一種電能智能調(diào)配換流裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種電能智能調(diào)配換流裝置，通過外接直流電力為電能智能調(diào)配換流裝置供電，使其啟動和運行，完成微電網(wǎng)的黑啟動；在用電高峰而且外接直流電力不能供電時段，由蓄電池組直流輸入端口接入直流母線后經(jīng)防逆流電路接電控開關及保護電路，并經(jīng)電控開關及保護電路連接外接直流電力轉出端口，使蓄電池組外接并網(wǎng)逆變器為微電網(wǎng)供電，大大增加微電網(wǎng)的供電出力。在不增加儲能子系統(tǒng)配比規(guī)模也不增加輔助供電電力源的條件下，通過調(diào)控發(fā)電子系統(tǒng)的光伏陣列和儲能子系統(tǒng)的蓄電池組的供電路徑與供電方式，實現(xiàn)黑啟動和全天候具備發(fā)電時段的最大出力之目的，由此解決現(xiàn)有技術方案造成微電網(wǎng)不能黑啟動和不能實現(xiàn)全天候具備發(fā)電時段最大出力的難題。
【專利說明】—種電能智能調(diào)配換流裝置
[0001]【技術領域】
[0002]本實用新型屬于新能源電力【技術領域】，具體涉及一種電能智能調(diào)配換流裝置。
[0003]【背景技術】
[0004]分布式新能源電力應用發(fā)展趨向于以自用為主的微電網(wǎng)方式，較大規(guī)模應用項目大都是構成離網(wǎng)型微電網(wǎng)，特別是光電或風電為主的新能源發(fā)電供電微電網(wǎng)系統(tǒng)，現(xiàn)有技術大多采用小型轉子發(fā)電系統(tǒng)(如:柴油發(fā)電機組發(fā)電)，將其作為電壓源支撐微電網(wǎng)電力線，使光電(或風電)以電流源方式運行，作為微電網(wǎng)的并網(wǎng)供電單元，由于其光電或風電電力不穩(wěn)定性，需要通過配置儲能單元，為了平抑光電(或風電)的不穩(wěn)定性，配置一定比例的儲能子系統(tǒng)以及合理的系統(tǒng)設計建立穩(wěn)定可靠的發(fā)電供電微電網(wǎng)系統(tǒng)以光電為例如圖1所示；
[0005]如上所述，其中微電網(wǎng)的現(xiàn)有技術核心是，利用柴油發(fā)動機發(fā)電作為微電網(wǎng)的支撐電力，建立電網(wǎng)環(huán)境并保證微電網(wǎng)電力線具有穩(wěn)定的電壓與頻率，使得光伏發(fā)電單元通過并網(wǎng)逆變器發(fā)電并向微電網(wǎng)供電；為了使不穩(wěn)定的光伏電力能穩(wěn)定供電給用戶負載，通過配置儲能子系統(tǒng)調(diào)節(jié)微電網(wǎng)的電力余缺，平抑微電網(wǎng)的電力波動。
[0006]現(xiàn)有技術方案利用柴油發(fā)動機發(fā)電作為微電網(wǎng)的支撐電力，其柴油發(fā)電不僅成本高，而且造成環(huán)境污染。對此，新能源電力界的科學工作者為了改變此狀況，希望去掉柴油發(fā)電機發(fā)電作為支撐，建設全新能源的微電網(wǎng)系統(tǒng)，如圖2所示；
[0007]利用雙向儲能換流器作為微電網(wǎng)的電壓源，替代柴油發(fā)電單元支撐和建立微電網(wǎng)必不可缺的電壓與頻率，使微電網(wǎng)中光伏發(fā)電單元能夠并網(wǎng)發(fā)電。
[0008]由于利用雙向儲能換流器作為微電網(wǎng)的電壓源時，充放電不受控，會使作為電壓源的儲能系統(tǒng)產(chǎn)生過充或過放；特別是光伏發(fā)電是間歇性的根據(jù)陽光的多與少對應發(fā)電多與少，發(fā)電依賴于天氣的狀況，因天氣不好可能連續(xù)幾天不能發(fā)電，這就促使儲能系統(tǒng)產(chǎn)生過放的狀況，會使作為電壓源裝置的雙向儲能換流器產(chǎn)生保護性停機，至使微電網(wǎng)癱瘓，更加嚴重的是此時作為電壓源裝置的雙向儲能換流器必須在儲能系統(tǒng)充電至達到啟動電壓的電量才能再次啟動運