[發(fā)明專利]一種直流配用電系統(tǒng)的電路拓撲結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710948317.1
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107706905A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張威;曾杰;張弛;趙偉;鐘國彬;梅成林;謝寧;徐琪;余占清;袁志昌;楊超;姚大偉
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: H02J1/06
• 分類號: H02J1/06
• 代理公司: 北京知聯(lián)天下知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11594
• 代理人: 王沖,吳鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及配用電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種直流配用電系統(tǒng)的電路拓撲結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

近年來，隨著能源、環(huán)境問題的日益突出，各國都開始把發(fā)展可再生能源、電動汽車作為重要的發(fā)展戰(zhàn)略方向，以可再生能源為代表的發(fā)電裝置、以電化學(xué)、機械能為代表的儲能裝置、以電動汽車為代表的新型用能負載開始越來越多的應(yīng)用，而其接入電網(wǎng)也成為了目前電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的重點。

眾所周知，可再生能源發(fā)電具有間隙性，出力常常難以控制，接入電網(wǎng)后常常會對電網(wǎng)造成潮流沖擊，對于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來了挑戰(zhàn)。儲能裝置有望平抑電力系統(tǒng)的能量波動，可以提供多種支持，有效提升電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。但是目前以交流為主的電力系統(tǒng)對儲能裝置需要經(jīng)過反復(fù)的AC/DC-DC/AC變換，效率不高，而且傳統(tǒng)電網(wǎng)大多以單向潮流運行狀態(tài)為主，如何有效的調(diào)整以應(yīng)對儲能的雙向能量交換特性還需要進一步探索。

近年來，以電動汽車為代表的直流用能負載不斷發(fā)展，占比日益攀升，相比于傳統(tǒng)普通負載其具有用能質(zhì)量要求高，要求與電力系統(tǒng)靈活互動等一系列新特點，同樣對于電力系統(tǒng)的發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。綜上所述，為了適應(yīng)新形勢下的發(fā)展需求，有必要開發(fā)新的配用電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得電力系統(tǒng)支持以可再生能源為代表的發(fā)電裝置、以電化學(xué)、機械能為代表的儲能裝置、以電動汽車為代表的新型用能負載的高效運行和靈活互動。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種直流配用電系統(tǒng)的電路拓撲結(jié)構(gòu)，解決電力系統(tǒng)支持以可再生能源為代表的發(fā)電裝置、以電化學(xué)、機械能為代表的儲能裝置、以電動汽車為代表的新型用能負載的高效運行和靈活互動的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種直流配用電系統(tǒng)的電路拓撲結(jié)構(gòu)，所述配用電系統(tǒng)包括：中壓直流配電子系統(tǒng)和低壓直流配電子系統(tǒng)；其中，

所述中壓直流配電子系統(tǒng)用于接入高壓交流系統(tǒng)；

所述中壓直流配電子系統(tǒng)的直流母線與所述低壓直流配電子系統(tǒng)的直流母線之間通過電力電子變換器實現(xiàn)電氣連接；

所述低壓直流配電子系統(tǒng)用于接入新能源發(fā)電裝置、儲能裝置、電動汽車以及直流負載。

優(yōu)選地，所述中壓直流配電子系統(tǒng)的電路拓撲結(jié)構(gòu)為：采用至少兩個獨立電源作為供電主電源的手拉手單環(huán)網(wǎng)接線方式。

優(yōu)選地，所述電力電子變換器包括：AC/DC變換器和DC/DC變換器；其中，

所述AC/DC變換器之間通過直流斷路器相連；所述AC/DC變換器與所述DC/DC變換器之間通過所述直流斷路器相連；所述高壓交流系統(tǒng)通過直流斷路器與所述AC/DC變換器相連；所述新能源發(fā)電裝置、儲能裝置、電動汽車以及直流負載通過所述直流斷路器與所述DC/DC變換器相連。

優(yōu)選地，所述低壓直流配電子系統(tǒng)的電路拓撲結(jié)構(gòu)為傳統(tǒng)環(huán)狀設(shè)計解環(huán)運行路線、放射狀接線方式、單環(huán)網(wǎng)接線方式或N供1備接線方式。

優(yōu)選地，所述配用電系統(tǒng)的中性點接地方式為單極對稱的方式。

優(yōu)選地，所述低壓直流配電子系統(tǒng)還用于接入分布式電源作為后備電源。

上述技術(shù)方案具有如下有益效果：

1、無需經(jīng)過逆變環(huán)節(jié)，有效提高能源效率。很多以可再生能源為代表的發(fā)電裝置、以電化學(xué)、機械能為代表的儲能裝置、以電動汽車為代表的新型用能負載都是直流型，接入配用電系統(tǒng)可以實現(xiàn)更高的效率。

2、潮流方向靈活。該系統(tǒng)使用電力電子變換器將中壓直流配電子系統(tǒng)與低壓直流配電子系統(tǒng)連接起來，該可以支持多向潮流靈活切換，為交流、直流系統(tǒng)提供故障隔離功能，并為交流系統(tǒng)提供靈活的有功、無功功率支撐。因此，該配用電系統(tǒng)可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)中潮流方向的靈活調(diào)控。

3、該配用電系統(tǒng)包括中壓直流配電子系統(tǒng)和低壓直流配電子系統(tǒng)，使得本系統(tǒng)采用直流配電技術(shù)，這樣電纜容量比起交流情況下更高；并且，中壓直流配電子系統(tǒng)的電路拓撲結(jié)構(gòu)為至少兩個以上獨立電源作為供電主電源的手拉手單環(huán)網(wǎng)接線方式，低壓直流配電子系統(tǒng)的電路拓撲結(jié)構(gòu)為傳統(tǒng)環(huán)狀設(shè)計解環(huán)運行路線、放射狀接線方式、單環(huán)網(wǎng)接線方式或N供1備接線方式，實現(xiàn)各配電子系統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)運，使得本配用電系統(tǒng)可靠性好，并減少了反復(fù)的交直流變換，能量效率提高。因此，本配用電系統(tǒng)有利于向高耗能密度單位、大型電力負荷供能。配用電系統(tǒng)可以利用原有交流通道實現(xiàn)擴容，提高供電設(shè)備負載率，節(jié)約配電走廊，并擴大供電半徑。

4、系統(tǒng)故障發(fā)生切換至孤島供電模式后，直流配電系統(tǒng)更容易再次組網(wǎng)，這對于高可再生能源滲透率，以電動汽車為代表的新型負荷占比較高的情況具有非常重要的意義，可以顯著提高電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性。