[實用新型]直流微網(wǎng)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320170462.9
• 申請日: 2013-04-08
• 公開（公告）號: CN203205889U
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設計）人: 鄧玲慧;王志新;鄒建龍
• 申請（專利權(quán)）人: 嘉興清源電氣科技有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所 33209
• 代理人: 陳紅

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種直流微網(wǎng)系統(tǒng)，主要適用于連接分布式電源的風光儲及市電多能互補的直流微網(wǎng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，隨著全球資源環(huán)境壓力的不斷增大，智能電網(wǎng)已成為電力業(yè)界的熱門話題，被認為是改變未來電力系統(tǒng)面貌的電網(wǎng)發(fā)展模式。

微網(wǎng)系統(tǒng)是一種獨立性很強的分散型電源網(wǎng)絡，是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。該系統(tǒng)是由太陽能光伏發(fā)電、風力發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、燃氣發(fā)電或柴油發(fā)電、燃料電池、蓄電池組等任意組合起來，再加入計量和控制裝置，自成系統(tǒng)，獨立于大電網(wǎng)或間歇與大電網(wǎng)連接，不需要長距離電纜和架空鐵塔等大型設備，投資省。不需要大規(guī)模投資，也解決了遠距離運輸大型設備的高成本問題，尤其是大型發(fā)電設備運往島嶼和山區(qū)的困難。由于其具有自我調(diào)衡功能，因此能夠把可再生能源發(fā)電對大電網(wǎng)的擾動減少到最低程度，還能改善家庭太陽能發(fā)電系統(tǒng)從發(fā)電、用電到蓄電的效率，解決無法實施大型火力或核能發(fā)電的小國、島國、窮困地區(qū)日常用電的困難。

與交流微電網(wǎng)相比，直流微電網(wǎng)擁有其獨特的優(yōu)點。首先，直流微電源如光伏發(fā)電和燃料電池，可以直接將發(fā)出的直流電能注入電網(wǎng)中，而不同步的交流微電源則可以通過AC/DC?整流器連接在直流微電網(wǎng)中，而不需要考慮頻率和電壓相位的問題；其次，直流微電網(wǎng)減少了由無功功率引起的線路損耗且克服了自然功率的限制；再者，電網(wǎng)可以直接將功率輸送給變流裝置，而省去了傳統(tǒng)電網(wǎng)中由交流轉(zhuǎn)換成直流時引起的備用損耗。

直流微電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定可以定義為：當系統(tǒng)受到干擾時，將直流母線電壓保持在波動不超過額定值的±5?%的能力。在直流微電網(wǎng)中，系統(tǒng)中不考慮無功功率的流動，電壓成為了反映系統(tǒng)功率平衡的唯一指標，控制直流微電網(wǎng)中的電壓穩(wěn)定，就可以控制微電網(wǎng)穩(wěn)定運行。如果發(fā)生電壓失穩(wěn)，很可能引起保護動作或甩負荷，甚至還會危及大電網(wǎng)的正常運行。因此，必須對微電網(wǎng)中的變流裝置進行有效的控制，尤其是分布式電源側(cè)的DC/DC模塊和AC/DC整流器，使直流母線電壓保持在穩(wěn)定運行的水平，從而減少微電網(wǎng)對大電網(wǎng)的擾動作用，更好地支撐交流配電網(wǎng)。

目前，國際上對微網(wǎng)的定義沒有統(tǒng)一的標準。美國電氣可靠性技術(shù)措施解決方案聯(lián)合會（CERTS）對微網(wǎng)的定義如下：微網(wǎng)是一種由負荷和微型電源共同組成的系統(tǒng)，它可同時提供電能和熱量；微網(wǎng)內(nèi)部的電源主要是由電力電子裝置負責能量轉(zhuǎn)換，并提供必須的控制；微網(wǎng)相對于外部大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的可控單元，同時滿足用戶對電能質(zhì)量和供電可靠性、安全性的要求。

在微網(wǎng)的這種結(jié)構(gòu)下，多個分布式電源局部就地向重要負荷提供電能和電壓支撐，這在很大程度上減少了直接從大電網(wǎng)買電和電力線傳輸?shù)呢摀⒖稍鰪娭匾摵傻钟鶃碜灾骶W(wǎng)故障的能力。此外，在大電網(wǎng)發(fā)生故障或電能質(zhì)量不符合系統(tǒng)標準的情況下，微網(wǎng)可以以孤網(wǎng)模式進行獨立運行，保證微網(wǎng)自身和大電網(wǎng)的正常運行，從而提高供電可靠性和安全性。因此，孤網(wǎng)運行是微網(wǎng)最重要的能力。從大電網(wǎng)的角度看，微網(wǎng)如同電網(wǎng)中的發(fā)電機或負荷，是一個模塊化整體單元。另一方面，從用戶側(cè)看，微網(wǎng)是一個自治運行的電力系統(tǒng)，它可以滿足不同用戶對電能質(zhì)量和可靠性的要求。

對現(xiàn)有技術(shù)的公開文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)?01010613491.9，公開日：2011.04.20，該技術(shù)公開了一種基于直流配電的微網(wǎng)系統(tǒng)。但是該技術(shù)只設計了直流配電系統(tǒng)的總體框架，并未提出相應具體的直流保護及解決方案。其次，現(xiàn)有技術(shù)的微網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)還存在以下不足：

1.?當微網(wǎng)分布式電源為燃機系統(tǒng)時，燃機基于傳統(tǒng)發(fā)電機，通過消耗石油化工品（特例為柴油），可以在數(shù)百小時內(nèi)穩(wěn)定運行。由于燃機系統(tǒng)下電能無法儲存，所以無法實現(xiàn)作為微網(wǎng)的控制功能之一的削峰填谷。其次，由于燃機慣性較大，無法實現(xiàn)秒級的聯(lián)絡線功率平滑控制目標。

2.?當微網(wǎng)分布式電源為儲能系統(tǒng)時，由于儲能系統(tǒng)電量有限，所以在大電網(wǎng)發(fā)生故障后無法實現(xiàn)長時間（如數(shù)十小時）的孤島運行。

3.?現(xiàn)有技術(shù)無法在微網(wǎng)內(nèi)部同時實現(xiàn)兆瓦級風電機組和太陽能光伏發(fā)電裝置的合理配置與應用。

實用新型內(nèi)容

本實用新型提供一種適用于連接分布式電源的風光儲及市電多能互補的直流微網(wǎng)系統(tǒng)。所提供的方案用于將多種分布式能源、交直流負載、儲能裝置等通過電力電子裝置和微電網(wǎng)網(wǎng)絡連接起來構(gòu)成獨立運行的微電網(wǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)既能獨立對交直流負載供電，又能根據(jù)城市微氣象交互信息的處理結(jié)果與電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電，同時支撐實時電價，支持儲能裝置系統(tǒng)用于平抑間歇式電源發(fā)電波動，滿足用戶供電需求并降低成本，有利于交直流混合微網(wǎng)的設計、控制、運行、維護，有效提高微電網(wǎng)的供電可靠性、經(jīng)濟型和高效性。

本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：