城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其中使用提供穩(wěn)定輸出電力的柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)，為接入到同一個(gè)饋線的交流負(fù)荷進(jìn)行供電，并以風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)作為輔助供電源；使用含燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)供型同步機(jī)組供冷供熱，并為同一個(gè)饋線的交流負(fù)荷供電；使用分布式電源為接入同一直流母線的直流負(fù)荷供電，通過(guò)逆變器后為接入同一交流母線的交流負(fù)荷供電，進(jìn)而通過(guò)另一變壓器后接入到其中一個(gè)饋線實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。本實(shí)用新型以并網(wǎng)目標(biāo)，所供負(fù)荷為邊界條件，提出了適應(yīng)于城市電網(wǎng)的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)基礎(chǔ)方案，具備較好的工程實(shí)用性。
【專利說(shuō)明】
城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及供電領(lǐng)域，特別涉及一種城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)與負(fù)荷特性決定了西部、北部作為發(fā)電基地，中部東部作為負(fù)荷中心的電力工業(yè)發(fā)展特性。由此，通過(guò)長(zhǎng)距離，大容量的輸電通道連接發(fā)電基地及負(fù)荷中心的輸電形式成為我國(guó)主要輸電形式。但這種形式發(fā)生事故時(shí)事故容易擴(kuò)散，且對(duì)于負(fù)荷中心的調(diào)峰問(wèn)題造成較大壓力。而大范圍遠(yuǎn)距離的輸電，調(diào)峰較難，因此，可以考慮從需求側(cè)管理的角度解決。而靈活方便的分布式供電可以成為長(zhǎng)距離，大容量供電模式的重要補(bǔ)充。但是普遍使用新能源的分布式發(fā)電受自然因素制約嚴(yán)重，這一因素直接導(dǎo)致了分布式電源、用電負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置和控制裝置等結(jié)合而成的微電網(wǎng)概念。
[0003]實(shí)際工程中，根據(jù)微電網(wǎng)構(gòu)成電源的不同，微電網(wǎng)典型結(jié)構(gòu)分類的不同，微電網(wǎng)建設(shè)地點(diǎn)，建設(shè)目的的不同，最后微電網(wǎng)的并網(wǎng)方式也不盡相同。微電網(wǎng)典型電源主要分為單一電源、風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)及聯(lián)供類電源、生物質(zhì)能微電網(wǎng)等多種類型。微電網(wǎng)典型結(jié)構(gòu)有交流微電網(wǎng)、直流微電網(wǎng)、交直流微電網(wǎng)
[0004]其中，對(duì)于可再生能源種類較為單一的某些地區(qū)，主要采取適合當(dāng)?shù)氐目稍偕茉醋鳛槲㈦娋W(wǎng)基礎(chǔ)電源，同時(shí)為滿足不同的建設(shè)目的，配置不同的儲(chǔ)能及輔助的其他新能源電源。一般來(lái)說(shuō)，單一電源類地區(qū)主要以風(fēng)電和光伏為主。以風(fēng)電為主的微電網(wǎng)，主要應(yīng)用于我國(guó)西部，北部等風(fēng)力資源為一類或二類，但較為偏遠(yuǎn)的地區(qū)，主要用于向當(dāng)?shù)毓?yīng)電力，作為大電網(wǎng)的重要補(bǔ)充。此外，東南沿海省份以風(fēng)電為主的微電網(wǎng)，容量較小，且往往配有光伏，儲(chǔ)能等其他能源，主要以科學(xué)研究為主，一般采用并網(wǎng)型，需要大電網(wǎng)支援。