行，由于微電網(wǎng)已經(jīng)停運，此時即使天氣具備發(fā)電的條件，由于(光伏)并網(wǎng)逆變器具有防孤島功能，在電網(wǎng)及微電網(wǎng)電力線無電時，其防孤島功能會終止其發(fā)電供電，因此并網(wǎng)逆變器也不會發(fā)電供電，故此現(xiàn)有技術方案大都采用可控的柴油發(fā)電機組；另外，在發(fā)電時段由發(fā)電子系統(tǒng)和儲能子系統(tǒng)共同出力為用戶負載供電，如遇天氣不好發(fā)電子系統(tǒng)不能供電時，只有儲能子系統(tǒng)供電，此時出力減少不能滿足用戶負載的正常用電需求，對此現(xiàn)有技術方案大都采用通過增加儲能子系統(tǒng)的配置達到增加供電出力的目的，這樣會大幅增加投資而且造成資源浪費。
[0009]眾所周之，若要起動微電網(wǎng)的發(fā)電單元發(fā)電供電，就必須使儲能子系統(tǒng)先能開機啟動儲能雙向換流器，建立微電網(wǎng)的電壓與頻率，使光伏單元可以發(fā)電供電。由于現(xiàn)有技術的儲能雙向換流器的啟動電壓高于放電保護電壓，所以在放電保護后，無法實現(xiàn)黑啟動，即使光伏可以發(fā)電，也因微電網(wǎng)無電壓源而不能啟動運行。
[0010]
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]為了克服現(xiàn)有技術與方案的這些缺陷，使微電網(wǎng)在不增加儲能子系統(tǒng)出力裝置的情況下全天候具備發(fā)電時段的最大出力，并且實現(xiàn)黑啟動即天氣具備發(fā)電的條件時，就能啟動電壓源裝置，使微電網(wǎng)電力線建立電壓與頻率，恢復微電網(wǎng)的運行并發(fā)電供電。本實用新型提出一種電能智能調(diào)配換流裝置，在不增加儲能子系統(tǒng)配比規(guī)模也不增加輔助供電電力源的條件下，通過調(diào)控發(fā)電子系統(tǒng)的光伏陣列和儲能子系統(tǒng)的蓄電池組的供電路徑與供電方式，實現(xiàn)黑啟動和全天候具備發(fā)電時段的最大出力之目的，由此解決現(xiàn)有技術方案造成微電網(wǎng)不能黑啟動和不能實現(xiàn)全天候具備發(fā)電時段最大出力的難題。
[0012]本實用新型提出一種電能智能調(diào)配換流裝置，包括:雙向換流電路模塊、直流母線、蓄電池組直流輸入端口、防逆流電路、電控開關及保護電路、外接直流電力輸入端口、裝置智能控制模塊、裝置總線、換流電路交流輸出端口、裝置系統(tǒng)電源控制模塊、裝置內(nèi)部供電電源模塊、裝置內(nèi)部供電線路、外接直流電力識別電路、外接輸入直流電力線以及外接直流電力轉出端口，其特征是:
[0013]蓄電池組直流輸入端口通過直流母線連接雙向換流電路模塊，由雙向換流電路模塊接換流電路交流輸出端口，構成儲能雙向換流電力路徑；
[0014]由外接直流電力輸入端口接入電控開關及保護電路后經(jīng)防逆流電路接直流母線及連通雙向換流電路模塊，由雙向換流電路模塊連接換流電路交流輸出端口，構成外接直流電力供電換流路徑；
[0015]蓄電池組直流輸入端口和外接直流電力輸入端口分別連接裝置系統(tǒng)電源控制模塊，由裝置系統(tǒng)電源控制模塊連接裝置內(nèi)部供電電源，裝置內(nèi)部供電電源模塊通過裝置內(nèi)部供電線路接入雙向換流電路模塊和裝置智能控制模塊，構成裝置內(nèi)部供電路徑；
[0016]外接直流電力輸入端口接入電控開關及保護電路由電控開關及保護電路連接外接直流電力轉出端口，構成外接直流電力的轉出電力路徑；
[0017]由蓄電池組直流輸入端口接入直流母線后經(jīng)防逆流電路接電控開關及保護電路，并經(jīng)電控開關及保護電路連接外接直流電力轉出端口，構成蓄電池組外接直流供電的電力路徑；
[0018]裝置智能控制模塊通過裝置總線連接雙向換流電路模塊、防逆流電路、電控開關及保護電路、外接直流電力識別電路，構成監(jiān)控通信鏈路；
