[發明專利]一種適用于可持續建筑的雙向互動式直流極微型電網系統

在審

• 申請號: 201310618751.5
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN104682532A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 孟明;原亞寧;李琳;郭明偉
• 申請（專利權）人: 華北電力大學(保定)
• 主分類號: H02J7/34
• 分類號: H02J7/34;H02J7/35;H02J3/38;F24H1/18
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

1.本發明提出一種適用于可持續建筑的含熱電聯產系統的雙向互動式直流極微型電網系統，其特征在于，采用直流母線將分布式能源發電、儲能系統、熱電聯產系統、負荷以及控制系統結合在一起，形成一個可控的智能微電網，提高電能質量；通過熱電聯產系統、熱水箱和電加熱器將房屋熱能系統與電能系統相結合，實現能量的綜合管理；采用超級電容和換電式電動汽車電池混合儲能系統，通過雙向交流-直流(AC-DC)變換器實現與大電網功率的雙向流動，可以工作在孤島和并網兩種工作模式。

2.根據權利要求1所述的熱電聯產系統，其特征在于，每套房間里設置一套熱電聯產系統，也可以幾套房間共用一套熱電聯產系統。熱電聯產系統不僅提供電力補充，也為用戶提供生活用水，生活用水應用類型不受限制。

3.根據權利要求1所述的熱系統和電系統相結合，其特征在于，通過熱電聯產系統、熱水箱和電加熱器將房屋熱能系統與電能系統相結合，實現能量的綜合管理。每套房間里設置一個熱循環大水箱，電加熱器可以控制水箱溫度，吸收峰值電力，在電池充滿等故障情況下保護儲能系統。電加熱器可以設置手動開關和自動開關，自動開關參考值應包括電池電量、水溫、與大電網的功率交換，根據參考值實現開關的平滑過渡，手動開關可以方便用戶的其他需求。大水箱可以滿足房屋里所有供熱系統所需，包括供暖、暖通空調、生活用水等。

4.根據權利要求1所述的雙向并網變換器，其特征在于，極微電網可以通過雙向交流-直流(AC-DC)變換器并聯接入交流電網。雙向交流-直流(AC-DC)變換器既可以是電壓源變換器，也可以是電流源變換器。雙向交流-直流(AC-DC)變換器若采用脈寬調制(PWM)控制，則可以減少系統諧波，提高系統的功率因數。雙向交流-直流(AC-DC)變換器也可以采用雙閉環矢量解耦PWM控制的雙向AC/DC換流器，內環電流控制，外環電壓控制。當極微電網內功率不足時，可由交流大電網提供能量；當微電網電能過剩時，直流母線電壓升高到限定閥值，功率由雙向換流器流向交流大電網，實現功率的雙向流動。

5.根據權利要求1所述的混合儲能系統，其特征在于，將超級電容與換電式電動汽車電池相結合，通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器與直流母線相連。當極微電網系統電能過剩時，直流母線電壓升高而達到所限定的電壓閾值，混合儲能系統吸收多余的電能并通過充放電機向電動汽車動力電池充電；當極微電網系統電能不足時，直流母線電壓降低到所限定的電壓閾值，混合儲能系統放電向直流母線供電，以避免直流母線電壓低于限定值，維持系統的功率平衡。

6.根據權利要求1所述的控制系統，其特征在于，系統中變換器的控制既可以采用主從控制，也可以采用對等控制或下垂控制，又可以采用分層控制。系統中控制指令可以由控制中心通過通訊系統給定，也可以根據系統的電壓和電流給定。

7.根據權利要求1所述的孤島和并網兩種工作模式，其特征在于，如果分布式電源和儲能系統容量足夠大，則極微電網不僅可以運行在并網狀態，而且可以運行在離網(或孤島)狀態。在交流供電系統故障時，可以運行在離網(或孤島)狀態，由分布式電源和儲能系統為房屋供電。