[0005]離網(wǎng)型光伏微電網(wǎng)為了解決晚上無(wú)陽(yáng)光的問(wèn)題，主要通過(guò)配置儲(chǔ)能設(shè)備滿足晚上的電力需求。限于成本，離網(wǎng)型光伏微電網(wǎng)所供負(fù)荷往往較小，且對(duì)供電可靠性要求不高。并網(wǎng)型光伏微電網(wǎng)一般不配置或少量配置儲(chǔ)能，配置目的主要為改善電能質(zhì)量。建設(shè)地點(diǎn)則為電網(wǎng)較強(qiáng)的城市，而且往往與建筑相結(jié)合，避免占地過(guò)多，比如在公共設(shè)施、商業(yè)建筑及工業(yè)廠房屋頂?shù)劝惭b并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。
[0006]風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合供電微電網(wǎng)是指以光伏發(fā)電和風(fēng)機(jī)發(fā)電為主要功能形式的微電網(wǎng)，可以結(jié)合風(fēng)電及光伏發(fā)電的特點(diǎn)，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。比如，風(fēng)力發(fā)電往往白天發(fā)電少，夜間發(fā)電多，而光伏正相反。風(fēng)光結(jié)合可以在某種程度上減小微電網(wǎng)電源的波動(dòng)性。為在更廣泛的范圍內(nèi)體現(xiàn)風(fēng)光互補(bǔ)，同時(shí)保證微電網(wǎng)的電能質(zhì)量滿足其他要求，需要配置一定量的儲(chǔ)能設(shè)備。但風(fēng)光儲(chǔ)微電網(wǎng)由于配置了一定量的儲(chǔ)能裝置，成本往往較高，為了能最大程度削弱成本過(guò)高的開(kāi)發(fā)壓力，這類微電網(wǎng)往往在風(fēng)光資源相對(duì)較好，電力市場(chǎng)較為成熟，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)作為試點(diǎn)開(kāi)發(fā)。成本的因素限制了風(fēng)光儲(chǔ)微電網(wǎng)在一般地區(qū)的開(kāi)發(fā)潛力。
[0007]微電網(wǎng)實(shí)際建設(shè)時(shí)，除風(fēng)光儲(chǔ)等應(yīng)用范圍較廣，相對(duì)成本較低的電源外，也有其他類型電源。目前我國(guó)諸多城市均開(kāi)發(fā)工業(yè)園區(qū)、高科技園區(qū)，這類園區(qū)往往有較為穩(wěn)定的冷熱負(fù)荷需求。燃?xì)廨啓C(jī)具備單位功率費(fèi)用較低，環(huán)境友好，能源利用率高等特點(diǎn)，因此，燃?xì)廨啓C(jī)成為提供園區(qū)冷熱電聯(lián)供的中堅(jiān)力量。通過(guò)充分燃燒天然氣推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，直接利用廢氣供熱或通過(guò)溴化鋰機(jī)組制冷，以滿足冷熱負(fù)荷需求，提高能源利用率。但是限制燃?xì)廨啓C(jī)的主要因素在于氣源的落實(shí)。我國(guó)天然氣儲(chǔ)量分布不均，西氣東輸工程對(duì)于東部大中城市天然氣供應(yīng)有限，且價(jià)格往往較貴。因此目前燃機(jī)系統(tǒng)利用場(chǎng)合較少，僅限于天然氣供應(yīng)相對(duì)較為充足的大城市，且一般均為并網(wǎng)型電網(wǎng)，僅用來(lái)供應(yīng)冷熱負(fù)荷。
[0008]生物質(zhì)能分為多種，包括木材碎肩、秸桿、沼氣、生活垃圾等等。我國(guó)資源豐富，不同的地區(qū)也適用于不同的生物質(zhì)能。比如，林業(yè)較為發(fā)達(dá)的東北部地區(qū)，可以利用采伐剩余碎肩作為生物質(zhì)發(fā)電原材料。中東部農(nóng)業(yè)較為發(fā)達(dá)的省份，適合以秸桿，糧食加工殘?jiān)茸鳛樯镔|(zhì)能發(fā)電的原材料。而廣大農(nóng)村地區(qū)，適宜發(fā)展畜禽養(yǎng)殖廢棄物沼氣發(fā)電等，并同時(shí)采用生活垃圾和農(nóng)作物秸桿等生物質(zhì)能，以這些供能系統(tǒng)為基礎(chǔ)發(fā)展微電網(wǎng)。
[0009]交流微電網(wǎng)目前還是微電網(wǎng)主流，以成熟交流電網(wǎng)為基本網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，在負(fù)荷側(cè)進(jìn)行負(fù)荷及微電網(wǎng)電源分配，成為交流微電網(wǎng)的雛形。
