[實(shí)用新型]一種基于混合儲能與故障限流器的微網(wǎng)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520135024.8
• 申請日: 2015-03-10
• 公開（公告）號: CN204497747U
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 傅子昊;何迪;彭勃
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/18;H02H9/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于混合儲能與故障限流器的微網(wǎng)系統(tǒng)。

技術(shù)背景

微網(wǎng)系統(tǒng)中，光伏出力和風(fēng)機(jī)出力具有不確定性，所以需要儲能裝置來提高新能源發(fā)電并網(wǎng)性能，如平抑風(fēng)力發(fā)電等新能源發(fā)電輸出功率的間歇性、波動性；以及提高電能利用效率的優(yōu)化能量管理的儲能。

第一個(gè)要求重在快速響應(yīng)部分。飛輪儲能的主要優(yōu)點(diǎn)有：儲能密度高；無過充放電問題；壽命長；可實(shí)現(xiàn)快速動態(tài)功率補(bǔ)償。但飛輪儲能的儲能量不高。

第二個(gè)要求重在儲能容量。用蓄電池較容易實(shí)現(xiàn)大容量儲能，但電池類儲能的充放電速度、充放電次數(shù)等受到限制，不能用于實(shí)現(xiàn)快速的動態(tài)功率補(bǔ)償，不能用于穩(wěn)定電壓波動、抑制動態(tài)振蕩、平滑風(fēng)力發(fā)電輸出的快速變化。

此外蓄電池是一種傳統(tǒng)的能源轉(zhuǎn)換效率較高的能源存儲方式，但由于較短的使用壽命和昂貴的價(jià)格，蓄電池并不適于長期存儲大量能源。以氫氣為燃料的燃料電池是一種高效清潔的發(fā)電設(shè)備，同時(shí)由于氫能具有可儲性，可使用電解池將光伏電能轉(zhuǎn)換為氫能，利用壽命長、價(jià)格低的氫氣罐來長期存儲大量氫能，為燃料電池發(fā)電提供充足的燃料，這個(gè)過程為光伏微網(wǎng)提供了一種新的能源存儲方式，但是該種方式的能源轉(zhuǎn)換效率相對于蓄電池而言要低。

在電壓跌落時(shí)，通過STATCOM進(jìn)行無功補(bǔ)償可以支撐電壓，增強(qiáng)分布式電源故障穿越能力，但是要求STATCOM容量較大。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于混合儲能與故障限流器的微網(wǎng)系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種基于混合儲能與故障限流器的微網(wǎng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電機(jī)、蓄電池、飛輪儲能單元、燃料電池單元、并網(wǎng)逆變器、柴油發(fā)電機(jī)、LC濾波器、故障限流器、直流母線、交流母線、公共連接點(diǎn)（PCC）；其中風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電機(jī)、蓄電池、飛輪儲能單元和燃料電池單元并聯(lián)在直流母線上，并網(wǎng)逆變器一端與直流母線相連，另一端與交流母線相連，柴油發(fā)電機(jī)一端與交流母線相連，另一端接地；LC濾波器一端與交流母線相連，另一端與公共連接點(diǎn)（PCC）相連，故障限流器一端與公共連接點(diǎn)相連，另一端通過靜態(tài)開關(guān)與主網(wǎng)相連；所述的燃料電池單元由電解池、氫氣壓縮機(jī)、氫氣罐、燃料電池、空氣壓縮機(jī)、Buck型DC/DC變換器和Boost型DC/DC變換器組成；電解池一端通過Buck型DC/DC變換器與直流母線連接，另一端與氫氣壓縮機(jī)相連，氫氣壓縮機(jī)與氫氣罐相連，氫氣罐與空氣壓縮機(jī)與燃料電池的一端相連，燃料電池的另一端通過Boost型DC/DC變換器與直流母線連接。

本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型同時(shí)采用氫能、蓄電池和飛輪儲能的混合儲能技術(shù)來實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的功率平衡。該系統(tǒng)使用高效的蓄電池，滿足負(fù)載短期需求，由壽命長、價(jià)格低的氫氣罐長期存儲大量能源。同時(shí)，采用能量回饋制動控制的飛輪儲能單元，能達(dá)到平抑微網(wǎng)功率波動的目的，可實(shí)現(xiàn)快速動態(tài)補(bǔ)償。另外，電力電子型故障限流器的使用能提高微網(wǎng)的故障穿越能力。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型微網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型一種基于混合儲能與故障限流器的微網(wǎng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電機(jī)、蓄電池、飛輪儲能單元、燃料電池單元、并網(wǎng)逆變器、柴油發(fā)電機(jī)、LC濾波器、故障限流器、直流母線、交流母線、公共連接點(diǎn)（PCC）；

直流母線的存在可以直接對微網(wǎng)內(nèi)部的直流負(fù)載進(jìn)行供電。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電機(jī)、蓄電池、飛輪儲能單元和燃料電池單元并聯(lián)在直流母線上，采用混合儲能技術(shù)來實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的功率平衡；其中，飛輪儲能單元采用能量回饋制動控制并接到直流母線上后，直流母線電壓波動較小，能達(dá)到平抑微網(wǎng)功率波動的目的。這樣，在傳統(tǒng)蓄電池儲能的基礎(chǔ)上加上飛輪儲能后，可以顯著改善微網(wǎng)的動態(tài)性能，用于實(shí)現(xiàn)快速的動態(tài)功率補(bǔ)償、穩(wěn)定電壓波動、抑制動態(tài)振蕩、平滑風(fēng)力發(fā)電輸出的快速變化。在主電網(wǎng)短時(shí)故障時(shí)，飛輪提供缺額功率，無需切除大量負(fù)荷。運(yùn)行方式變化時(shí)，微網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定，抗擾動能力大大增強(qiáng)。由蓄電池儲能和飛輪儲能滿足短期需求；

飛輪儲能單元可以采用Acctive?Power?Inc公司的CSUPS750KVA型號產(chǎn)品，當(dāng)不限于此。

并網(wǎng)逆變器一端與直流母線相連，另一端與交流母線相連，柴油發(fā)電機(jī)一端與交流母線相連，另一端接地；LC濾波器一端與交流母線相連，另一端與公共連接點(diǎn)（PCC）相連，故障限流器一端與公共連接點(diǎn)相連，另一端通過靜態(tài)開關(guān)與主網(wǎng)相連；