[發明專利]一種多能源復合超導微網系統

有效

• 申請號: 202110248272.3
• 申請日: 2021-03-07
• 公開（公告）號: CN113013903B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 金建勛;范穎君;王麗娜;穆帥;周倩
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/01;H02J3/18;H02J3/38;H01F6/00;H01F6/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

本發明公開一種多能源復合超導微網系統，包括微電源、超導儲能裝置、超導有源濾波器、超導限流器、超導能源管道、電網；所述超導儲能裝置、超導電纜和超導有源濾波器均并聯在超導能源管道上；所述超導電纜和超導有源濾波器中分別復合有超導限流器和超導屏蔽層；當微網系統孤島運行時，超導能源管道中的能源正常傳輸，電能通過超導能源管道供給負荷；當微電源產生的電能過多時，將電能轉化成電磁能儲存在超導儲能裝置中；當微電源產生的電能不足時，將超導儲能裝置中的電磁能再轉化成電能供給負荷；當微網系統并網運行時，微電源產生的電能通過超導能源管道并入電網。

技術領域

本發明屬于電力系統自動化領域，尤其涉及一種具有自保護及高品質電能質量的多能源復合超導微網系統。

背景技術

微網由微電源、負荷、儲能裝置等組成。微電網的提出旨在實現分布式電源的靈活、高效應用，解決數量龐大、形式多樣的分布式電源并網問題。微網可以連接到主電網并網運行,也可以孤島運行，但是都必須保證供電安全和高電能質量。

超導儲能是利用超導體的電阻為零特性制成的儲存電能的裝置。超導儲能系統大致包括超導線圈、低溫系統、功率調節系統和監控系統四大部分。利用超導電感存儲能量，在響應時間以及瞬間大功率釋放等方面具有優勢。

電流型有源電力濾波器比電壓型有源濾波器有更好的電流控制能力、可以有效地濾除開關諧波、易于保護、可靠性高，但損耗較大、價格高。因此將超導電感代替電流型有源電力濾波器直流側的銅電感，既可以擁有其本身的優良特性，又可以彌補其損耗大的缺點。

高溫超導直流電纜具有占地面積小、電纜重量輕、輸電容量大、傳輸損耗小等一系列優點。且我國能源和用電分布不均，“西氣東輸”、“西電東送”的需求使得超導電纜輸電更具優勢。

超導電纜的能源混合傳輸管道，可以實現電能及液氫、液化天然氣的能源高效傳輸。目前超導直流能源管道已經完成了能源管道結構，混合絕緣介質，LNG冷卻絕緣介質保護超導直流能源管道等部分方案，中科院電工研究所已經完成了原理樣機的設計和主要技術攻關，并通過項目責任專家和領域專家的現場驗收。

現有的微網系統有較大的損耗，包括了傳輸損耗、儲能裝置的損耗等。尤其對于大功率的微電源而言，銅電纜在大容量輸電時有一定的限制，在遠距離輸電時損耗較大，普通儲能難以平衡并網時的瞬時功率，不能夠精準快速的實現運行方式轉換。液氫、液化天然氣等能源的傳輸，需要單設管道，造成了管道敷設成本的浪費，任何一方擱置還會造成管道浪費。在普通微網系統中，也可以采用超導裝置，但是就需要外設冷卻裝置，增加了成本與運行損耗。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種多能源復合超導微網系統，可以解決傳統微電網損耗較大，只能單一傳輸電能的缺點。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種多能源復合超導微網系統，包括微電源、超導儲能裝置、超導有源濾波器、超導限流器、超導能源管道、電網；所述超導儲能裝置、超導電纜和超導有源濾波器均并聯在超導能源管道上；所述超導電纜和超導有源濾波器中分別復合有超導限流器和超導屏蔽層；

當微網系統孤島運行時，超導能源管道中的能源正常傳輸，電能通過超導能源管道供給負荷；當微電源產生的電能過多時，將電能轉化成電磁能儲存在超導儲能裝置中；當微電源產生的電能不足時，將超導儲能裝置中的電磁能再轉化成電能供給負荷；

當微網系統并網運行時，微電源產生的電能通過超導能源管道并入電網；并網的過程中，需要超導儲能裝置對瞬時大功率進行平衡，調節輸出的電能，保證微網系統的穩定性；并網后，為了保證并入電網的電壓保持恒定，超導儲能裝置輸出的電能與微電源發出的電能保持恒定。

與現有技術相比，本發明的技術方案所帶來的有益效果是：