基于雙向互動式直流微電網(wǎng)的綠色建筑供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了基于雙向互動式直流微電網(wǎng)的綠色建筑供電系統(tǒng)，通過建筑對以可再生能源為主的分布式電源和混合儲能的有效集成，緩解環(huán)境污染和能源危機(jī)的壓力，實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)高效利用。通過在系統(tǒng)中分別設(shè)置環(huán)狀子直流微電網(wǎng)和輻射狀子直流微電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對重要負(fù)荷和普通負(fù)荷的分別供電，大大提高了微電網(wǎng)的供電靈活性、多樣性和可靠性，同時利用各子直流微電網(wǎng)形成的多直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，提高系統(tǒng)中各單元的互動性。系統(tǒng)中包含三級直流母線，各單元之間均可實(shí)現(xiàn)功率交換，混合儲能系統(tǒng)可以維持系統(tǒng)功率的平衡及母線電壓的穩(wěn)定。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)綠色建筑對可再生能源的利用，提高建筑供電的可靠性、多樣性和互動性。
【專利說明】
基于雙向互動式直流微電網(wǎng)的綠色建筑供電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種綠色建筑供電系統(tǒng)。尤其是涉及一種基于雙向互動式直流微電網(wǎng)的綠色建筑供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的提高，環(huán)境問題和能源危機(jī)越來越嚴(yán)重，人們開始意識到保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源的重要性，并逐漸開始從各個方面探索節(jié)約資源的方法，希望達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。建筑是人們生活和工作必不可少的一部分，建筑無論在能源消耗還是環(huán)境問題上都占據(jù)了一大部分，對可持續(xù)發(fā)展也造成了重要的影響。綠色建筑是人們探索的一個方向，發(fā)展綠色建筑成為迫在眉睫的一件事，建筑必須由高消耗型向高環(huán)保型轉(zhuǎn)換，從而提高建筑的可持續(xù)性。對于各建筑來說，供電系統(tǒng)是能源消耗重要的一部分，當(dāng)前建筑大多從公共電網(wǎng)獲取電能，而公共電網(wǎng)中的電能多通過以煤炭為燃料的火電產(chǎn)生，這就使當(dāng)前建筑的能源消耗大大增加。同時，近年來電力系統(tǒng)呈現(xiàn)出用電負(fù)荷不斷增加、輸電容量逐漸增大的特點(diǎn)，大容量集中式發(fā)電、遠(yuǎn)距離高電壓傳輸?shù)幕ヂ?lián)大電網(wǎng)運(yùn)營成本高、運(yùn)行難度大、調(diào)節(jié)能力弱的問題日益凸顯，難以滿足用戶越來越高的安全性、可靠性、多樣性、靈活性供電需求。單純的利用公共電網(wǎng)進(jìn)行建筑供電遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足綠色建筑的要求，也不利于建筑的供電可靠性和多樣性。
[0003]隨著新型電力電子技術(shù)的不斷成熟，基于風(fēng)、光、熱、儲等綠色能源的分布式發(fā)電技術(shù)蓬勃發(fā)展。分布式發(fā)電具有能源利用率高、環(huán)境污染小、供電靈活性強(qiáng)、投入成本低等優(yōu)點(diǎn)，是未來電網(wǎng)中重要的一部分，分布式電源可以有效的利用可再生能源，不僅更加環(huán)保高效，而且相對于傳統(tǒng)能源在總量上優(yōu)勢巨大。微電網(wǎng)是由分布式電源、負(fù)荷單元及儲能裝置按照特定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成的具備獨(dú)立管理、保護(hù)、控制能力的集約化新型電力網(wǎng)絡(luò)，是以新能源發(fā)電技術(shù)為支柱、低慣性電力電子裝置為主導(dǎo)的多約束、多狀態(tài)、多維度的自治電力系統(tǒng)。