一种基于光伏接入的变电站直流站用电系统及其应用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于光伏接入的变电站直流站用电系统及其应用方法，所述方法包括屋顶光伏系统输出直流电至直流母线；所述直流母线将直流电一部分输送至直流负荷进行使用，一部分经过多端口能源路由器的DC/DC模块输送至储能单元进行存储；储能单元储满后，一方面将直流电通过多端口能量路由器的DC/AC模块进行电能转换后，输送至站用变0.4kV交流母线，供交流负荷使用；另一方面将直流电通过通过多端口能量路由器的DC/AC模块上送站用变压器至主系统，同时本发明专利技术提出一种储能储能单元配置容量的有效选择方法，有效提供了电源支撑，节省站用电电量消耗，减小微网线损，提高了可靠性与经济性。经济性。经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光伏接入的变电站直流站用电系统及其应用方法


[0001]本专利技术涉及一种基于光伏接入的变电站直流站用电系统及其应用方法，属于变电站站用电系统


技术介绍

[0002]屋顶光伏接入变电站站用电系统，势必驱动系统架构由单一受电向实现新能源友好并网改变。接入站用电的屋顶光伏电源作为不可控源，其馈入的系统架构会给用电系统的稳定性、电能质量等带来挑战。为最大化消纳光伏能源，节省站用电电量消耗，提升站用电系统的运行可靠性与经济性，如何合理的设计站用电系统，已成为当前的研究热点之一。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于光伏接入的变电站直流站用电系统及其应用方法，旨在最大化消纳光伏能源，提升站用电系统的运行可靠性与经济性。
[0004]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种基于光伏接入的变电站直流站用电系统，包括：多条直流母线、屋顶光伏系统、直流负荷、直流断路器、多端口能源路由器、储能单元、主变低压侧交流母线、多条站内交流母线、交流断路器、并网断路器、交流负荷以及变电站，所述多条直流母线上均接入有屋顶光伏系统和直流负荷，所述多条直流母线之间通过直流断路器相连接，所述多条直流母线上均电连接有多端口能源路由器，所述多端口能源路由器上均电连接有储能单元，所述多端口能源路由器均通过交流断路器和并网断路器与主变低压侧交流母线电连接，所述主变低压侧交流母线与变电站电连接，所述多端口能源路由器与多条站内交流母线电连接，所述多条站内交流母线上均电连接有交流负荷，且所述多条站内交流母线之间通过交流断路器相连接。
[0006]进一步的，所述屋顶光伏系统和直流负荷均采用
±
375V直流用电。
[0007]进一步的，所述多端口能源路由器内部设有AC/DC模块、DC/DC模块以及 DC/AC模块，用于进行直流电和交流电之间的相互转换。
[0008]进一步的，所述多端口能源路由器与主变低压侧交流母线之间还设有具备短路瞬时、长延时保护和分励脱扣功能的并网断路器。
[0009]第二方面，本专利技术提供一种根据前述任一项所述的基于光伏接入的变电站直流站用电系统的应用方法，包括：
[0010]所述屋顶光伏系统输出直流电至直流母线；
[0011]所述直流母线将直流电一部分输送至直流负荷进行使用，一部分经过多端口能源路由器的DC/DC模块输送至储能单元进行存储；
[0012]储能单元储满后，一方面将直流电通过多端口能量路由器的DC/AC模块转换为交流电后，输送至站内交流母线，供交流负荷使用；另一方面将直流电通过通过多端口能量路
由器的DC/AC模块输送至主变低压侧交流母线，供变电站使用。
[0013]进一步的，当所述屋顶光伏系统和储能单元的电量无法满足站内所带负荷时，通过变电站输入交流电，经过多端口能源路由器的AC/DC模块转换为直流电后，输送至直流母线进行供电。
[0014]进一步的，当其中一段交流母线发生故障时，并网断路器断开，待站用备自投成功后并网；或故障无法切除的情况下长时间孤网运行，以保障站内重要负荷。
[0015]进一步的，根据国内220kV变电站典型设计中的220kV变电站典型设计，通过220kV变电站站用变内主要负荷、光伏出力数据，对储能单元的容量进行合理选择，计算公式如下：
[0016]C
cel
≥(P
source
‑
P
load
)
×
T
max
ꢀꢀ
(1)
[0017]P
cell
≥P
source
ꢀꢀ
(2)
[0018]式中，C
cell
为储能单元最大容量，P
cell
为储能单元最大充电功率，P
source
为可再生能源最大发电功率，此处为光伏发电最大发电功率，P
load
为日常站用交直流负荷功率，T
max
为新能源最大发电功率时长。
[0019]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
