直流微網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其包括：直流母線；發(fā)電系統(tǒng)，生成直流電并將該直流電加載至直流母線；用電系統(tǒng)，連接所述直流母線，所述用電系統(tǒng)包括儲能單元和負(fù)載；雙向AC/DC變換器，將所述直流母線連接至交流主網(wǎng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的直流微網(wǎng)系統(tǒng)為直流配電的應(yīng)用形式提供了一種有效的研究方法，是交流微網(wǎng)利用形式的有效補(bǔ)充；本發(fā)明的并網(wǎng)自平衡控制策略以最大限度地消納吸收可再生能源為控制目標(biāo)，同時(shí)使直流微網(wǎng)最大限度就地平衡，減少與主網(wǎng)的功率交換，可以使直流微網(wǎng)穩(wěn)定高效地運(yùn)行。
【專利說明】直流微網(wǎng)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種直流微網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，在分布式電源接入技術(shù)不斷發(fā)展的趨勢下，多種分布式電源聯(lián)合起來以微電網(wǎng)的形式接入配電網(wǎng)的需求也在不斷增多。微電網(wǎng)可以解決分布式電源接入對于電網(wǎng)帶來的協(xié)調(diào)問題，可以充分發(fā)揮分布式電源的節(jié)能、環(huán)保特性，挖掘分布式電源為電網(wǎng)和用戶帶來的價(jià)值與效益。
[0003]目前常見的利用方式是交流微網(wǎng)，但是高滲透率微網(wǎng)的復(fù)雜動態(tài)行為可能會帶來很多問題，包括交流微網(wǎng)與交流電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行、微網(wǎng)及含微網(wǎng)的配電系統(tǒng)存在的繼電保護(hù)、并網(wǎng)控制和分布式電源的協(xié)調(diào)控制；并且，很多新能源的發(fā)電都是以直流電方式發(fā)出，經(jīng)過AC-DC-AC的方式必然會存在能量的不必要損耗，針對目前傳統(tǒng)交流微網(wǎng)系統(tǒng)存在的問題，有必要探索一種新型的直流微網(wǎng)系統(tǒng)以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種直流微網(wǎng)系統(tǒng)。
[0005]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其包括:直流母線；發(fā)電系統(tǒng)，生成直流電并將該直流電加載至直流母線；用電系統(tǒng)，連接所述直流母線，所述用電系統(tǒng)包括儲能單元和負(fù)載；雙向AC/DC變換器，將所述直流母線連接至交流主網(wǎng)。
[0006]優(yōu)選的,所述發(fā)電系統(tǒng)包括模擬風(fēng)機(jī)和光伏電池板。
[0007]優(yōu)選的，所述發(fā)電系統(tǒng)包括連接于所述光伏電池板和直流母線之間的光伏DC/DC
變換器。
[0008]優(yōu)選的，所述儲能單元包括蓄電池，所述負(fù)載包括智能家居設(shè)備。
[0009]優(yōu)選的，所述儲能單元還包括連接所述蓄電池輸出端和直流母線之間的儲能雙向DC/DC變換器；所述負(fù)載包括連接所述負(fù)載和直流母線之間的負(fù)載DC/DC變換器。
[0010]優(yōu)選的，所述直流微網(wǎng)系統(tǒng)還包括連接于發(fā)電系統(tǒng)和直流母線之間的、連接于用電系統(tǒng)與直流母線的、連接于雙向AC/DC變換器與直流母線之間的直流斷路器組件。
[0011]優(yōu)選的，所述直流微網(wǎng)直流母線電壓范圍是380V?4V 優(yōu)選的，所述直流微網(wǎng)系統(tǒng)還包括控制器，所述控制器用于 檢測直流微網(wǎng)與交流電網(wǎng)的交換功率Pex ；
檢測儲能雙向DC/DC變換器運(yùn)行功率Pbat ；
在Pex>0時(shí)，判斷儲能雙向DC/DC變換器的狀態(tài)，Pbat>0代表儲能單元處于充電狀態(tài)，Pbat<0代表儲能單元處于放電狀態(tài)；