微電網(wǎng)可以有效的兼容以可再生能源為主的分布式電源，并使分布式電源更加高效地發(fā)揮其優(yōu)勢，微電網(wǎng)有并網(wǎng)和孤島兩種運(yùn)行模式，并且可以在兩種模式之間平滑無縫切換，一般通過單點(diǎn)接入主網(wǎng)，具有“即插即用”的靈活性和可控性，是未來智能電網(wǎng)的重要組成部分。當(dāng)微電網(wǎng)處于并網(wǎng)模式時，能實(shí)現(xiàn)公共電網(wǎng)、分布式電源與負(fù)荷的一體化協(xié)調(diào)運(yùn)行和各種能源資源的梯級高效利用；當(dāng)大電網(wǎng)發(fā)生故障時，微電網(wǎng)通過解列控制進(jìn)入孤島模式，單獨(dú)向敏感負(fù)荷供電，充分滿足用戶對供電安全性、可靠性需求。
[0004]高效可靠的儲能系統(tǒng)是以新能源為支柱、低慣性電力電子裝置為主導(dǎo)的微電網(wǎng)正常運(yùn)行的保證。儲能系統(tǒng)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用如下:I)通過合理有序的儲能系統(tǒng)控制策略，彌補(bǔ)分布式電源隨機(jī)性、間歇性和不可控性缺陷，增強(qiáng)分布式電源的穩(wěn)定性與可調(diào)度性;2)在負(fù)荷低谷時充電，在負(fù)荷高峰時放電，作為微電網(wǎng)能量緩沖環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的削峰填谷，提高微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性;3)基于儲能系統(tǒng)的快速響應(yīng)特性，減緩模式切換過渡的暫態(tài)沖擊，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)無縫平滑切換，并為微電網(wǎng)的孤島運(yùn)行提供電壓和頻率支撐;4)為微電網(wǎng)提供有功功率支撐或無功功率補(bǔ)償，平滑微電網(wǎng)電壓波動，改善微電網(wǎng)的電能質(zhì)量。
[0005]綠色建筑的發(fā)展與進(jìn)步離不開供電系統(tǒng)的支持，當(dāng)前的供電方式已經(jīng)不能滿足可持續(xù)性需求，越來越多的電子設(shè)備的出現(xiàn)對建筑的供電多樣性也提出了新的要求，且隨著直流負(fù)荷的不斷增加，當(dāng)前系統(tǒng)的交流供電制式效率將大大降低。因此，從各個方面來說，建筑的供電系統(tǒng)需要新的供電形式與架構(gòu)。直流微電網(wǎng)是人們需求電網(wǎng)突破的重要一環(huán)，與交流微電網(wǎng)相比具有諸多優(yōu)勢，可以提高供電系統(tǒng)的供電效率，故障率更低而穩(wěn)定性更高。本實(shí)用新型提供一種基于雙向互動式直流微電網(wǎng)的綠色建筑供電系統(tǒng)，將以可再生能源為主的分布式電源、混合儲能等以直流微電網(wǎng)的形式集中在綠色建筑之中，從而使綠色建筑供電系統(tǒng)更加高效、可靠、多樣、環(huán)保。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供基于雙向互動式直流微電網(wǎng)的綠色建筑供電系統(tǒng)，通過建筑對以可再生能源為主的分布式電源和混合儲能的有效集成，緩解環(huán)境污染和能源危機(jī)的壓力，實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)高效利用，通過在系統(tǒng)中分別設(shè)置環(huán)狀子直流微電網(wǎng)和輻射狀子直流微電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對重要負(fù)荷和普通負(fù)荷的分別供電，大大提高了微電網(wǎng)的供電靈活性、多樣性和可靠性，同時利用各子直流微電網(wǎng)形成的多直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，提高系統(tǒng)中各單元的互動性。
