适应多应用场景的多能源混合电站系统技术方案

本实用新型专利技术公开了适应多应用场景的多能源混合电站系统，由多种分布式电源构成智能微电网系统，包括电网接口及无缝切换系统、光伏发电系统、储能系统、柴油发电机组及试验负载、变配电系统、控制器系统以及电站通信系统，并将清洁能源、储能及多能混合控制，以及SSTS快速切换、励磁涌流抑制、配电架构优化等相关技术应用有机结合。主要优点是：微网电站系统安全可靠性、电能质量、操作效率、节能环保、灵活性、可维护性提高；实现系统故障快速隔离和运行方式无缝切换；减轻高端用户配电侧UPS系统设计压力；方案适应不同场景变化；柴油发电机组站应急上线过程简单快捷；柴油发电机组计划性带载测试维护与系统正常供电运行部分相互独立。独立。独立。

【技术实现步骤摘要】
适应多应用场景的多能源混合电站系统


[0001]本技术属于分布式电站系统
，具体地说是一种具有智能微电网功能的柴光储网多能混合控制电站系统。

技术介绍

[0002]坚强智能电网的突出特征是安全可靠、节能高效、清洁环保、透明开放和友好互动，供电质量和可靠性是其主要目标。
[0003]随着新一代数据中心、半导体工业、高精度仪表及大型工矿企业等高新技术产业发展和敏感负荷升级，对供电质量和电源系统技术要求日益增高，系统电压暂降、故障或操作切换引起的短时间停电都可能导致劣质产品甚至生产线瘫痪；在全球环保和能源危机压力下，可再生能源发展应用成为节能减排重要手段，绿色清洁能源渗透率提高趋势显著，根据数据中心等用户对能耗和排放指标的要求，绿色清洁能源的纳入将越来越受到重视；储能技术发展使智能电网应用加速，对传统供电系统结构、控制技术和操作方法均提出了新的要求；重要电站在传统的多路电源基础上进一步采纳多能互补及其智能化协调控制，对多种类型电源组网系统不仅要求协调调度和经济运行，更聚焦于系统故障情况下的电源之间高可靠快速无缝切换技术。
[0004]此外，多能互补多电源系统的主结线构型对运行维护有很大影响，在数据中心、大型工矿等很多用户的现有供电系统中，电网电源、柴油发电机组备用电源、其他电源系统、储能系统以及负荷母线的组网技术结构设计，对试验用假负载的操作使用过程考虑不多，非常不便于柴油发电机组周期性带载维护的独立进行，有的需要选择特定时间进行较复杂和较长时间的系统倒换、负荷停运等准备性工作，或者直接在线操作并网带载进行维护，有的甚至设计上不具备，这些都对系统的安全可靠性、运维效率和设备寿命构成十分不利的影响。
[0005]目前，各种高端柴油发电机组、光伏发电及逆变器、储能设备及双向变流器、各种电力转换器的自带或第三方控制器、SSTS快速固态切换开关、励磁涌流抑制器等产品的市场应用日趋成熟。但是，随着电站技术的不断发展，要求电站集成技术必须将所有元件进行整体性的协调配置，创新功能组合和建立相应的优化控制策略，系统性地解决电站问题，以适应新型电源电站更高的要求。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本技术设计了一种适应多应用场景的多能源混合电站系统。
[0007]电站采取双路子系统并通过母联系统互相连接，以提高系统整体灵活性和可靠性。根据不同形式的能源特点进行组合优化，充分利用光伏绿色能源以增加节能减排效果；通过储能系统实现稳频稳压改善电能质量、调峰、外部故障及恢复时电站运行方式的平滑过渡与负荷无缝转移等功能。电网接口双电源及其母联采用SSTS快速固态切换开关组网，
当外部单路电源故障时实现电源无缝切换；当外部系统性故障时储能系统提供短时支撑，配合后备电源柴油发电机组投入运行。通过联络线结构使柴油发电机组电站与其他电源布置在不同的母线系统，形成灵活的结线构型，便于柴油发电机组的日常性带载维护；联络线变压器开关配置了励磁涌流抑制器，使电站系统操作更加简便高效，安全可靠性和操作灵活性大大提高。为适应各种实际变化需要，有多种微网组合模式及运行操作方式，包括离网模式、并网模式、混合模式；通过CANbus内部通信进行功率管理，实现各种模式下的运行优化；通过Modbus网络及用户接口实现电站集中数据采集和系统监控。本技术提供了基本型拓扑结构，可通过局部结构简化调整或线路/元件形式替换以及相应的运行控制策略配套，以满足不同应用场景需要。
[0008]本技术的技术方案为：
[0009]适应多应用场景的多能源混合电站系统，由多种分布式电源构成微电网系统，含有两路电网接口，及快速切换开关系统、光伏系统、储能系统、柴油发电机组及试验负载、控制器系统、母线及母联系统、变压器/联络线系统、断路器及励磁涌流抑制器等，以及电站通信系统；母线B101和B102为用户负荷供电母线；母线B201和B202为柴油发电机组并机母线，两段柴油发电机组分别通过F1
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TR1
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Q1联络线和F2
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TR2
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Q2联络线为用户负荷提供应急备用电源；根据带载测试维护计划，任意柴油发电机组经过母联BTB1或BTB2，经过断路器TLB带试验负载TLoad运转，定期进行带载测试维护。
[0010]快速固态切换开关MB1连接电网电源Mains1和母线B101，由控制器MC1对MB1进行测量和控制；快速固态切换开关MB2连接电网电源Mains2和母线B102，由控制器MC2对MB2进行测量和控制；快速固态切换开关BTB连接母线B101和母线B102，由控制器BTC对BTB进行测量和控制；