[0010]對(duì)于分布式電源較多，負(fù)荷較小的情況，可以選擇直流微電網(wǎng)。采用直流微電網(wǎng)，可以大量減少交流微電網(wǎng)中大量使用的變流器，使分布式電源中的電力直接由直流負(fù)荷消納，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，損耗更小，效率更高。
[0011]混合型交直流微電網(wǎng)通過(guò)交流系統(tǒng)與戶用交流網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)系，通過(guò)逆變器與直流微電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)。這種微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)靈活，適用于各類負(fù)荷。但是這種微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，相對(duì)建設(shè)成本較高。
[0012]可見(jiàn)，微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)靈活，適用面廣，不能僅針對(duì)某一種電網(wǎng)、負(fù)荷情況提出微電網(wǎng)并網(wǎng)方式，應(yīng)根據(jù)周邊電網(wǎng)、負(fù)荷類型或負(fù)荷需求等邊界條件，考慮不同邊界條件的微電網(wǎng)并網(wǎng)方案。因此，如何快速有效地選擇合適的微電網(wǎng)并網(wǎng)方式，對(duì)提高微電網(wǎng)實(shí)際工程的建設(shè)效率有著重要意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0013]本實(shí)用新型提供一種城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，針對(duì)城市電網(wǎng)為外部電網(wǎng)的情況，根據(jù)不同的并網(wǎng)目標(biāo)及所供負(fù)荷，提出相適應(yīng)的微電網(wǎng)典型并網(wǎng)方案。
[0014]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其中包含以中壓母線經(jīng)過(guò)公共連接點(diǎn)連接變壓器來(lái)接入外部電網(wǎng)的以下一種或多種微電網(wǎng):
[0015]使用提供穩(wěn)定輸出電力的柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)為交流負(fù)荷進(jìn)行供電，所述交流負(fù)荷與所述柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)接入到中壓母線后的同一個(gè)饋線，并且將風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)接入到該饋線作為所述交流負(fù)荷的輔助供電源;并且，接入到除該饋線以外的至少一個(gè)其他饋線上的負(fù)荷，通過(guò)所述其他饋線直接連接至中壓母線；
[0016]使用含燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)供型同步機(jī)組負(fù)責(zé)對(duì)冷熱負(fù)荷進(jìn)行供冷供熱，并為與該聯(lián)供型同步機(jī)組接入到中壓母線后的同一個(gè)饋線的交流負(fù)荷進(jìn)行供電；并且，接入到除該饋線以外的至少一個(gè)其他饋線上的負(fù)荷，通過(guò)所述其他饋線直接連接至中壓母線
[0017]使用分布式電源為直流負(fù)荷進(jìn)行供電，所述直流負(fù)荷與所述分布式電源接入同一直流母線;所述直流母線上的供電通過(guò)逆變器接入一交流母線，并為接入同一交流母線的交流負(fù)荷供電；所述交流母線的供電通過(guò)另一變壓器接入到中壓母線后的其中一個(gè)饋線；并且，接入到除該饋線以外的至少一個(gè)其他饋線上的負(fù)荷，通過(guò)所述其他饋線直接連接至中壓母線。
[0018]優(yōu)選地，以柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)為同一個(gè)饋線的交流負(fù)荷供電的微電網(wǎng)，設(shè)置在工業(yè)園區(qū)，該微電網(wǎng)采用交流系統(tǒng)并入原有電網(wǎng)系統(tǒng)。
