[發明專利]一種應用于低壓配電終端的自組織電能路由器

有效

• 申請號: 201710414906.1
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107134914B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 王睿馳;朱越;錢中南;吳建德;何湘寧
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02M3/07;H02M7/00;H02M7/797
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 王琛

本發明公開了一種應用于低壓配電終端的自組織電能路由器，包括變換器組、內部功率總線、設備接口、功率開關陣列和控制單元，變換器組的每個單體變換器的輸入/輸出均可通過功率開關切換到不同的內部功率總線，設備接口也可通過功率開關與內部功率總線相連。本發明電能路由器采用通用的H橋拓撲作為變換器的基本結構，通過開關陣列的動作，對路由器內部進行重構，實現功率電路和設備接口的復用。該電能路由器設備接口兼容目前常用的各類發電設備和用電設備，各類發電設備可在不外接并網變流器的基礎上直接與電能路由器相連，從而降低了系統的總成本，并實現設備的“即插即用”。

技術領域

本發明屬于電力電子和信息技術領域，具體涉及一種應用于低壓配電終端的自組織電能路由器。

背景技術

近年來，大量分布式可再生能源發電裝置接入電網，這些新能源發電裝置通常具有地理分散性、間歇性、隨機性和不可控性，為了減輕電網壓力、增加可再生能源利用率，大量儲能設備也隨之加入電網為波動的能量流提供緩沖。因此，傳統的集中發電方式正逐漸向分布式發電方式轉變，能量的單向流動正變為多向流動方式。同時，以電動車為代表的新型不確定性的大功率負載加入，使電能的流動和管理變得更加復雜。傳統電力系統的運行方式難以勝任復雜的能量管理要求。

此外，隨著電力改革和市場化的推進，未來電能交易將越來越自由靈活。電能的供給者不再只有原有的國有發電廠，民營小型發電廠、分布式能源發電站等新的電能提供者將逐漸出現；同時，由于新能源發電滲入配電終端，以往的終端用戶可能在負載和源之間切換。因此對于每個電網終端，電能的流動將從傳統的單向流動變為雙向流動，甚至多向流動。未來的電力系統將從現在的“一對多”架構轉變為“多對多”的形式，電能流動的多樣化大大增加。為了將電能定量、定點、定時地準確調度，電網的各個終端和節點均需要實現能量的主動調度管理，實現能量流的精確可控。而傳統的電力系統和電力設備往往只能被動地調節功率平衡，無法實現對功率流的主動控制與分配。

基于電力電子變換的電能路由器滿足了未來電網對電能控制的復雜性和多樣性要求。在集成了先進信息技術的基礎上，電能路由器能夠實現能量的高效接入和準確傳輸，將成為未來電網的核心部件。首先，電力電子變換技術可為各種類型的分布式電源、儲能設備和新型負載提供所需的電能接口形式，包括各種電壓、電流的直流形式或交流形式等。其次，由于電力電子裝置的高可控性，網絡內各節點的能量流方向和大小可實現精確控制，為電力市場化的實現提供技術基礎。此外，傳統電力調度中心很難管理如此數量龐大的分布式發電、儲能設備。在電能路由器的控制下，電力局域網可實行自律運行，而上層電力調度中心只需通過電能路由器向局域網發送較長時間尺度的優化運行參數，調度管理的負擔大幅降低。

公開號為CN 102315645A的中國專利公開了一種用于分布式發電的能量路由器，該發明針對分布式發電尤其是可再生能源分布式發電的間歇性等問題，提出了一種用于分布式發電的能量路由器。該發明所提出的能量路由器包括可控開關、變流器、工頻交流母線、能量管理系統和靜態開關。變流器的輸入側接儲能單元，變流器的輸出側接到可控開關上。靜態開關的一端接到工頻交流母線上，另一端連接到公共電網。能量管理系統通過以太網與可控開關、變流器和靜態開關相連。該能量路由器提供“即插即用”接口，對分布式發電電源的接入無需特殊工程要求。各分布式發電電源、儲能單元均接到能量路由器的工頻交流母線上，不僅可以供電給本地的普通負荷和重要負荷，而且還能夠像公共電網輸送電能。然而，該路由器接口均需統一制式的工頻交流，對于光伏、風機等分布式電源，要求首先通過變換器變換得到該統一制式的工頻交流形式。此外，各類設備接口無法實現復用，因而端口利用率偏低。