[0007]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:包括公共電網(wǎng)單元、混合儲能單元、分布式電源單元、子微電網(wǎng)單元和一級直流母線，其中:所述的公共電網(wǎng)單元，公共電網(wǎng)連接一個變壓器，變壓器的另一側(cè)對應(yīng)連接一個雙向交流-直流(AC-DC)變換器，雙向交流-直流(AC-DC)變換器的另一側(cè)連接在一級直流母線上;所述的混合儲能單元，混合儲能系統(tǒng)連接一個初級雙向直流-直流(DC-DC)變換器，初級雙向直流-直流(DC-DC)變換器的另一側(cè)對應(yīng)連接在一級直流母線上；
[0008]所述的分布式電源單元，包括燃料電池、光伏電池、微燃機(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其中燃料電池和光伏電池都各自通過一個直流-直流(DC-DC)變換器連接在一級直流母線上，微燃機(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)都各自通過一個交流-直流(AC-DC)變換器連接在一級直流母線上;所述的子微電網(wǎng)單元，包括環(huán)狀子直流微電網(wǎng)、輻射狀子直流微電網(wǎng)、雙向直流-直流(DC-DC)變換器，其中各環(huán)狀和輻射狀子直流微電網(wǎng)之間均通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器連接，各環(huán)狀子直流微電網(wǎng)和各輻射狀子直流微電網(wǎng)同時連接在一級直流母線上，從而構(gòu)成環(huán)狀供電架構(gòu)。
[0009 ]所述的混合儲能系統(tǒng)包括兩個次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器、蓄電池和超級電容，其中兩個次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器的一側(cè)分別對應(yīng)連接蓄電池和超級電容，另一側(cè)通過并聯(lián)方式連接初級雙向直流-直流(DC-DC)變換器。
[0010]所述的環(huán)狀子直流微電網(wǎng)包括一個通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器連接在一級直流母線上的環(huán)狀二級直流母線、一個通過單向直流-直流(DC-DC)變換器連接在環(huán)狀二級直流母線上的環(huán)狀三級直流母線、通過直流-直流(DC-DC)變換器連接在環(huán)狀三級直流母線上的重要低壓直流負(fù)荷、通過直流-交流(DC-AC)變換器連接在環(huán)狀三級直流母線上的重要低壓交流負(fù)荷、蓄電池、光伏電池、通過直流-交流(DC-AC)變換器連接在環(huán)狀二級直流母線上的重要交流負(fù)荷、通過直流-直流(DC-DC)變換器連接在環(huán)狀二級直流母線上的重要直流負(fù)荷，其中，光伏電池通過直流-直流(DC-DC)變換器連接在環(huán)狀二級直流母線上，蓄電池通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器連接在環(huán)狀二級直流母線上。
[0011]所述的輻射狀子直流微電網(wǎng)包括一個通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器連接在一級直流母線上的輻射狀二級直流母線、一個通過單向直流-直流(DC-DC)變換器連接在輻射狀二級直流母線上的輻射狀三級直流母線、通過交流-直流(DC-DC)變換器連接在輻射狀三級直流母線上的普通低壓直流負(fù)荷、通過直流-交流(DC-AC)變換器連接在輻射狀三級直流母線上的普通低壓交流負(fù)荷、蓄電池、光伏電池、通過直流-交流(DC-AC)變換器連接在輻射狀二級直流母線上的普通交流負(fù)荷、通過直流-直流(DC-DC)變換器連接在輻射狀二級直流母線上的普通直流負(fù)荷，其中，光伏電池通過直流-直流(DC-DC)變換器連接在輻射狀二級直流母線上，蓄電池通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器連接在輻射狀二級直流母線上。
[0012]所述的雙向直流-直流(DC-DC)變換器連接在兩個環(huán)狀子直流微電網(wǎng)的環(huán)狀二級直流母線之間，雙向直流-直流(DC-DC)變換器連接在兩個輻射狀子直流微電網(wǎng)的輻射狀二級直流母線之間。