[0019]優(yōu)選地，以同一饋線中風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)及提供穩(wěn)定輸出電力的柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)供電的交流負(fù)荷，其供電可靠性要求高于接入到另一饋線的其他負(fù)荷的供電可靠性要求。
[0020]優(yōu)選地，含穩(wěn)定輸出電力的柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)的微電網(wǎng)中，設(shè)置有以交流系統(tǒng)并網(wǎng)的燃?xì)廨啓C(jī)或生物質(zhì)機(jī)組。
[0021]優(yōu)選地，在含穩(wěn)定輸出電力的柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)的微電網(wǎng)中，以風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)替換所述柴發(fā)系統(tǒng)來(lái)為所述交流負(fù)荷進(jìn)行供電。
[0022]優(yōu)選地，以含燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)供型同步機(jī)組負(fù)責(zé)供冷供熱并兼顧為同一個(gè)饋線的交流負(fù)荷供電的微電網(wǎng)，設(shè)置在工業(yè)園區(qū)或高科技園區(qū)；該微電網(wǎng)采用交流系統(tǒng)并入原有電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，在中壓母線后的另一個(gè)饋線處的光伏電站、風(fēng)機(jī)、能量型儲(chǔ)能裝置中的任意一種或其任意組合為接入到該另一個(gè)饋線的交流負(fù)荷進(jìn)行輔助供電；在中壓母線后的又一個(gè)饋線處接入有可斷電負(fù)荷。
[0023]優(yōu)選地，以含燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)供型同步機(jī)組負(fù)責(zé)供冷供熱并兼顧為同一個(gè)饋線的交流負(fù)荷供電的微電網(wǎng)，設(shè)置在工業(yè)園區(qū)或高科技園區(qū)；該微電網(wǎng)采用交直流系統(tǒng)并入原有電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，光伏電站、風(fēng)機(jī)、功率型儲(chǔ)能裝置中的任意一種或其任意組合，為接入到與其所在同一直流母線的直流負(fù)荷進(jìn)行輔助供電；
[0024]直流母線的供電通過(guò)逆變器連接變壓器后接入到中壓母線后的另一個(gè)饋線，并為接入到該另一個(gè)饋線的一些可斷電負(fù)荷供電;在中壓母線后的又一個(gè)饋線處接入有另一些可斷電負(fù)荷。
[0025]優(yōu)選地，在中壓母線后的又一個(gè)饋線處接入的可斷電負(fù)荷，其供電可靠性要求低于其他饋線處的交流負(fù)荷或直流負(fù)荷的供電可靠性要求。
[0026]優(yōu)選地，含分布式電源的微電網(wǎng)設(shè)置在城區(qū)各建筑屋頂或周邊空地，該微電網(wǎng)的分布式電源包含:單一電源、風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電電源、化學(xué)燃料電池電源中的任意一種，所述單一電源是光伏電源或風(fēng)電電源;該微電網(wǎng)采用交流系統(tǒng)并入原有電網(wǎng)系統(tǒng)。
[0027]優(yōu)選地，光伏電站、風(fēng)機(jī)、功率型儲(chǔ)能裝置中的任意一種或其組合，為接入到與其所在同一直流母線的直流負(fù)荷進(jìn)行供電；在中壓母線后的另一個(gè)饋線處接入有其他的交流負(fù)荷;在中壓母線后的又一個(gè)饋線處接入有可斷電負(fù)荷;所述直流負(fù)荷的供電可靠性要求，高于該微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)中其他負(fù)荷的供電可靠性要求。
[0028]本實(shí)用新型的另一個(gè)技術(shù)方案是提供一種城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其中依次包含:變電站級(jí)別微電網(wǎng)、饋線級(jí)別微電網(wǎng)、單/多用戶級(jí)別微電網(wǎng)；