在Pex〈0時(shí)，判斷儲能雙向DC/DC變換器的狀態(tài)，Pbat>0代表儲能單元處于充電狀態(tài)，Pbat<0代表儲能單元處于放電狀態(tài)。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的直流微網(wǎng)系統(tǒng)為直流配電的應(yīng)用形式提供了一種有效的研究方法，是交流微網(wǎng)利用形式的有效補(bǔ)充；本發(fā)明的并網(wǎng)自平衡控制策略以最大限度地消納吸收可再生能源為控制目標(biāo)，同時(shí)使直流微網(wǎng)最大限度就地平衡，減少與主網(wǎng)的功率交換，可以使直流微網(wǎng)穩(wěn)定高效地運(yùn)行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中直流微網(wǎng)系統(tǒng)的模塊圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關(guān)本發(fā)明的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]以下將結(jié)合附圖所示的各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施例并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施例所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0016]參圖1所不，本發(fā)明一實(shí)施例中，直流微網(wǎng)系統(tǒng)100,包括:直流母線10、發(fā)電系統(tǒng)、用電系統(tǒng)以及雙向AC/DC變換器40。
[0017]其中，所述直流10是指連接各個(gè)子系統(tǒng)的直流母排。
[0018]發(fā)電系統(tǒng)，用于生成直流電并將該直流電加載至直流母線10。
[0019]所述發(fā)電系統(tǒng)包括模擬風(fēng)機(jī)21和光伏電池板22。二者分別獲取風(fēng)能和太陽能轉(zhuǎn)化為電能輸出。
[0020]所述模擬風(fēng)機(jī)21是指以直流電機(jī)作為原動機(jī)，永磁電機(jī)作為發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電模擬系統(tǒng)。
[0021]優(yōu)選的，所述發(fā)電系統(tǒng)包括連接于所述光伏電池板22和直流母線10之間的光伏DC/DC變換器23。
[0022]所述光伏DC/DC變換器23，其輸入側(cè)接至光伏電池匯流箱(未圖示)，輸出側(cè)經(jīng)直流斷路24器接至直流母線10，用于實(shí)現(xiàn)光伏電池板22的輸出最大功率跟蹤，提高太陽能利用效率。
[0023]其中，用電系統(tǒng)，連接直流母線10，所述用電系統(tǒng)包括儲能單元31和負(fù)載32。優(yōu)選的，所述儲能單元31包括蓄電池，具體可為磷酸鐵鋰電池。所述負(fù)載32包括智能家居設(shè)備。
[0024]優(yōu)選的，所述儲能單元31還包括連接所述蓄電池輸出端和直流母線10之間的儲能雙向DC/DC變換器33 ;所述負(fù)載32包括連接所述負(fù)載和直流母線之間的負(fù)載DC/DC變換器34。
[0025]所述儲能雙向DC/DC變換器33，其一側(cè)接至磷酸鐵鋰電池輸出側(cè)，另一側(cè)通過斷路器50接至直流母線，該儲能雙向DC/DC變換器33為整個(gè)直流微網(wǎng)提供電壓支撐。
[0026]所述負(fù)載DC/DC變換器34，其一側(cè)通過斷路器50連接至直流母線，另一側(cè)接至智能家居系統(tǒng)，為智能家居提供電能。
[0027]所述智能家居，是以24V作為供電電源。[0028]所述雙向AC/DC變換器40，其一側(cè)通過斷路器接至直流母線10，另一側(cè)通過并網(wǎng)點(diǎn)開關(guān)接至大電網(wǎng)，該雙向AC/DC變換器40為整個(gè)直流微網(wǎng)系統(tǒng)與外圍電網(wǎng)的連接起了很好的橋梁作用。
[0029]直流微網(wǎng)系統(tǒng)100還包括所述運(yùn)行控制器61，其作用是協(xié)調(diào)各個(gè)子系統(tǒng)的有效運(yùn)行，通過優(yōu)化控制策略，保證直流微網(wǎng)健康、安全、有效地運(yùn)行。
[0030]所述能量管理系統(tǒng)62，是由應(yīng)用功能、支撐平臺、操作系統(tǒng)和硬件平臺組成。
