一种基于双冗余电力电子变压器的交直流混合系统技术方案

本实用新型专利技术提供的一种基于双冗余电力电子变压器的交直流混合系统，包括：两台多端口电力电子变压器、10kV交流母线、10kV直流母线、240V直流母线、380V交流母线。双冗余电力电子变压器分别接入于两路10kV交流电源，两台电力电子变压器10kV直流、240V直流及380V交流母线互联构成环网。10kV直流母线用于接纳大容量远距离光伏，同时实现两路10kV交流电源点的柔性互联；240V直流用于接纳低压光伏、储能等，同时给直流负载供电；380V交流用于接纳低压光伏、风电、光热发电等，同时给交流负载供电。该系统在保证交直流负荷高供电可靠性的同时，可以有效减少源、荷、储的多级变流环节，提高综合能源利用率及系统能效，同时通过多运行方式的切换，对电网提供辅助支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双冗余电力电子变压器的交直流混合系统
本技术涉及交直流混合系统
，尤其涉及一种基于双冗余电力电子变压器的交直流混合系统。
技术介绍
分布式可再生能源已成为推进能源转型的重要途径，预计2050年非水可再生能源占比将高达43.44％，其中超过半数是分布式可再生能源。风电、光伏、光热发电等分布式可再生能源一般通过多级变流环节并网，且缺乏统一管控调度的手段，导致系统综合能效低下。在负荷侧，以IT类负载、变频空调及电动汽车为代表的广义直流用能设备比例快速升高，其变流环节严重降低了系统能效。目前传统配网需要面临如下几类典型设备的接入：(1)交直流共存的分布式发电系统(如分布式光伏中光伏组件为直流源、风电机本质为交流源)；(2)交直流共存的储能设备(如锂电池、超级电容器本质为直流储能，飞轮储能本质为交流)；(3)电动汽车充电桩、数据中心IT类负载等广义直流设备，对电能直流及供电可靠性要求高，且需要经过多级整流或不间断电源(UPS，UninterruptiblePowerSupply)实现供电；(4)传统交流负载直接接入低压交流配网。面向分上述布式可再生能源可靠消纳及交直流负荷经济用能的重大需求，交直流混合系统在经济性、可靠性及灵活性等方面存在明显优势。国内外已经开展相关技术的研究，提出了交直流系统的概念及发展方向。传统交直流混合系统结构一般为低压放射状母线结构，可靠性低、母线末端电压波动大、能源接入能力有限，运行方式单一，不能实现灵活经济运行。因此支撑大容量交直流源、荷高效接入、可实现灵活运行的交直流混合系统是未来我国新型配用电系统的发展方向。研发此类交直流混合系统时，需要解决传统交直流混合系统可靠性低、母线末端电压波动大、能源接入能力有限，运行方式单一，不能实现灵活经济运行的技术问题。
技术实现思路
本技术实施例提供了一种基于双冗余电力电子变压器的交直流混合系统，用于解决传统交直流混合系统可靠性低、母线末端电压波动大、能源接入能力有限、变流环节多、损耗高、不经济的技术问题。本技术提供的一种基于双冗余电力电子变压器的交直流混合系统，包括：两台多端口电力电子变压器、10kV交流母线、10kV直流母线、240V直流母线、380V交流母线；所述两台多端口电力电子变压器分别接入于两路独立的10kV交流电源；所述两台多端口电力电子变压器的10kV交流端口通过所述10kV交流母线互相连接，正常运行时10kV交流母线为断开状态；所述两台多端口电力电子变压器的10kV直流端口通过所述10kV直流母线互相连接；所述两台多端口电力电子变压器的240V直流端口通过所述240V直流母线互相连接；所述两台多端口电力电子变压器的380V交流端口通过所述380V交流母线互相连接；所述10kV交流母线用于供电，所述10kV直流母线用于接入高压光伏电源，所述240V直流母线用于接入直流电源、储能装置和负荷，所述380V交流母线用于接入交流电源、储能装置和负荷。储能装置包括第一储能装置、第二储能装置等；负荷是指用电设备。优选地，所述10kV直流端口和所述240V直流端口处均设置有直流断路器。优选地，所述10kV直流母线连接有高压光伏电源，用于采集所述高压光伏电源的电能。优选地，所述240V直流母线连接有第一低压光伏电源；所述240V直流母线还连接有第一储能装置，所述240V直流母线还通过第一静态转换开关连接负荷。优选地，所述380V交流母线连接有第二低压光伏电源、风电电源和光热电源系统，所述光热电源系统还连接有储热系统、抽湿机和溴化锂制冷机；所述380V交流母线还连接第二储能装置；所述380V交流母线还通过第二静态转换开关连接负荷。优选地，还包括控制系统；所述控制系统包括云平台运行管理系统、能量管理系统和协调控制系统；所述云平台运行管理系统与所述能量管理系统进行数据交互，所述能量管理系统与所述协调控制系统数据交互，所述协调控制系统监视控制所述直流电源、所述交流电源、所述储能装置、所述两台多端口电力电子变压器和所述交直流混合系统各母线及支路断路器；优选地，所述云平台运行管理系统包括综合能效评估模块、系统运行方法优化模块、多能协同经济调度模块、云端数据采集模块、数据处理及挖掘分析模块、远程运维模块；所述能量管理系统包括能量管理模块、多能互补优化运行控制模块、气象预测及发电预测模块、电力负荷预测管理模块。