[0029]所述變電站級(jí)別微電網(wǎng)設(shè)兩個(gè)開(kāi)關(guān)站，各站設(shè)兩段第一母線，通過(guò)相應(yīng)的公共連接點(diǎn)連接第一變壓器來(lái)并入外部電網(wǎng)；
[0030]所述單/多用戶級(jí)別微電網(wǎng)的一些光伏電站，通過(guò)該級(jí)相應(yīng)的饋線接入到該級(jí)的第二母線，并使該級(jí)的第二母線通過(guò)第二變壓器接入到相應(yīng)開(kāi)關(guān)站的第一母線；
[0031]所述單/多用戶級(jí)別微電網(wǎng)的風(fēng)機(jī)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、柴發(fā)系統(tǒng)、另一些光伏電站中的一種或多種，接入到該級(jí)的同一段第三母線并為通過(guò)整流器同樣接入該第三母線的直流負(fù)荷供電；所述第三母線還通過(guò)所述饋線級(jí)別微電網(wǎng)的第三變壓器與饋線級(jí)別微電網(wǎng)的相應(yīng)饋線連接，并通過(guò)饋線級(jí)別微電網(wǎng)的第四母線連接第四變壓器以接入到相應(yīng)開(kāi)關(guān)站的第一母線；
[0032]所述饋線級(jí)別微電網(wǎng)的光伏電站通過(guò)一切換開(kāi)關(guān)，選擇接入到該級(jí)的饋線并進(jìn)而通過(guò)該級(jí)的第五母線直接接入到相應(yīng)開(kāi)關(guān)站的第一母線，或選擇接入到所述單/多用戶級(jí)別微電網(wǎng)的所述單/多用戶級(jí)別微電網(wǎng)的第三母線；
[0033]所述饋線級(jí)別微電網(wǎng)的燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)、儲(chǔ)能電池中的任意一種或其任意組合接入到該級(jí)的第六母線，該第六母線的供電通過(guò)另一切換開(kāi)關(guān)，選擇通過(guò)相應(yīng)開(kāi)關(guān)站的饋線接入到第一母線，或選擇接入到所述單/多用戶級(jí)別微電網(wǎng)的第三母線。
[0034]綜上所述，本實(shí)用新型在充分調(diào)研國(guó)內(nèi)外微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)和典型示范工程的基礎(chǔ)上，結(jié)合微電網(wǎng)自身特性和我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)，以微電網(wǎng)典型電源模式，研究并提出了基于微電網(wǎng)的分布式風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)，包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、微電網(wǎng)內(nèi)部的電氣接線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、供電制式(直流/交流供電和三相/單相供電)、相應(yīng)負(fù)荷和分布式電源所在微電網(wǎng)的位置等等。本實(shí)用新型以并網(wǎng)目標(biāo)，所供負(fù)荷為邊界條件，提出了適應(yīng)于城市電網(wǎng)的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)基礎(chǔ)方案，具備較好的工程實(shí)用性。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1是本實(shí)用新型所述城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)在方案IA的示意圖；
[0036]圖2是本實(shí)用新型中在方案IB第一實(shí)施例的示意圖；
[0037]圖3是本實(shí)用新型中在方案IB第二實(shí)施例的示意圖；
[0038]圖4是本實(shí)用新型中在方案IC的示意圖；
[0039]圖5是本實(shí)用新型一個(gè)并網(wǎng)組合方案的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]本實(shí)用新型中以外界電網(wǎng)的不同為基礎(chǔ)約束條件，以并網(wǎng)目標(biāo)，所供負(fù)荷為邊界條件，提出適應(yīng)于不同邊界條件的微電網(wǎng)典型并網(wǎng)基礎(chǔ)方案，實(shí)際工程時(shí)，可根據(jù)業(yè)主方面不同需求，組合各類基礎(chǔ)方案。
