系统以及微电网综合控制管理中心系统之间通过电力传输线路或/及微网通讯线路进行连接；其中，所述分布式再生能源发电系统包括：光伏发电系统、风力发电系统、海浪能发电系统、潮汐能发电系统、微型燃气发电系统、生物质发电系统、海上温差能发电系统中的一个或多个。其中，所述小型堆核发电设备为小型堆核电站，其通过开关站中的接入系统与孤岛微电网相连接；或者所述小型堆核发电设备为核动力发电船，其通过海底电缆直接与开关站中的接入系统相连接；或者所述核动力发电船的输出电缆与一浮桥装置中的电缆接口相连，所述浮桥装置内通过铺设的电缆与开关站的接入系统相连接。其中，所述小型堆核发电设备为建设在所述孤岛上的小型堆核电站，所述小型堆核电站通过开关站接入微电网为孤岛负载进行供电；所述分布式再生能源发电系统接入所述大容量储能系统以及超级电容，所述大容量储能系统以及超级电容在所述小型堆核电站出现故障停电或停机时，为孤岛负载进行供电。其中，所述小型堆核发电设备为核动力发电船，所述核动力发电船通过海底电缆与设置于孤岛上的开关站相连，通过所述开关站接入微电网为孤岛负载进行供电；所述分布式再生能源发电系统接入所述大容量储能系统以及超级电容，所述大容量储能系统以及超级电容在所述核动力发电船出现故障停电或停机时，为孤岛负载进行供电。其中，所述分布式再生能源发电系统接入所述大容量储能系统以及超级电容并进行充电，优先为孤岛负载进行供电；所述小型堆核发电设备为核动力发电船，所述核动力发电船定期通过海底电缆与设置于孤岛上的开关站相连，通过所述开关站对接入所述大容量储能系统以及超级电容进行充电。其中，所述开关站至少包括接入系统、变压器、断路器及母线，所述接入系统提供有小型堆核发电设备与孤岛微电网互相连接的接口。其中，所述大容量储能系统包括电池系统、双向控制装置、工频隔离变压器。其中，所述微电网综合控制管理中心系统包括微电网能量管理系统，所述微电网能量管理系统包括：电量采集模块，用于在线采集微电网参数以及大容量储能系统参数信息，所述微电网参数包括电压、电流、有功、无功、频率信息，所述大容量储能系统参数包括电压、电流、充放电信息；信息处理模块，用于接收来自电量采集模块的微电网参数以及大容量储能系统参数，通过对所接收的信息进行整合、处理和计算分析，判断是否需要进行功率调节，并在确定需要进行功率调节时制定功率调节策略，并生成控制信号；电力控制模块，用于接收来自所述信息处理模块的控制信号，根据所述控制信号执行相应的有功功率调节或无功功率调节。其中，当信息处理模块判断到电压出现波动超出预定阈值时，则确定需要启动微电网有功功率调节；当信息处理模块判断到频率出现波动超出预定阈值时，则确定需要启动微电网无功功率调节；其中，所述电力控制模块进一步包括有功功率调节模块和无功功率调节模块；所述有功功率调节模块用于在电量过剩时，控制对大容量储能系统和超级电容组进行充电，并用于在电量不足时，控制对大容量储能系统和超级电容组进行放电，以实现有功功率的动态平衡；所述无功功率调节模块，用于通过对无功补偿装置进行投、切操作以实现无功功率的动态平衡。其中，所述微电网综合控制管理中心系统进一步包括微电网管理系统，所述微电网管理系统包括：微电网接入柜、微电网通讯屏、微电网测控屏和微电网集中管理系统，所述微电网测控制屏包含微电网集中控制器；其中，微电网集中控制器用于实时检测微电网频率，如果检测到频率过低，则根据负载的优先级从低到高依次切除部分负载，或调整分布式电源输出，以使微电网频率处于正常范围；如果检测到频率过高，则根据已切除的负载的优先级从高到低依次进行恢复，或调整分布式电源输出，以使微电网频率处于正常范围。