一種混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)，包括微電網(wǎng)母網(wǎng)、可再生能源發(fā)電系統(tǒng)、交流負載及輸配電線路，微電網(wǎng)母網(wǎng)、可再生能源發(fā)電系統(tǒng)以及交流負載分別連接在輸配電線路上，其中：微電網(wǎng)母網(wǎng)進一步包括一個或多個輔助支路，且每一輔助支路包括輔助電源供電系統(tǒng)、雙向變換器及第一電池單元；在每一輔助支路中，輔助電源供電系統(tǒng)輸出的交流電輸送至雙向變換器的第一交流端，且雙向變換器的第二交流端與輸配電線路連接，第一電池單元與雙向變換器的蓄電池端連接。實施本實用新型的有益效果是，以光伏、風力發(fā)電為主要能源形式，給負載提供電能并將多余能量存儲在電池單元中，在可再生能源和電池儲能供給不足時，通過輔助電源供電系統(tǒng)提供供電電源。
【專利說明】—種混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及微電網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，國家能源局為了解決西北地區(qū)和近海海島的用電問題，通常采用柴油機供電。然而采用柴油機供電對環(huán)境污染大，供電質(zhì)量差，能效利用低，且對于偏遠地區(qū)和海島區(qū)域柴油運輸不方便，經(jīng)常受天氣影響，柴油供應(yīng)不及時，經(jīng)常出現(xiàn)斷電的情況。
[0003]隨著國家“十二五”規(guī)劃進一步實施，光伏發(fā)電作為一種主要新能源，正被廣泛使用，但對于以光伏發(fā)電為代表的新能源接入柴油機電網(wǎng)，會導致電網(wǎng)運行非常不穩(wěn)定，且控制復雜。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述將以光伏發(fā)電為代表的新能源接入柴油機電網(wǎng)，導致電網(wǎng)運行非常不穩(wěn)定的缺陷，提供一種混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)，包括微電網(wǎng)母網(wǎng)、可再生能源發(fā)電系統(tǒng)、交流負載及輸配電線路，所述微電網(wǎng)母網(wǎng)、可再生能源發(fā)電系統(tǒng)以及交流負載分別連接在所述輸配電線路上，其中:所述微電網(wǎng)母網(wǎng)進一步包括一個或多個輔助支路，且每一所述輔助支路包括輔助電源供電系統(tǒng)、雙向變換器及第一電池單兀；在每一輔助支路中，所述輔助電源供電系統(tǒng)輸出的交流電輸送至雙向變換器的第一交流端，且所述雙向變換器的第二交流端與所述輸配電線路連接，所述第一電池單元與所述雙向變換器的蓄電池端連接。
[0006]在上述混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)中，所述混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)還包括儲能變流器及第二電池單元，其中:所述儲能變流器的直流端與所述第二電池單元連接，所述儲能變流器的交流端與所述輸配電線路連接。
[0007]在上述混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)中，所述輔助電源供電系統(tǒng)為電網(wǎng)/柴油發(fā)電機系統(tǒng)/燃氣發(fā)電機系統(tǒng)。
[0008]在上述混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)中，所述可再生能源發(fā)電系統(tǒng)包括可再生能源發(fā)電模塊及逆變器，其中:所述可再生能源發(fā)電模塊輸出的直流電經(jīng)所述逆變器輸送到所述輸配電線路上。
[0009]在上述混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)中，所述可再生能源發(fā)電模塊為光伏發(fā)電/風力發(fā)電。
[0010]在上述混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)中，所述混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)還包括至少一個擴容子網(wǎng)單元，每一擴容子網(wǎng)單元分別連接在所述輸配電線路上，且每一擴容子網(wǎng)單元包括一個或多個串聯(lián)連接的擴容子網(wǎng)，其中:每一擴容子網(wǎng)進一步包括:
[0011]子網(wǎng)雙向變換器；
[0012]子網(wǎng)第一電池單元，所述子網(wǎng)第一電池單元與所述子網(wǎng)雙向變換器的蓄電池端連接；
[0013]子網(wǎng)交流負載，所述子網(wǎng)交流負載與所述子網(wǎng)雙向變換器的交流輸出端連接；
[0014]子網(wǎng)可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，所述子網(wǎng)可再生能源發(fā)電系統(tǒng)分別與所述子網(wǎng)雙向變換器的交流輸出端和所述子網(wǎng)交流負載連接。