[0041]本實(shí)用新型中的并網(wǎng)目標(biāo)是城市電網(wǎng)，包括:市區(qū)，周邊近郊，工業(yè)園區(qū)，高科技園區(qū)等電網(wǎng)相對(duì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)。在區(qū)域內(nèi)，不同地區(qū)往往建設(shè)微電網(wǎng)的初衷不盡相同，總的來(lái)說(shuō)分為以下幾種類型:
[0042](I)提高供電可靠性。這種并網(wǎng)目標(biāo)往往是最常見(jiàn)的，對(duì)于城市電網(wǎng)的末端地區(qū)，往往會(huì)存在此類要求，特別是某些位于城市周邊的輕重工業(yè)負(fù)荷。在這種情況下，企業(yè)一般考慮自備電廠或小型發(fā)電設(shè)備，當(dāng)外界電網(wǎng)故障情況下，自備電廠啟動(dòng)，為負(fù)荷供電。
[0043](2)采用能源聯(lián)供方式提高能源利用率。這種并網(wǎng)目標(biāo)在高科技園區(qū)或者工業(yè)園區(qū)內(nèi)比較常見(jiàn)。采用這種并網(wǎng)目標(biāo)的地區(qū)一般冷熱電負(fù)荷距離較近，冷熱負(fù)荷相對(duì)比較明確，在有電網(wǎng)為負(fù)荷供電的條件下，利用聯(lián)供系統(tǒng)，一方面滿足自身冷熱負(fù)荷需求，另一方面提高能源效率，依靠相關(guān)政策一定程度上提高經(jīng)濟(jì)性。
[0044](3)利用微電網(wǎng)消納分布式電源，減少用電量或提高房產(chǎn)附加值。這種情況在城區(qū)內(nèi)或小范圍工業(yè)廠區(qū)內(nèi)利用較多，多使用屋頂建設(shè)，從而限制了此種微電網(wǎng)的容量規(guī)模?？偟恼f(shuō)來(lái)，這種微電網(wǎng)形式多變，小容量多布點(diǎn)的特點(diǎn)比較明顯。
[0045]本實(shí)用新型涉及的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)屬于城市電網(wǎng)的區(qū)域，一般為城市、商業(yè)區(qū)，高科技園區(qū)或輕重工業(yè)區(qū)，負(fù)荷類型主要為工商業(yè)負(fù)荷、城區(qū)負(fù)荷等。
[0046]對(duì)于工業(yè)負(fù)荷，量大穩(wěn)定是其兩個(gè)最突出的特點(diǎn)。此外，對(duì)于工業(yè)園區(qū)、高科技園區(qū)，工業(yè)負(fù)荷往往與商業(yè)負(fù)荷，居民負(fù)荷共存。在這種園區(qū)內(nèi)供電系統(tǒng)與居民負(fù)荷比較相似，但相對(duì)于居民負(fù)荷，園區(qū)內(nèi)負(fù)荷特性峰谷差較小，曲線更為平緩。
[0047]城區(qū)負(fù)荷包括內(nèi)容較多，一般主要指服務(wù)業(yè)，表現(xiàn)在大型商廈、高級(jí)寫(xiě)字樓、賓館等負(fù)荷。一般情況下，大型商廈、高級(jí)寫(xiě)字樓負(fù)荷特性主要表現(xiàn)為負(fù)荷曲線峰谷差較大，曲線較為規(guī)律且負(fù)荷穩(wěn)定，每年變化不大，其用電高峰時(shí)段和電網(wǎng)總體負(fù)荷的高峰較為重疊，且與夏季、冬季溫度變化關(guān)系較為密切。對(duì)于賓館來(lái)說(shuō)，由于賓館入住率不確定，因此賓館日負(fù)荷曲線較為不確定，但在工作日及節(jié)假日，旅游旺季及淡季之間差別較大。
[0048]針對(duì)以上城區(qū)微電網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)，負(fù)荷特性等基本前提，本實(shí)用新型提出適應(yīng)城區(qū)電網(wǎng)的微電網(wǎng)并網(wǎng)典型方案:
[0049]方案1A:
[0050]本方案的建設(shè)地點(diǎn)為工業(yè)園區(qū)或其他有需求的場(chǎng)所，且并網(wǎng)主要目標(biāo)為提高負(fù)荷供電可靠性。微電網(wǎng)電源以柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)等可以穩(wěn)定輸出電力的電源為主，為對(duì)供電可靠性要求較高的負(fù)荷供電，同時(shí)采用部分風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)為輔助，以適當(dāng)降低柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)庀到y(tǒng)燃料成本。微電網(wǎng)采用交流系統(tǒng)并入廠區(qū)內(nèi)原有電網(wǎng)系統(tǒng)。