[0020]本专利技术提供一种基于光伏接入的变电站直流站用电系统及其应用方法，将变电站内的直流负荷等主要负荷采用
±
375V直流母线供电，变电站屋顶光伏输出
±
375V直流直接接入直流母线，并配置多端口能源路由器实现屋顶光伏系统、 380V交流电源、储能储能单元、直流负荷及交流负荷之间的能量传输控制。在变电站屋顶光伏正常出力时，直流负荷等主要负荷利用光伏发电系统所发出的电能，若光伏出力仍有盈余，可通过多端口能源路由器将多余电能储存至储能储能单元，在储能储能单元储满后再通过多端口能量路由器供给站内交流母线所接负荷或上送站用变。当其中一段交流母线发生故障时，可关多端口能源路由器并联跳连至交流母线的并网断路器，待站用交流备自投成功后再并网，从而降低事故造成的影响。同时，为合理选择储能储能单元容量，根据国内典型 220kV变电站设计的相关站内数据，提出一种储能储能单元配置容量的有效选择方法；该设计方案有效提供了电源支撑，节省站用电电量消耗，减小微网线损，提高了可靠性与经济性。本专利所提出的基于光伏接入变电站的直流站用电系统设计方案具有可行性、可复制性和可推广性，建议结合具体工程实施试点应用。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例提供的一种基于光伏接入的变电站直流站用电系统的整体框架图；
[0022]图2是本专利技术实施例提供的多端口能源路由器整体框架图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0024]实施例1
[0025]本实施例介绍一种基于光伏接入的变电站直流站用电系统，包括：多条直流母线、
屋顶光伏系统、直流负荷、直流断路器、多端口能源路由器、储能单元、主变低压侧交流母线、多条站内交流母线、交流断路器、并网断路器、交流负荷以及变电站，所述多条直流母线上均接入有屋顶光伏系统和直流负荷，所述多条直流母线之间通过直流断路器相连接，所述多条直流母线上均电连接有多端口能源路由器，所述多端口能源路由器上均电连接有储能单元，所述多端口能源路由器均通过交流断路器和并网断路器与主变低压侧交流母线电连接，所述主变低压侧交流母线与变电站电连接，所述多端口能源路由器与多条站内交流母线电连接，所述多条站内交流母线上均电连接有交流负荷，且所述多条站内交流母线之间通过交流断路器相连接。
[0026]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述屋顶光伏系统和直流负荷均采用
±ꢀ
375V直流用电，直流负荷包括空调、照明灯等主要负荷。
[0027]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述多端口能源路由器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光伏接入的变电站直流站用电系统，其特征在于，包括：多条直流母线、屋顶光伏系统、直流负荷、直流断路器、多端口能源路由器、储能单元、主变低压侧交流母线、站内交流母线、交流断路器、并网断路器、交流负荷以及变电站，所述多条直流母线上均接入有屋顶光伏系统和直流负荷，所述多条直流母线之间通过直流断路器相连接，所述多条直流母线上均电连接有多端口能源路由器，所述多端口能源路由器上均电连接有储能单元，所述多端口能源路由器均通过交流断路器和并网断路器与主变低压侧交流母线连接，所述主变低压侧交流母线与变电站电连接，所述多端口能源路由器与多条站内交流母线连接，所述多条站内交流母线上均电连接有交流负荷，且所述多条站内交流母线之间通过交流断路器相连接。2.根据权利要求1所述的基于光伏接入的变电站直流站用电系统，其特征在于，所述屋顶光伏系统和直流负荷均采用
±
375V直流用电。3.根据权利要求1所述的基于光伏接入的变电站直流站用电系统，其特征在于，所述多端口能源路由器内部设有AC/DC模块、DC/DC模块以及DC/AC模块，用于进行直流电和交流电之间的相互转换。4.根据权利要求1所述的基于光伏接入的变电站直流站用电系统，其特征在于，所述多端口能源路由器与主变低压侧交流母线之间还设有具备短路瞬时、长延时保护和分励脱扣功能的并网断路器。5.一种根据权利要求1
‑
4任一项所述的基于光伏接入的变电站直流站用电系统的应用方法，其特征在于，包括：所述屋顶光伏系统输出直流电至直流母线；所述直流母线将直流电一部分输送至直流负荷进行使用，一部分经过多端口能源路由器的DC/DC模块输送至储能单元进行存储；储能单元储满后，一方面将直流电通过多端口能量路由器的DC/AC模块转换为交流电后，输送至站内交流母线；另...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓波，于向阳，缪芸，王球，马燕，任佳依，秦清，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：