[0031]控制器61協(xié)調(diào)各個(gè)子系統(tǒng)的有效運(yùn)行，通過優(yōu)化控制策略，包括并網(wǎng)時(shí)制定并網(wǎng)運(yùn)行控制策略、離網(wǎng)時(shí)制定離網(wǎng)運(yùn)行控制策略以及并離網(wǎng)切換過程中制定并離網(wǎng)切換控制策略。所述控制器61由應(yīng)用功能、支撐平臺、操作系統(tǒng)和硬件平臺組成。應(yīng)用功能包括:微電網(wǎng)分析，電能量計(jì)費(fèi)、微電網(wǎng)調(diào)度管理、微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控SCADA、信息管理以及微電網(wǎng)電能質(zhì)量檢測與治理；支撐平臺包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)、圖形界面服務(wù)、通用報(bào)表服務(wù)、權(quán)限管理服務(wù)、通用告警服務(wù)、通用計(jì)算服務(wù)；操作系統(tǒng)包括:TRU64、AIX、Solaris、HP UX、Linux、Windows ;硬件平臺包括:ALPHA、IBM、SUN、PC。
[0032]所述直流微網(wǎng)直流母線電壓范圍是380V?4V。
[0033]本發(fā)明所提供的直流微網(wǎng)100通過控制器61來實(shí)現(xiàn)直流微網(wǎng)系統(tǒng)與交流主網(wǎng)并網(wǎng)后的自平衡控制，控制器61具體用于:
檢測儲能雙向DC/DC變換器33運(yùn)行功率、光伏DC/DC變換器23輸出功率、模擬風(fēng)機(jī)21輸出功率、雙向AC/DC變換器40運(yùn)行功率、負(fù)載DC/DC變換器34運(yùn)行功率；
判斷雙向AC/DC變換器40與交流電網(wǎng)側(cè)的交換功率Pex，Pex>0代表從電網(wǎng)吸收功率，Pex〈0代表向電網(wǎng)輸出功率；
若Pex>0 ;判斷儲能雙向DC/DC變換器33的狀態(tài)，Pbat>0代表儲能單元31處于充電狀態(tài)，Pbat<0代表儲能單元31處于放電狀態(tài)；
(1)若Pbat>0，儲能單元31處于充電狀態(tài)，則判斷減少儲能單元31充電是否滿足要求，即判斷Pbat是否大于Pex ；
i)若Pbat>Pex，則判斷儲能單元31是否能進(jìn)行充電，即蓄電池的SOC是否滿足充電條件，若能進(jìn)行充電，則向儲能單元31下達(dá)充電指令Pbat=Pbat- Pex,若儲能單元31不能進(jìn)行充電，則向儲能單元31下達(dá)待機(jī)指令；
ii)若Pbat〈Pex,則判斷儲能單元31是否能進(jìn)行放電，即判斷儲能單元31S0C是否滿足放電條件，若能進(jìn)行放電，則判斷儲能單元31進(jìn)行放電是否能滿足調(diào)節(jié)需求，若儲能單元31放電能滿足調(diào)節(jié)要求,則向儲能單元31下達(dá)放電指令Pbat=Pex- Pbat,若儲能單元31放電不能滿足調(diào)節(jié)需求,則向儲能單元31下達(dá)放電指令Pbat=Pdischargemax,其中Pdischargemax是儲能單元31最大的放電功率；若儲能單元31不能進(jìn)行放電,則向儲能單元31下達(dá)待機(jī)指令；
(2)若Pbat〈O,儲能單元31處于放電狀態(tài),則判斷儲能單元31能否放電；
i)若儲能單元31能進(jìn)行放電，則判斷增加儲能單元31放電功率是否滿足調(diào)節(jié)要求，SP判斷Pex- Pbat是否小于Pdischargemax,若滿足調(diào)節(jié)要求,則向儲能單元31下達(dá)放電指令Pbat=Pex- Pbat,不滿足調(diào)節(jié)要求則向儲能單元31下達(dá)放電指令Pbat=Pdischargemax ；
ii)若儲能單元31不能進(jìn)行放電,則向儲能單元31下達(dá)待機(jī)指令；
若Pex〈0 ;判斷儲能雙向DC/DC變換器33的狀態(tài)，Pbat>0代表儲能單元31處于充電狀態(tài)，Pbat<0代表儲能單元31處于放電狀態(tài)；
(1)若Pbat>0，儲能單元31處于充電狀態(tài)，則判斷儲能單元31能否進(jìn)行充電，即判斷儲能單元31SOC是夠滿足充電條件；
i)若儲能單元31能進(jìn)行充電，則判斷增加儲能單元31充電功率是否滿足調(diào)節(jié)需求，即判斷Pbat- Pex是否小于Pchargemax,若滿足調(diào)節(jié)需求,貝U向儲能單元31下達(dá)充電指令Pbat=Pbat- Pex,不滿足調(diào)節(jié)要求則向儲能單元31下達(dá)充電指令Pbat=Pchargemax,其中Pchargemax是儲能單元31最大的充電功率；
ii)若儲能單元31不能進(jìn)行充電,則向儲能單元31下達(dá)待機(jī)指令；
(2)若Pbat〈0，儲能單元31處于放電狀態(tài)，則判斷減少儲能單元31充電是否滿足要求，即判斷Pbat是否小于Pex ；