[0013]本實(shí)用新型提供基于雙向互動式直流微電網(wǎng)的綠色建筑供電系統(tǒng)，其有益效果是:在建筑中利用微電網(wǎng)供電，實(shí)現(xiàn)分布式電源的有序運(yùn)行和可再生能源的高效梯級利用，緩解環(huán)境污染和能源危機(jī)的壓力；利用蓄電池和超級電容組成的混合儲能系統(tǒng)，平抑功率波動，提高供電質(zhì)量;混合儲能系統(tǒng)采取兩級控制器，增加功率的可調(diào)度性;利用環(huán)狀子直流微電網(wǎng)和輻射狀子直流微電網(wǎng)形成多微電網(wǎng)系統(tǒng)，各子直流微電網(wǎng)之間可以通過對應(yīng)的變換器進(jìn)行功率交換，從而提高系統(tǒng)的互動性和靈活性;采取三級直流母線的連接方式，包括一級直流母線、環(huán)狀和輻射狀二級直流母線、環(huán)狀和輻射狀三級直流母線，通過各微電源與負(fù)荷的合理設(shè)置，提高能源的利用效率;子直流微電網(wǎng)包括環(huán)狀架構(gòu)和輻射狀架構(gòu)兩種，可以分別為重要負(fù)荷和普通負(fù)荷供電，當(dāng)電能供應(yīng)不足時可以切除普通負(fù)荷，以保證重要負(fù)荷的供電，從而提高供電可靠性;子微電網(wǎng)單元結(jié)合混合儲能單元、分布式電網(wǎng)單元，形成多級直流母線的集群微電網(wǎng)供電區(qū)域，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
【附圖說明】
[0014]圖1為基于雙向互動式直流微電網(wǎng)的綠色建筑供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為環(huán)狀子直流微電網(wǎng)和輻射狀子直流微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為混合儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為各子直流微電網(wǎng)間連接方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中
[0019]1:公共電網(wǎng)單元2:混合儲能單元
[0020]3:分布式電源單元4:子微電網(wǎng)單元
[0021]5:—級直流母線11:公共電網(wǎng)
[0022]12:變壓器13:雙向交流-直流變換器
[0023]21:混合儲能系統(tǒng)22:初級雙向直流-直流變換器
[0024]31:燃料電池32:光伏電池
[0025]33:微燃機(jī)34:風(fēng)力發(fā)電機(jī)
[0026]35:直流-直流變換器36:直流-直流變換器
[0027]37:交流-直流變換器38:交流-直流變換器
[0028]41:環(huán)狀子直流微電網(wǎng)42:輻射狀子直流微電網(wǎng)
[0029]43:雙向直流-直流變換器 44:雙向交流-交流變換器
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的基于雙向互動式直流微電網(wǎng)的綠色建筑供電系統(tǒng)作進(jìn)一步說明。
[0031]本實(shí)用新型的基于雙向互動式直流微電網(wǎng)的綠色建筑供電系統(tǒng)，通過分布式電源、混合儲能系統(tǒng)、環(huán)狀子直流微電網(wǎng)及輻射狀子直流微電網(wǎng)形成的微電網(wǎng)系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)置有三級母線，包括一級直流母線、環(huán)狀和輻射狀二級直流母線、環(huán)狀和輻射狀三級直流母線，一級直流母線是電壓等級為500V的高壓直流母線，二級直流母線是電壓等級為380V的中壓直流母線，三級直流母線是電壓等級為48V的低壓直流母線，通過多級直流母線的設(shè)置，從而增加系統(tǒng)的功能多樣性，提高供電效率。一級直流母線上設(shè)置有公共電網(wǎng)單元、混合儲能單元、分布式電源單元和子微電網(wǎng)單元，其中:直流微電網(wǎng)系統(tǒng)可以通過與公共電網(wǎng)單元的通斷來控制并網(wǎng)或孤島運(yùn)行狀態(tài);混合儲能單元可以通過充放電控制來平衡系統(tǒng)功率波動，從而維持直流母線電壓穩(wěn)定;分布式電源單元包括輸出交流電的微燃機(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)、輸出直流電的燃料電池和光伏電池，從而充分利用可再生能源;環(huán)狀子直流微電網(wǎng)和輻射狀子直流微電網(wǎng)連接在一級直流母線上，各子直流微電網(wǎng)同樣可以獨(dú)立控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，提高供電穩(wěn)定性，各子直流微電網(wǎng)中設(shè)置有光伏發(fā)電裝置和蓄電池儲能，環(huán)狀子直流微電網(wǎng)為重要負(fù)荷供電，輻射狀子直流微電網(wǎng)為普通負(fù)荷供電。三級直流母線連接有低壓交流負(fù)荷和低壓直流負(fù)荷。