优选地，所述交直流混合系统包括4种运行方式，所述4种运行方式具体包括：双电力电子变压器供电运行方式：所述两台多端口电力电子变压器同时工作，其中一台所述两台多端口电力电子变压器采用定电压控制模式，另一台所述两台多端口电力电子变压器采用下垂控制或定功率控制模式；单电力电子变压器独立运行方式：所述两台多端口电力电子变压器一台工作，另一台关闭，其中工作的所述两台多端口电力电子变压器采用定电压控制模式；故障穿越运行方式：当电网侧故障导致电压跌落时，判断电网电压跌落幅度是否小于80％额定电压，若是，则保持所述交直流混合系统并网，若否，则断开开关，使得所述交直流混合系统断开电网，自动切换为孤岛运行方式；孤岛运行方式：当所述高压光伏电源、直流电源、交流电源失效时，监测所述240V直流母线电压，若所述240V直流母线电压降低到预设阈值，则将接入所述240V直流母线的储能装置由定功率控制模式转化为定直流电压控制模式，并将接入所述380V交流母线的储能装置由定功率控制切换为VF模式或下垂控制模式。优选地，所述交直流混合系统还包括辅助功能运行方式，所述辅助功能运行方式具体包括：潮流优化运行方式：根据预设的电网需求判断条件将所述交直流混合系统中的所述10kV直流母线与另一所述交直流混合系统中的所述10kV直流母线互相连接；所述交直流混合系统还包括另一种辅助功能运行方式，所述另一种辅助功能运行方式具体为：电能质量治理运行方式：断开所述两台多端口电力电子变压器的10kV直流端口，使得所述10kV直流母线隔离，此时所述两台多端口电力电子变压器相当于静止动态无功补偿装置实现交流侧电能质量治理。从以上技术方案可以看出，本技术实施例具有以下优点：本技术提供的一种基于双冗余电力电子变压器的交直流混合系统，包括：两台多端口电力电子变压器、10kV交流母线、10kV直流母线、240V直流母线、380V交流母线；所述两台多端口电力电子变压器将各个母线连接起来构成环网，具备10kV交、直流配电级及380V交流/240V直流用电级双级母线。双冗余电力电子变压器分别接入于两路10kV交流电源，两台电力电子变压器10kV直流、240V直流及380V交流母线互联构成环网。10kV直流母线用于接纳大容量远距离光伏，同时实现两路10kV交流电源点的柔性互联；240V直流用于接纳低压光伏、储能等，同时给直流负载供电；380V交流用于接纳低压光伏、风电、光热发电等，同时给交流负载供电。该系统在保证交直流负荷高供电可靠性的同时，可以有效减少源、荷、储的多级变流环节，提高综合能源利用率及系统能效，同时通过多运行方式的切换，对电网提供辅助支撑。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双冗余电力电子变压器的交直流混合系统，其特征在于，包括：两台多端口电力电子变压器、10kV交流母线、10kV直流母线、240V直流母线和380V交流母线；所述两台多端口电力电子变压器分别接入于两路独立的10kV交流电源；所述两台多端口电力电子变压器的10kV交流端口通过所述10kV交流母线互相连接，正常运行时所述10kV交流母线为断开状态；所述两台多端口电力电子变压器的10kV直流端口通过所述10kV直流母线互相连接；所述两台多端口电力电子变压器的240V直流端口通过所述240V直流母线互相连接；所述两台多端口电力电子变压器的380V交流端口通过所述380V交流母线互相连接；所述10kV直流母线用于接入高压光伏电源，所述240V直流母线用于接入直流电源、储能装置和负荷，所述380V交流母线用于接入交流电源、储能装置和负荷。

【技术特征摘要】
1.一种基于双冗余电力电子变压器的交直流混合系统，其特征在于，包括：两台多端口电力电子变压器、10kV交流母线、10kV直流母线、240V直流母线和380V交流母线；所述两台多端口电力电子变压器分别接入于两路独立的10kV交流电源；所述两台多端口电力电子变压器的10kV交流端口通过所述10kV交流母线互相连接，正常运行时所述10kV交流母线为断开状态；所述两台多端口电力电子变压器的10kV直流端口通过所述10kV直流母线互相连接；所述两台多端口电力电子变压器的240V直流端口通过所述240V直流母线互相连接；所述两台多端口电力电子变压器的380V交流端口通过所述380V交流母线互相连接；所述10kV直流母线用于接入高压光伏电源，所述240V直流母线用于接入直流电源、储能装置和负荷，所述380V交流母线用于接入交流电源、储能装置和负荷。2.根据权利要求1所述的一种基于双冗余...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢宁，赵景飞，曾杰，赵伟，徐琪，张弛，张威，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：广东,44