[0019]外接直流電力識別電路通過裝置總線分別連接外接直流電力線和裝置系統(tǒng)電源控制模塊，構成外接直流電力監(jiān)控信息路徑。
[0020]本實用新型一種電能智能調(diào)配換流裝置，其特征還在于蓄電池和外接直流電力源均可通過裝置系統(tǒng)電源控制模塊和裝置內(nèi)部供電電源連接，構成電能智能調(diào)配換流裝置用電供電路徑。
[0021]本實用新型克服了現(xiàn)有技術的缺陷，使得微電網(wǎng)特別是離網(wǎng)型微電網(wǎng)徹底擺脫了對柴油發(fā)電機的依賴，本發(fā)明在不增加系統(tǒng)規(guī)模資源的前提下，徹底解決了微電網(wǎng)和新能源發(fā)電供電系統(tǒng)的自啟動黑啟動以及增加微電網(wǎng)供電出力的關鍵技術難題，使得新能源發(fā)電供電系統(tǒng)不僅不再依賴柴油發(fā)電機或其他可控發(fā)電源，而且還節(jié)省投資和運維成本，尤其是更加清潔環(huán)保。
[0022]【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為現(xiàn)有技術構建離網(wǎng)型微電網(wǎng)的原理示意圖。[0024]圖2為現(xiàn)有技術沒有柴油發(fā)電單元新能源離網(wǎng)型微電網(wǎng)的原理示意圖。
[0025]圖3為一種電能智能調(diào)配換流裝置系統(tǒng)的原理示意圖。
[0026]【具體實施方式】
[0027]作為實施例子，結合圖1對一種電能智能調(diào)配換流裝置給予說明，但是，本實用新型的技術與方案不限于本實施例子給出的內(nèi)容。
[0028]現(xiàn)有技術構建離網(wǎng)型微電網(wǎng)的原理示意圖，如圖1所示。
[0029]現(xiàn)有技術沒有柴油發(fā)電單元新能源離網(wǎng)型微電網(wǎng)的原理示意圖，如圖2所示。
[0030]如圖3所示，本實用新型的一種電能智能調(diào)配換流裝置，包括:雙向換流電路模塊(I)、直流母線(2)、蓄電池組直流輸入端口(3)、防逆流電路(4)、電控開關及保護電路(5)、外接直流電力輸入端口 (6)、裝置智能控制模塊(7)、裝置總線(8)、換流電路交流輸出端口
(9)、裝置系統(tǒng)電源控制模塊(10)、裝置內(nèi)部供電電源模塊(11)、裝置內(nèi)部供電線路(12)、外接直流電力識別電路(13)、外接輸入直流電力線(14)以及外接直流電力轉出端口(15)，其特征是:
[0031]蓄電池組直流輸入端口(3)通過直流母線(2)連接雙向換流電路模塊(I)，由雙向換流電路模塊(I)接換流電路交流輸出端口(9)，構成儲能雙向換流電力路徑；
[0032]由外接直流電力輸入端口(6)接入電控開關及保護電路(5)后經(jīng)防逆流電路(4)接直流母線(2)及連通雙向換流電路模塊(I)，由雙向換流電路模塊(I)連接換流電路交流輸出端口(9)，構成外接直流電力供電換流路徑；
[0033]蓄電池組直流輸入端口(3)和外接直流電力輸入端口(6)分別連接裝置系統(tǒng)電源控制模塊(10)，由裝置系統(tǒng)電源控`制模塊(10)連接裝置內(nèi)部供電電源(11)，裝置內(nèi)部供電電源模塊(11)通過裝置內(nèi)部供電線路(12)接入雙向換流電路模塊(I)和裝置智能控制模塊(7)，構成裝置內(nèi)部供電路徑；
[0034]外接直流電力輸入端口(6)接入電控開關及保護電路(5)由電控開關及保護電路
(5)連接外接直流電力轉出端口(15)，構成外接直流電力的轉出電力路徑；
[0035]由蓄電池組直流輸入端口(3)接入直流母線(2)后經(jīng)防逆流電路(4)接電控開關及保護電路(5)，并經(jīng)電控開關及保護電路(5)連接外接直流電力轉出端口(15)，構成蓄電池組外接直流供電的電力路徑；
[0036]裝置智能控制模塊(7)通過裝置總線⑶連接雙向換流電路模塊(I)、防逆流電路
(4)、電控開關及保護電路(5)、外接直流電力識別電路(13)，構成監(jiān)控通信鏈路；