[0032]如圖1所示的基于雙向互動式直流微電網(wǎng)的綠色建筑供電系統(tǒng)，包括公共電網(wǎng)單元1、混合儲能單元2、分布式電源單元3、子微電網(wǎng)單元4和一級直流母線5，其中:所述的公共電網(wǎng)單元I，公共電網(wǎng)11連接一個變壓器12，變壓器12的另一側(cè)對應(yīng)連接一個雙向交流-直流(AC-DC)變換器13，雙向交流-直流(AC-DC)變換器13的另一側(cè)連接在一級直流母線5上;所述的混合儲能單元2，混合儲能系統(tǒng)21連接一個初級雙向直流-直流(DC-DC)變換器22，初級雙向直流-直流(DC-DC)變換器22的另一側(cè)對應(yīng)連接在一級直流母線5上;所述的分布式電源單元3，包括燃料電池31、光伏電池32、微燃機(jī)33和風(fēng)力發(fā)電機(jī)34，其中燃料電池31和光伏電池32都各自通過一個直流-直流(DC-DC)變換器35/36連接在一級直流母線5上，微燃機(jī)33和風(fēng)力發(fā)電機(jī)34都各自通過一個交流-直流(AC-DC)變換器37/38連接在一級直流母線5上;所述的子微電網(wǎng)單元4，包括環(huán)狀子直流微電網(wǎng)41、輻射狀子直流微電網(wǎng)42、雙向直流-直流(DC-DC)變換器43和雙向直流-直流(DC-DC)變換器44，其中各環(huán)狀子直流微電網(wǎng)41之間通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器43連接，各輻射狀子直流微電網(wǎng)42之間通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器44連接，各環(huán)狀子直流微電網(wǎng)41和各輻射狀子直流微電網(wǎng)42同時連接在一級直流母線5上，從而構(gòu)成環(huán)狀供電架構(gòu)。
[0033]公共電網(wǎng)單元1、混合儲能單元2和分布式電源單元3和子微電網(wǎng)單元4構(gòu)成雙向互動式直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，微電網(wǎng)有并網(wǎng)和孤島兩種運(yùn)行狀態(tài)，并且可以在兩種模式之間平滑無縫切換，當(dāng)微電網(wǎng)處于并網(wǎng)模式時，能實(shí)現(xiàn)公共電網(wǎng)單元1、分布式電源單元3與負(fù)荷的一體化協(xié)調(diào)運(yùn)行和各種能源資源的梯級高效利用；當(dāng)公共電網(wǎng)單元I發(fā)生故障時，微電網(wǎng)通過解列控制進(jìn)入孤島模式，單獨(dú)向負(fù)荷供電，充分滿足供電安全性、可靠性需求。微電網(wǎng)系統(tǒng)可以采用主從控制模式、對等控制模式或分層控制模式，以保證系統(tǒng)的功率平衡及各母線電壓的穩(wěn)定。雙向交流-直流(AC-DC)變換器13可以采用下垂控制、恒功率控制或恒壓/恒頻控制，其控制交直流混合微電網(wǎng)與公共電網(wǎng)11的功率交換?；旌蟽δ軉卧?采用能量密度大的蓄電池和功率密度大、循環(huán)壽命長的超級電容組合成的混合儲能形式，提高功率輸出能力，延長裝置的使用壽命。分布式電源單元3中的各微電源通過系統(tǒng)的調(diào)度要求及本地控制器的指令，確定控制策略并控制輸出功率。系統(tǒng)中的環(huán)狀子直流微電網(wǎng)41、輻射狀子直流微電網(wǎng)42的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際負(fù)荷情況確定。當(dāng)系統(tǒng)中任意一個環(huán)狀子直流微電網(wǎng)41或輻射狀子直流微電網(wǎng)42發(fā)生故障時，可以通過解列控制進(jìn)行隔離，保證其他負(fù)荷的安全供電，而當(dāng)系統(tǒng)中的其他部分發(fā)生故障時，環(huán)狀子直流微電網(wǎng)41或輻射狀子直流微電網(wǎng)42也可以通過解列控制進(jìn)入孤島運(yùn)行狀態(tài)，從而保證系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)荷供電，這樣就提高了供電可靠性、安全性和靈活性。