[0015]在上述混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)中，每一擴容子網(wǎng)還包括:子網(wǎng)儲能變流器及子網(wǎng)第二電池單元，且在每一擴容子網(wǎng)中，所述子網(wǎng)儲能變流器的交流端與所述子網(wǎng)雙向變換器的交流輸出端連接，所述子網(wǎng)儲能變流器的直流端與所述子網(wǎng)第二電池單元連接。
[0016]實施本實用新型的混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)，具有以下有益效果:以雙向變換器為基礎(chǔ)，電網(wǎng)或者柴油發(fā)電機系統(tǒng)、燃氣發(fā)電機系統(tǒng)為源動力，光伏發(fā)電或風力發(fā)電以及第一電池單元儲能逆變?yōu)橹饕履茉葱问?，解決了光伏發(fā)電等新能源的接入、柴油發(fā)電機系統(tǒng)接入(備用)、供電穩(wěn)定性等微電網(wǎng)應(yīng)用的問題，可以適用于各種無電地區(qū)、小水力發(fā)電供電地區(qū)、柴油發(fā)電機供電地區(qū)供電，滿足了西北無大電網(wǎng)地區(qū)和海島區(qū)域的人民的基本用電，改善人們的生活質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:
[0018]圖1是本實用新型混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)實施例的示意圖；
[0019]圖2是以雙向變換器為核心的混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)的能量流圖；
[0020]圖3是基于圖1進行多級擴展的示意圖。

【具體實施方式】
[0021]為了對本實用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0022]如圖1所示，為本實用新型混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)實施例的示意圖，該混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)以可再生能源發(fā)電系統(tǒng)如光伏發(fā)電、風力發(fā)電等為主要供電電源系統(tǒng)，電網(wǎng)/柴油發(fā)電機系統(tǒng)/燃氣發(fā)電機系統(tǒng)為后備電源供電系統(tǒng)，并結(jié)合電池單元儲能技術(shù)，滿足了西北無大電網(wǎng)地區(qū)和海島區(qū)域的人民的基本用電，改善了人們的生活質(zhì)量。具體地，該混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)包括微電網(wǎng)母網(wǎng)10、可再生能源發(fā)電系統(tǒng)20、交流負載30及輸配電線路40，其中:微電網(wǎng)母網(wǎng)10、可再生能源發(fā)電系統(tǒng)20、交流負載30分別連接在輸配電線路40上。特別地，微電網(wǎng)母網(wǎng)10又進一步包括一個或多個輔助支路100，且每一輔助支路100包括輔助電源供電系統(tǒng)101、雙向變換器102以及第一電池單元103。
[0023]在本實施例中，輔助電源供電系統(tǒng)優(yōu)選為電網(wǎng)/柴油發(fā)電機系統(tǒng)、燃氣發(fā)電機系統(tǒng)，輔助電源供電系統(tǒng)101輸出的交流電輸送至所在輔助支路的雙向變換器102的第一交流端，雙向變換器102的第二交流端與輸配電線路40連接，同時其蓄電池端與所在輔助支路的第一電池單元103連接，所有第一電池單元103組成蓄電池組。上述雙向變換器102將電網(wǎng)/柴油發(fā)電機系統(tǒng)/燃氣發(fā)電機系統(tǒng)輸出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電存儲在第一電池單元103中，同時，雙向變換器102將直流電轉(zhuǎn)換成交流電輸送至輸配電線路40上供交流負載30使用。上述可再生能源發(fā)電系統(tǒng)20包括可再生能源發(fā)電模塊201及逆變器202，在本實施例中，可再生能源發(fā)電模塊201優(yōu)選為光伏發(fā)電/風力發(fā)電，其輸出的直流電經(jīng)逆變器202逆變成交流電之后輸送至輸配電線路40上供交流負載30使用。
[0024]上述混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)還包括儲能變流器50及第二電池單元60，其中:儲能變流器50的直流端與第二電池單元60連接，儲能變流器50的交流端與輸配電線路40連接，在本實施例中，儲能變流器50作為PQ源配合儲能。