其中，所述微电网集中管理系统包括储能系统监控模块、微电网综合监视与统计模块以及下述模块中的至少一个：小型核能发电监控模块、风力发电监本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种孤岛综合能源供给及保障系统，其特征在于，包括：作为孤岛微电网的主电源的小型堆核发电设备；用于将所述小型堆核发电设备接入微电网的开关站；用于储能的大容量储能系统以及超级电容；作为孤岛微电网的辅助电源的分布式再生能源发电系统；作为孤岛微电网的应急能源的柴油发电系统；以及微电网综合控制管理中心系统；其中，所述小型堆核发电设备、开关站、大容量储能系统以及超级电容、分布式再生能源发电系统、柴油发电系统以及微电网综合控制管理中心系统之间通过电力传输线路或/及微网通讯线路进行连接；其中，所述分布式再生能源发电系统包括：光伏发电系统、风力发电系统、海浪能发电系统、潮汐能发电系统、微型燃气发电系统、生物质发电系统、海上温差能发电系统中的一个或多个。

【技术特征摘要】
1.一种孤岛综合能源供给及保障系统，其特征在于，包括：作为孤岛微电网的主电源的小型堆核发电设备；用于将所述小型堆核发电设备接入微电网的开关站；用于储能的大容量储能系统以及超级电容；作为孤岛微电网的辅助电源的分布式再生能源发电系统；作为孤岛微电网的应急能源的柴油发电系统；以及微电网综合控制管理中心系统；其中，所述小型堆核发电设备、开关站、大容量储能系统以及超级电容、分布式再生能源发电系统、柴油发电系统以及微电网综合控制管理中心系统之间通过电力传输线路或/及微网通讯线路进行连接；其中，所述分布式再生能源发电系统包括：光伏发电系统、风力发电系统、海浪能发电系统、潮汐能发电系统、微型燃气发电系统、生物质发电系统、海上温差能发电系统中的一个或多个。2.如权利要求1所述的一种孤岛综合能源供给及保障系统，其特征在于，所述小型堆核发电设备为小型堆核电站，其通过开关站中的接入系统与孤岛微电网相连接；或者所述小型堆核发电设备为核动力发电船，其通过海底电缆直接与开关站中的接入系统相连接；或者所述核动力发电船的输出电缆与一浮桥装置中的电缆接口相连，所述浮桥装置内通过铺设的电缆与开关站的接入系统相连接。3.如权利要求2所述的一种孤岛综合能源供给及保障系统，其特征在于，所述小型堆核发电设备为建设在所述孤岛上的小型堆核电站，所述小型堆核电站通过开关站接入微电网为孤岛负载进行供电；所述分布式再生能源发电系统接入所述大容量储能系统以及超级电容，所述大容量储能系统以及超级电容在所述小型堆核电站出现故障停电或停机时，为孤岛负载进行供电。4.如权利要求2所述的一种孤岛综合能源供给及保障系统，其特征在于，所述小型堆核发电设备为核动力发电船，所述核动力发电船通过海底电缆与设置于孤岛上的开关站相连，通过所述开关站接入微电网为孤岛负载进行供电；所述分布式再生能源发电系统接入所述大容量储能系统以及超级电容，所述大容量储能系统以及超级电容在所述核动力发电船出现故障停电或停机时，为孤岛负载进行供电。5.如权利要求2所述的一种孤岛综合能源供给及保障系统，其特征在于，所述分布式再生能源发电系统接入所述大容量储能系统以及超级电容并进行充电，优先为孤岛负载进行供电；所述小型堆核发电设备为核动力发电船，所述核动力发电船定期通过海底电缆与设置于孤岛上的开关站相连，通过所述开关站对接入所述大容量储能系统以及超级电容进行充电。6.如权利要求1-5任一项所述的孤岛综合能源供给及保障系统，其特征在于，所述开关站至少包括接入系统、变压器、断路器及母线...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭建林，杨成峰，李曦，刘永康，阳忠明，刘晓爽，芮旻，杨珏，
申请(专利权)人：中广核研究院有限公司，中国广核集团有限公司，中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44