[0034]如圖2所示的環(huán)狀子直流微電網(wǎng)和輻射狀子直流微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述的環(huán)狀子直流微電網(wǎng)41包括一個通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器414連接在一級直流母線5上的環(huán)狀二級直流母線412、一個通過單向直流-直流(DC-DC)變換器413連接在環(huán)狀二級直流母線412上的環(huán)狀三級直流母線411、通過直流-直流(DC-DC)變換器4111連接在環(huán)狀三級直流母線411上的重要低壓直流負(fù)荷415、通過直流-交流(DC-AC)變換器4112連接在環(huán)狀三級直流母線411上的重要低壓交流負(fù)荷416、蓄電池417、光伏電池418、通過直流-交流(DC-AC)變換器4115連接在環(huán)狀二級直流母線412上的重要交流負(fù)荷419、通過直流-直流(DC-DC)變換器4116連接在環(huán)狀二級直流母線412上的重要直流負(fù)荷4110，其中，光伏電池418通過直流-直流(DC-DC)變換器4114連接在環(huán)狀二級直流母線412上，蓄電池417通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器4113連接在環(huán)狀二級直流母線412上。
[0035]所述的輻射狀子直流微電網(wǎng)42包括一個通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器423連接在一級直流母線5上的輻射狀二級直流母線421、一個通過單向直流-直流(DC-DC)變換器424連接在輻射狀二級直流母線421上的輻射狀三級直流母線422、通過交流-直流(DC-DC)變換器4215連接在輻射狀三級直流母線422上的普通低壓直流負(fù)荷429、通過直流-交流(DC-AC)變換器4216連接在輻射狀三級直流母線422上的普通低壓交流負(fù)荷4210、蓄電池425、光伏電池426、通過直流-交流(DC-AC)變換器4213連接在輻射狀二級直流母線421上的普通交流負(fù)荷427、通過直流-直流(DC-DC)變換器4214連接在輻射狀二級直流母線421上的普通直流負(fù)荷428，其中，光伏電池426通過直流-直流(DC-DC)變換器4212連接在輻射狀二級直流母線421上，蓄電池425通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器4211連接在輻射狀二級直流母線421上。
[0036]環(huán)狀子直流微電網(wǎng)41和輻射狀子直流微電網(wǎng)42的拓?fù)湫问接兴煌?，分別可以為重要負(fù)荷和普通負(fù)荷供電。多級環(huán)狀母線和輻射狀母線的設(shè)置，增加了供電靈活性，環(huán)狀子直流微電網(wǎng)41和輻射狀子直流微電網(wǎng)42均可同時為低壓負(fù)荷和高壓負(fù)荷供電。子微電網(wǎng)中的蓄電池可以平衡系統(tǒng)中的功率波動，維持直流母線的穩(wěn)定。環(huán)狀子直流微電網(wǎng)41和輻射狀子直流微電網(wǎng)42分別通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器414/423與其他單元發(fā)生功率交換，一級直流母線5與環(huán)狀二級直流母線412、輻射狀二級直流母線421間的功率流動是雙向的，各子直流微電網(wǎng)間、子直流微電網(wǎng)與微電網(wǎng)間、微電網(wǎng)與公共電網(wǎng)間的功率均可雙向流動，這樣大大增加了系統(tǒng)的交互性，提高了各單元間相互支撐的可靠性。