i)若Pbat〈Pex，則判斷儲能單元31是否能進(jìn)行放電，即儲能單元31SOC是夠滿足放電條件，若能進(jìn)行放電，貝1J向儲能單元31下達(dá)放電指令Pbat=Pbat- Pex,若儲能單元31不能進(jìn)行放電，則向儲能單元31下達(dá)待機(jī)指令；
ii)若Pbat>Pex，則判斷儲能單元31是否能進(jìn)行充電，即判斷儲能單元31SOC是夠滿足充電條件，若能進(jìn)行充電，則判斷儲能單元31進(jìn)行充電是否能滿足調(diào)節(jié)需求，若儲能單元31充電能滿足要求,則向儲能單元31下達(dá)充電指令Pbat=_(Pex+Pbat),若儲能單元31充電不能滿足調(diào)節(jié)要求，則向儲能單元31下達(dá)充電指令Pbat=Pchargemax ;若儲能單元31不能進(jìn)行放電，則向儲能單元31下達(dá)待機(jī)指令。
[0034]本發(fā)明的一種直流微網(wǎng)系統(tǒng)為直流配電的應(yīng)用形式提供了一種有效的研究方法，是交流微網(wǎng)利用形式的有效補(bǔ)充；本發(fā)明的并網(wǎng)自平衡控制策略以最大限度地消納吸收可再生能源為控制目標(biāo)，同時(shí)使直流微網(wǎng)最大限度就地平衡，減少與主網(wǎng)的功率交換，可以使直流微網(wǎng)穩(wěn)定高效地運(yùn)行。
[0035]應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
[0036]上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述直流微網(wǎng)系統(tǒng)包括: 直流母線； 發(fā)電系統(tǒng)，生成直流電并將該直流電加載至直流母線； 用電系統(tǒng)，連接所述直流母線，所述用電系統(tǒng)包括儲能單元和負(fù)載； 雙向AC/DC變換器，將所述直流母線連接至交流主網(wǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電系統(tǒng)包括模擬風(fēng)機(jī)和光伏電池板。
3.如權(quán)利要求2所述的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電系統(tǒng)包括連接于所述光伏電池板和直流母線之間的光伏DC/DC變換器。
4.如權(quán)利要求1所述的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能單元包括蓄電池，所述負(fù)載包括智能家居設(shè)備。
5.如權(quán)利要求4所述的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能單元還包括連接所述蓄電池輸出端和直流母線之間的儲能雙向DC/DC變換器；所述負(fù)載包括連接所述負(fù)載和直流母線之間的負(fù)載DC/DC變換器。
6.如權(quán)利要求1所述的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述直流微網(wǎng)系統(tǒng)還包括連接于發(fā)電系統(tǒng)和直流母線之間的、連接于用電系統(tǒng)與直流母線的、連接于雙向AC/DC變換器與直流母線之間的直流斷路器組件。
7.如權(quán)利要求1所述的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述直流微網(wǎng)直流母線電壓范圍是380疒4V。
8.如權(quán)利要求1所述的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述直流微網(wǎng)系統(tǒng)還包括控制器，所述控制器用于 檢測直流微網(wǎng)與交流電網(wǎng)的交換功率Pex ； 檢測儲能雙向DC/DC變換器運(yùn)行功率Pbat ； 在Pex>0時(shí)，判斷儲能雙向DC/DC變換器的狀態(tài)，Pbat>0代表儲能單元處于充電狀態(tài)，Pbat<0代表儲能單元處于放電狀態(tài)； 在Pex〈0時(shí)，判斷儲能雙向DC/DC變換器的狀態(tài)，Pbat>0代表儲能單元處于充電狀態(tài)，Pbat<0代表儲能單元處于放電狀態(tài)。
【文檔編號】H02J3/38GK104022527SQ201410208843
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】趙仰東, 趙景濤, 王前雙, 張強(qiáng), 周強(qiáng), 唐斐, 陳娜, 張迎, 金雪 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國電南瑞科技股份有限公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司