[0025]在本實施例中，雙向變換器采用IBD100系列雙向變換器，其第一交流端端接電網(wǎng)/柴油發(fā)電機系統(tǒng)、燃氣發(fā)電機系統(tǒng)，儲能變流器采用IES100系列儲能變流器，其作為PQ源配合儲能，可再生能源發(fā)電系統(tǒng)采用常用的光伏發(fā)電、風力發(fā)電等提供新型能源。本實用新型混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)以雙向變換器為基礎(chǔ)，其作為最主要的能量流控制設(shè)備，如圖2所示，為以雙向變換器為核心的微電網(wǎng)系統(tǒng)的能量流圖，每一雙向變換器均包括一個雙向整流器11及一個雙向逆變器12，雙向整流器11的直流輸出端和雙向逆變器12的直流輸入端分別連接到直流母線13，并且直流母線13連接到第一電池單元103，雙向整流器11的交流輸入端引出線為第一交流母線14，雙向逆變器的交流輸出端引出線為第二交流母線15。
[0026]上述雙向變換器作為混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)中最主要的能量流控制器，通過雙向整流器11對第一交流母線14上的交流電進行AC/DC變換，然后利用雙向逆變器12將雙向整流器11或第一電池單元103供給的直流電進行DC/AC變換后與第二交流母線15耦合，實現(xiàn)第一交流母線與第一電池單元、第一電池單元與第二交流母線、第一交流母線和第二交流母線之間的能量雙向可控流動。其能量流工作模式具體如下:
[0027]在第一交流母線14供電正常的情況下，即電網(wǎng)或者柴油發(fā)電機系統(tǒng)、燃氣發(fā)電機系統(tǒng)提供了第一交流母線電源，雙向整流器11將第一交流母線14上的電源進行AC/DC轉(zhuǎn)換，給第一電池單元103和雙向逆變器12供電，雙向逆變器將直流電進行DC/AC轉(zhuǎn)換，為第二交流母線15 (在圖1中相當于連接到輸配電線路40)提供電能，同時儲能變流器50獲取系統(tǒng)指令(該指令包括輸入功率為某一恒定值)，通過智能恒功率控制(即實現(xiàn)恒功率輸入)儲存能量，見圖中折線1。此外，當?shù)谝浑姵貑卧芰孔銐驎r，可以通過智能恒功率控制將第一電池單元的能量通過雙向整流器11注入到第一交流母線14上，為接入第一交流母線14上的交流負載提供能量，見圖中折線2。當接入第二交流母線15上的交流負載(以圖1中接入輸配電線路40的交流負載30為例)需求能量時，也可以根據(jù)系統(tǒng)指令儲能變流器通過智能恒功率控制將能量饋送到第二交流母線15上，同時雙向換器也可以將多余的能量饋送到第一交流母線14上，見圖中折線3。
[0028]當?shù)谝唤涣髂妇€14供電異常時，即電網(wǎng)或柴油發(fā)電機系統(tǒng)、燃氣發(fā)電機系統(tǒng)不工作或者工作異常時，雙向變換器的第一交流母線14不供電，其雙向整流器11自動停機，雙向逆變器12使用第一電池單元的能量繼續(xù)為第二交流母線15提供能量，儲能變流器通過系統(tǒng)指令為第二交流母線15提供電能，見圖中折線4。
[0029]如圖3所示，基于圖1中的混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)可以進行多級擴展構(gòu)建多個獨立子網(wǎng)，為不同安全級別的交流負載提供電能。具體地，該混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)還包括至少一個擴容子網(wǎng)單元(圖未示)，每一擴容子網(wǎng)單元分別連接在輸配電線路40上，且每一擴容子網(wǎng)單元包括一個或多個串聯(lián)連接的擴容子網(wǎng)70，在本實施例中，以包括兩個擴容子網(wǎng)單元為例，第一個擴容子網(wǎng)單元包括一個擴容子網(wǎng)70，第二個擴容子網(wǎng)單元包括三個串聯(lián)連接的擴容子網(wǎng)70，如圖所示，每一擴容子網(wǎng)70又進一步包括:子網(wǎng)雙向變換器701，子網(wǎng)雙向變換器701的交流輸入端與輸配電線路40/上一擴容子網(wǎng)的子網(wǎng)雙向變換器的交流輸出端連接；子網(wǎng)第一電池單元702，子網(wǎng)第一電池單元702與子網(wǎng)雙向變換器701的蓄電池端連接；子網(wǎng)交流負載703，子網(wǎng)交流負載703與子網(wǎng)雙向變換器701的交流輸出端連接；子網(wǎng)可再生能源發(fā)電系統(tǒng)704，子網(wǎng)可再生能源發(fā)電系統(tǒng)704分別與子網(wǎng)雙向變換器的交流輸出端和子網(wǎng)交流負載連接。
[0030]上述與輸配電線路40連接的擴容子網(wǎng)中的子網(wǎng)雙向變換器701從輸配電線路40獲得電能，經(jīng)子網(wǎng)雙向變換器701給子網(wǎng)第一電池單元702儲能，同時給子網(wǎng)交流負載供電，子網(wǎng)可再生能源發(fā)電系統(tǒng)704也包括子網(wǎng)可再生能源發(fā)電模塊和子網(wǎng)逆變器，子網(wǎng)可再生能源發(fā)電模塊優(yōu)選為光伏發(fā)電/風力發(fā)電，其產(chǎn)生的直流電經(jīng)子網(wǎng)逆變器后給子網(wǎng)交流負載供電。優(yōu)選地，每一擴容子網(wǎng)還包括子網(wǎng)儲能變流器705及子網(wǎng)第二電池單元706，子網(wǎng)儲能變流器705作為PQ源配合儲能，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電后儲存在子網(wǎng)第二電池單元706中。