[0037]如圖3所示的混合儲能系統(tǒng)，次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器211和次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器212的一側(cè)分別對應(yīng)連接蓄電池213和超級電容214，另一側(cè)通過并聯(lián)方式連接初級雙向直流-直流(DC-DC)變換器22。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)功率波動時，蓄電池213吸收或釋放低頻功率，超級電容214吸收或釋放高頻功率，初級雙向直流-直流(DC-DC)變換器22控制混合儲能系統(tǒng)21的整體功率流動，而次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器211和次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器212則分別控制蓄電池213和超級電容214的功率流動，通過兩級控制器的設(shè)置，增加功率的可調(diào)度性。
[0038]如圖4所示的各子微電網(wǎng)間連接方式，所述的雙向直流-直流(DC-DC)變換器43連接在兩個環(huán)狀子直流微電網(wǎng)41的環(huán)狀二級直流母線412之間，雙向直流-直流(DC-DC)變換器44連接在兩個輻射狀子直流微電網(wǎng)42的輻射狀二級直流母線421之間。各子環(huán)狀直流微電網(wǎng)41及輻射狀子直流微電網(wǎng)42以集群的形式互聯(lián)和運(yùn)行，各子直流微電網(wǎng)之間可以通過群功率調(diào)度與群協(xié)調(diào)控制來實(shí)現(xiàn)相互支撐控制，從而實(shí)現(xiàn)雙向互動。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于雙向互動式直流微電網(wǎng)的綠色建筑供電系統(tǒng)，其特征在于，包括公共電網(wǎng)單元(I)、混合儲能單元(2)、分布式電源單元(3)、子微電網(wǎng)單元(4)和一級直流母線(5)，其中: 所述的公共電網(wǎng)單元(I)，公共電網(wǎng)(11)連接一個變壓器(12)，變壓器(12)的另一側(cè)對應(yīng)連接一個雙向交流-直流(AC-DC)變換器(13)，雙向交流-直流(AC-DC)變換器(13)的另一側(cè)連接在一級直流母線(5)上； 所述的混合儲能單元(2)，混合儲能系統(tǒng)(21)連接一個初級雙向直流-直流(DC-DC)變換器(22)，初級雙向直流-直流(DC-DC)變換器(22)的另一側(cè)對應(yīng)連接在一級直流母線(5)上； 所述的分布式電源單元(3)，包括燃料電池(31)、光伏電池(32)、微燃機(jī)(33)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)(34)，其中燃料電池(31)和光伏電池(32)都各自通過一個直流-直流(DC-DC)變換器(35/36)連接在一級直流母線(5)上，微燃機(jī)(33)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)(34)都各自通過一個交流-直流(AC-DC)變換器(37/38)連接在一級直流母線(5)上； 所述的子微電網(wǎng)單元(4)，包括環(huán)狀子直流微電網(wǎng)(41)、輻射狀子直流微電網(wǎng)(42)、雙向直流-直流(DC-DC)變換器(43)和雙向直流-直流(DC-DC)變換器(44)，其中各環(huán)狀子直流微電網(wǎng)(41)之間通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器(43)連接，各輻射狀子直流微電網(wǎng)(42)之間通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器(44)連接，各環(huán)狀子直流微電網(wǎng)(41)和各輻射狀子直流微電網(wǎng)(42)同時連接在一級直流母線(5)上，從而構(gòu)成環(huán)狀供電架構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙向互動式直流微電網(wǎng)的綠色建筑供電系統(tǒng)，其特征在于，所述的混合儲能系統(tǒng)(21)包括次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器(211 )、次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器(212)、蓄電池(213)和超級電容(214)，其中次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器(211)和次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器(212)的一側(cè)分別對應(yīng)連接蓄電池(213)和超級電容(214 )，另一側(cè)通過并聯(lián)方式連接初級雙向直流-直流(DC-DC)變換器(22)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙向互動式直流微電網(wǎng)的綠色建筑供電系統(tǒng)，其特征在于，所述的環(huán)狀子直流微電網(wǎng)(41)包括一個通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器(414)連接在一級直流母線(5)上的環(huán)狀二級直流母線(412)、一個通過單向直流-直流(DC-DC)變換器(413)連接在環(huán)狀二級直流母線(412)上的環(huán)狀三級直流母線(411)、通過直流-直流(DC-DC)變換器(4111)連接在環(huán)狀三級直流母線(411)上的重要低壓直流負(fù)荷(415)、通過直流-交流(DC-AC)變換器(4112)連接在環(huán)狀三級直流母線(411)上的重要低壓交流負(fù)荷(416)、蓄電池(417)、光伏電池(418)、通過直流-交流(DC-AC)變換器(4115)連接在環(huán)狀二級直流母線(412)上的重要交流負(fù)荷(419)、通過直流-直流(DC-DC)變換器(4116)連接在環(huán)狀二級直流母線(412)上的重要直流負(fù)荷(4110)，其中，光伏電池(418)通過直流-直流(DC-DC)變換器(4114)連接在環(huán)狀二級直流母線(412)上，蓄電池(417)通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器(4113)連接在環(huán)狀二級直流母線(412)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙向互動式直流微電網(wǎng)的綠色建筑供電系統(tǒng)，其特征在于，所述的輻射狀子直流微電網(wǎng)(42)包括一個通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器(423)連接在一級直流母線(5)上的輻射狀二級直流母線(421)、一個通過單向直流-直流(DC-DC)變換器(424)連接在輻射狀二級直流母線(421)上的輻射狀三級直流母線(422)、通過交流-直流(DC-DC)變換器(4215)連接在輻射狀三級直流母線(422)上的普通低壓直流負(fù)荷(429)、通過直流-交流(DC-AC)變換器(4216)連接在輻射狀三級直流母線(422)上的普通低壓交流負(fù)荷(4210)、蓄電池(425)、光伏電池(426)、通過直流-交流(DC-AC)變換器(4213)連接在輻射狀二級直流母線(421)上的普通交流負(fù)荷(427)、通過直流-直流(DC-DC)變換器(4214)連接在輻射狀二級直流母線(421)上的普通直流負(fù)荷(428)，其中，光伏電池(426)通過直流-直流(DC-DC)變換器(4212)連接在輻射狀二級直流母線(421)上，蓄電池(425)通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器(4211)連接在輻射狀二級直流母線(421)上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙向互動式直流微電網(wǎng)的綠色建筑供電系統(tǒng)，其特征在于，所述的雙向直流-直流(DC-DC)變換器(43)連接在兩個環(huán)狀子直流微電網(wǎng)(41)的環(huán)狀二級直流母線(412)之間，雙向直流-直流(DC-DC)變換器(44)連接在兩個輻射狀子直流微電網(wǎng)(42)的輻射狀二級直流母線(421)之間。
【文檔編號】H02J3/32GK205429761SQ201620194173
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月15日
【發(fā)明人】孟明, 陳世超, 張立娜
【申請人】華北電力大學(xué)（保定）