[0037]外接直流電力識別電路(13)通過裝置總線⑶分別連接外接直流電力線(14)和裝置系統(tǒng)電源控制模塊(10)，構成外接直流電力監(jiān)控信息路徑。
[0038]本實用新型一種電能智能調(diào)配換流裝置，其特征還在于蓄電池和外接直流電力源均可通過裝置系統(tǒng)電源控制模塊(10)和裝置內(nèi)部供電電源(11)連接，構成電能智能調(diào)配換流裝置用電供電路徑。
[0039]利用實用新型明的一種電能智能調(diào)配換流裝置所構成的離網(wǎng)型微電網(wǎng)，在發(fā)電單元具備發(fā)電條件時，通過外接直流電力為本發(fā)明電能智能調(diào)配換流裝置供電，使其啟動和運行，并可實現(xiàn)作為電壓源VF換流單元的雙向換流電路模塊(I)完成微電網(wǎng)的黑啟動，從而使微電網(wǎng)正常運行和發(fā)電供電，在正常運行后，外接直流電力通過外接直流電力輸入端口(6)接入電控開關及保護電路(5)由電控開關及保護電路(5)控制實現(xiàn)連接外接直流電力轉出端口(15)，使外接直流電力接入并網(wǎng)逆變器為微電網(wǎng)供電；在用電高峰而且外接直流電力不能供電時段，由蓄電池組直流輸入端口(3)接入直流母線(2)后經(jīng)防逆流電路
(4)接電控開關及保護電路(5)，并經(jīng)電控開關及保護電路(5)連接外接直流電力轉出端口
(15)，使蓄電池組外接并網(wǎng)逆變器為微電網(wǎng)供電，大大增加微電網(wǎng)的供電出力。
【權利要求】
1.一種電能智能調(diào)配換流裝置，包括:雙向換流電路模塊(I)、直流母線(2)、蓄電池組直流輸入端口(3)、防逆流電路(4)、電控開關及保護電路(5)、外接直流電力輸入端口(6)、裝置智能控制模塊(7)、裝置總線(8)、換流電路交流輸出端口(9)、裝置系統(tǒng)電源控制模塊(10)、裝置內(nèi)部供電電源模塊(11)、裝置內(nèi)部供電線路(12)、外接直流電力識別電路(13)、外接輸入直流電力線(14)以及外接直流電力轉出端口(15)，其特征是: 蓄電池組直流輸入端口(3)通過直流母線(2)連接雙向換流電路模塊(I)，由雙向換流電路模塊⑴接換流電路交流輸出端口(9)； 由外接直流電力輸入端口(6)接入電控開關及保護電路(5)后經(jīng)防逆流電路(4)接直流母線(2)及連通雙向換流電路模塊(I)，由雙向換流電路模塊(I)連接換流電路交流輸出端口(9)； 蓄電池組直流輸入端口(3)和外接直流電力輸入端口(6)分別連接裝置系統(tǒng)電源控制模塊(10)，由裝置系統(tǒng)電源控制模塊(10)連接裝置內(nèi)部供電電源(11)，裝置內(nèi)部供電電源模塊(11)通過裝置內(nèi)部供電線路(12)接入雙向換流電路模塊(I)和裝置智能控制模塊(7)； 外接直流電力輸入端口(6)接入電控開關及保護電路(5)由電控開關及保護電路(5)連接外接直流電力轉出端口(15); 由蓄電池組直流輸入端口(3)接入直流母線(2)后經(jīng)防逆流電路(4)接電控開關及保護電路(5)，并經(jīng)電控開關及保護電路(5)連接外接直流電力轉出端口(15)； 裝置智能控制模塊(7)通過裝置總線(8)連接雙向換流電路模塊(I)、防逆流電路(4)、電控開關及保護電路(5)、外接直流電力識別電路(13)； 外接直流電力識別電路(13)通過裝置總線(8)分別連接外接直流電力線(14)和裝置系統(tǒng)電源控制模塊(10)。
2.根據(jù)權利要求1所述一種電能智能調(diào)配換流裝置，其特征還在于蓄電池和外接直流電力源均可通過裝置系統(tǒng)電源控制模塊(10)和裝置內(nèi)部供電電源(11)連接。
【文檔編號】H02J7/35GK203445681SQ201320580437
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權日:2013年9月22日
【發(fā)明者】周錫衛(wèi) 申請人:周錫衛(wèi)