[0011]断路器Q1、变压器TR1、断路器F1依次连接后与母线B101和母线B201连接，励磁涌流抑制器SID1对Q1进行测量和控制；断路器Q2、变压器TR2、断路器F2依次连接后与母线B102和母线B202连接，励磁涌流抑制器SID2对Q2进行测量和控制；SID采用分相检测控制方式，对三相联动断路器进行精确控制，从而避免了变压器空冲时的励磁涌流；
[0012]电站PVG1、光伏逆变集成系统INV1、断路器PB1依次连接后与母线B101连接，控制器PVC1测量/控制PB1、并通信检测调节INV1，INV1内置匹配隔离变压器；电站PVG2、光伏逆变集成系统INV2、断路器PB2依次连接后与母线B102连接，控制器PVC2测量/控制PB2、并通信检测调节INV2，INV2内置匹配隔离变压器；
[0013]储能系统ESS1、储能变流器集成系统PCS1、断路器EB1依次连接后与母线B101连接，控制器ESC1测量/控制EB1、并通信检测调节PCS1，PCS1内置匹配隔离变压器；储能系统ESS2、储能变流器集成系统PCS2、断路器EB2依次连接后与母线B102连接，控制器ESC2测量/控制EB2、并通信检测调节PCS2，PCS2内置匹配隔离变压器；
[0014]柴油发电机组G11、G12/G1i分别与断路器GB11、GB12、GB1i连接后与母线B201连接，控制器GC11、GC12、GC1i分别测量/控制断路器GB11、GB12、GB1i，并分别调节柴油发电机组G11、G12、G1i；柴油发电机组G21、G22、G2i分别与断路器GB21、GB22、GB2i连接后与母线B202连接，控制器GC21、GC22、GC2i分别测量/控制断路器GB21、GB22、GB2i，并分别调节柴油发电机组G21、G22、G2i；
[0015]断路器BTB1和BTB2串联，母线B201与B202通过断路器BTB1和BTB2互相连接；试验
负载TLoad经断路器TLB连接到断路器BTB1和BTB2之间。
[0016]控制器PVC1、PVC2分别经Modbus RTU协议通信连接到光伏逆变器INV1、INV2；控制器ESC1、ESC2分别经Modbus RTU协议通信连接到储能变流器PCS1、PCS2；控制器PVC1、PVC1、ESC1、E本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.适应多应用场景的多能源混合电站系统，其特征在于：快速固态切换开关MB1连接电网电源Mains1和母线B101，由控制器MC1对MB1进行测量和控制；快速固态切换开关MB2连接电网电源Mains2和母线B102，由控制器MC2对MB2进行测量和控制；快速固态切换开关BTB连接母线B101和母线B102，由控制器BTC对BTB进行测量和控制；断路器Q1、变压器TR1、断路器F1依次连接后与母线B101和母线B201连接，励磁涌流抑制器SID1对Q1进行测量和控制；断路器Q2、变压器TR2、断路器F2依次连接后与母线B102和母线B202连接，励磁涌流抑制器SID2对Q2进行测量和控制；SID采用分相检测控制方式，对三相联动断路器进行精确控制，从而避免了变压器空冲时的励磁涌流；电站PVG1、光伏逆变集成系统INV1、断路器PB1依次连接后与母线B101连接，控制器PVC1测量/控制PB1、并通信检测调节INV1，INV1内置匹配隔离变压器；电站PVG2、光伏逆变集成系统INV2、断路器PB2依次连接后与母线B102连接，控制器PVC2测量/控制PB2、并通信检测调节INV2，INV2内置匹配隔离变压器；储能系统ESS1、储能变流器集成系统PCS1、断路器EB1依次连接后与母线B101连接，控制器ESC1测量/控制EB1、并通信检测调节PCS1，PCS1内置匹配隔离变压器；储能系统ESS2、储能变流器集成系统PCS2、断路器EB2依次连接后与母线B102连接，控制器ESC2测量/控制EB2、并通信检测调节PCS2，PCS2内置匹配隔离变压器；柴油发电机组G11、G12/G1i分别与断路器GB11、GB12、GB1i连接后与母线B201连接，控制器GC11、GC12、GC1i分别测量/控制断路器GB11、GB12、GB1i，并分别调节柴油发电机组G11、G12、G1i；柴油发电机组G21、G22、G2i分别与断路器GB21、GB22、GB2i连接后与母线B202连接，控制器GC21、GC22、GC2i分别测量/控制断路器GB21、GB22、GB2i，并分别调节柴油发电机组G21、G22、G2i；断路器BTB1和BTB2串联，母线B201与B202通过断路器BTB1和BTB2互相连接；试验负载TLoad经断路器TLB连接到断路器BTB1和BTB2之间。2.根据权利要求1所述的适应多应用场景的多能源混合电站系统，其特征在于：控制器PVC1、PVC2分别经Modbus RTU协议通信连接到光伏逆变器INV1、INV2；控制器ESC1、ESC2分别经Modbus RTU协议通信连接到储能变流器PCS1、PCS2；控制器PVC1、PVC1、ESC1、ESC2、MC1、MC2、BTC、GC11、GC12、GC1i、GC21、GC22、GC2i依次经CANbus协议通信环路连接；控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张守和，周金木，胡瑞林，王新，赵国军，平原，吴玉鹏，徐关军，
申请(专利权)人：葛洲坝能源重工有限公司，
类型：新型
国别省市：