[0031]在本實用新型混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)中，以雙向變換器為基礎(chǔ)，電網(wǎng)或者柴油機發(fā)電系統(tǒng)、燃氣發(fā)電機系統(tǒng)為源動力，光伏發(fā)電或風力發(fā)電以及第一電池單元儲能逆變?yōu)橹饕履茉葱问剑鉀Q了光伏發(fā)電等新能源的接入，柴油發(fā)電機系統(tǒng)接入(備用)，供電穩(wěn)定性等微電網(wǎng)應(yīng)用的問題，可以適用于各種無電地區(qū)，包括以柴油發(fā)電、小水電發(fā)電供電可以直接接入、實現(xiàn)以可再生能源為主要能源形式的供電的混合型離網(wǎng)微電網(wǎng)拓撲。
[0032]實施本實用新型混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)，其有益效果如下:
[0033]I)采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)設(shè)計的變流器設(shè)備構(gòu)建輸配電線路，解決了柴油機供電電能質(zhì)量差，供電不穩(wěn)定的問題；
[0034]2)結(jié)合電池單元的儲能技術(shù)，解決了光伏發(fā)電等新能源接入時，多余電能存儲的問題；
[0035]3)支持柴油機接入，作為后備電源，在光伏發(fā)電等新能源不夠時，后備提供電源，保證微電網(wǎng)系統(tǒng)連續(xù)發(fā)電；
[0036]4)柴油發(fā)電機系統(tǒng)作為后備電源，在光伏發(fā)電或風力發(fā)電等提供的電能以及電池單元中存儲的電能足夠的情況下，基本不用開啟柴油機便可以大大降低供電成本，減少環(huán)境污染。
[0037]上面結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，包括微電網(wǎng)母網(wǎng)、可再生能源發(fā)電系統(tǒng)、交流負載及輸配電線路，所述微電網(wǎng)母網(wǎng)、可再生能源發(fā)電系統(tǒng)以及交流負載分別連接在所述輸配電線路上，其中:所述微電網(wǎng)母網(wǎng)進一步包括一個或多個輔助支路，且每一所述輔助支路包括輔助電源供電系統(tǒng)、雙向變換器及第一電池單元；在每一輔助支路中，所述輔助電源供電系統(tǒng)輸出的交流電輸送至雙向變換器的第一交流端，且所述雙向變換器的第二交流端與所述輸配電線路連接，所述第一電池單元與所述雙向變換器的蓄電池端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)還包括儲能變流器及第二電池單元，其中:所述儲能變流器的直流端與所述第二電池單元連接，所述儲能變流器的交流端與所述輸配電線路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助電源供電系統(tǒng)為電網(wǎng)/柴油發(fā)電機系統(tǒng)/燃氣發(fā)電機系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述可再生能源發(fā)電系統(tǒng)包括可再生能源發(fā)電模塊及逆變器，其中:所述可再生能源發(fā)電模塊輸出的直流電經(jīng)所述逆變器輸送到所述輸配電線路上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述可再生能源發(fā)電模塊為光伏發(fā)電/風力發(fā)電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)還包括至少一個擴容子網(wǎng)單元，每一擴容子網(wǎng)單元分別連接在所述輸配電線路上，且每一擴容子網(wǎng)單元包括一個或多個串聯(lián)連接的擴容子網(wǎng)，其中:每一擴容子網(wǎng)進一步包括: 子網(wǎng)雙向變換器； 子網(wǎng)第一電池單元，所述子網(wǎng)第一電池單元與所述子網(wǎng)雙向變換器的蓄電池端連接； 子網(wǎng)交流負載，所述子網(wǎng)交流負載與所述子網(wǎng)雙向變換器的交流輸出端連接； 子網(wǎng)可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，所述子網(wǎng)可再生能源發(fā)電系統(tǒng)分別與所述子網(wǎng)雙向變換器的交流輸出端和所述子網(wǎng)交流負載連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的混合型微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，每一擴容子網(wǎng)還包括:子網(wǎng)儲能變流器及子網(wǎng)第二電池單元，且在每一擴容子網(wǎng)中，所述子網(wǎng)儲能變流器的交流端與所述子網(wǎng)雙向變換器的交流輸出端連接，所述子網(wǎng)儲能變流器的直流端與所述子網(wǎng)第二電池單元連接。
【文檔編號】H02J9/08GK204046193SQ201420496953
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】羅梅林 申請人:深圳市匯川技術(shù)股份有限公司