[0051]基于CERTS系統(tǒng)的交流微電網(wǎng)中，所供負(fù)荷劃分主要依據(jù)供電可靠性要求，對(duì)于供電可靠性要求較高的重要負(fù)荷，可以通過(guò)A饋線供電，有儲(chǔ)能裝置的支撐。對(duì)供電可靠性要求一般的負(fù)荷，可以通過(guò)B饋線供電，該饋線上安裝一定量分布式電源供電。其他負(fù)荷可以由饋線C供電。
[0052]在此基礎(chǔ)上，方案IA的典型并網(wǎng)方案如圖1所示，包含外部電網(wǎng)通過(guò)變壓器及公共連接點(diǎn)(PCC)連接中壓母線，此后，柴發(fā)系統(tǒng)直接與重要負(fù)荷接入同一饋線A，保證在外部電網(wǎng)斷電時(shí)能夠及時(shí)為重要負(fù)荷供電；風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)接入該饋線A作為輔助。一般負(fù)荷則接入另一饋線B。
[0053]方案1B:
[0054]本方案的建設(shè)地點(diǎn)位于工業(yè)園區(qū)或高科技園區(qū)，并網(wǎng)主要目標(biāo)為提高能源利用率，利用能源聯(lián)供方式解決園區(qū)內(nèi)供冷供熱問(wèn)題并兼顧供電可靠性。微電網(wǎng)電源采用以燃?xì)廨啓C(jī)為主的聯(lián)供型同步機(jī)組，輔以小容量光伏、風(fēng)電及儲(chǔ)能裝置，可以采用交流系統(tǒng)或交直流微電網(wǎng)系統(tǒng)并入電網(wǎng)。
[0055]方案IB與方案IA的主要區(qū)別在于方案IB為以熱定電方式，主要保證廠區(qū)內(nèi)供熱供冷，在保證冷熱負(fù)荷的基礎(chǔ)上，保證部分電負(fù)荷。因此，該類微電網(wǎng)中電負(fù)荷的供電可靠性只能兼顧，無(wú)法保證。
[0056]方案IB的交流系統(tǒng)并網(wǎng)方案如圖2所示，負(fù)責(zé)冷熱負(fù)荷的聯(lián)供型同步機(jī)組與重要負(fù)荷接入同一饋線A;光伏電站、或風(fēng)機(jī)、或能量型儲(chǔ)能裝置提供的電源作為輔助，為接入同一饋線C的其他重要負(fù)荷、重要辦公負(fù)荷等供電；可斷電負(fù)荷由饋線B供電，并網(wǎng)狀態(tài)下由大電網(wǎng)供電，離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)該負(fù)荷可以切除。
[0057]此外，方案IB可以直接選擇直流系統(tǒng)為重要直流負(fù)荷(如中央機(jī)房)供電，也可以選擇交流系統(tǒng)兼顧其他負(fù)荷，結(jié)構(gòu)上與方案IA有較大差別。
[0058]方案IB的交直流系統(tǒng)并網(wǎng)方案如圖3所示，饋線A、B處與圖2中基本相同，不同之處在于光伏電站、或風(fēng)機(jī)、或功率型儲(chǔ)能裝置等接入直流母線，為同樣接入該直流母線的重要辦公負(fù)荷供電;直流母線的供電通過(guò)逆變器、變壓器處理后接入饋線C，在該饋線C處可以接入可斷電負(fù)荷。
[0059]方案1C:
[0060]本并網(wǎng)方案的建設(shè)地點(diǎn)位于城區(qū)各建筑屋頂或周邊空地，并網(wǎng)目標(biāo)為消納分布式電源，小規(guī)模應(yīng)用，提高房產(chǎn)附加值。微電網(wǎng)電源的類型主要考慮采用光伏、風(fēng)電等單一電源，或采用風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電、化學(xué)燃料電池等類型電源。利用房屋原有交流系統(tǒng)并入電網(wǎng)。
[0061]方案IC的典型并網(wǎng)方案如圖4所示，光伏電站、或風(fēng)機(jī)、或功率型儲(chǔ)能裝置等接入直流母線，為同樣接入該直流母線的重要辦公負(fù)荷供電;直流母線的供電通過(guò)逆變器后，為市政負(fù)荷、商場(chǎng)、超市等的交流負(fù)荷供電，并可進(jìn)一步通過(guò)變壓器接入饋線C;一般負(fù)荷及可斷電負(fù)荷分別接入饋線A、B。
[0062]綜上所述，方案IA以提高供電可靠性為并網(wǎng)目標(biāo)，適用于不可斷電的重要負(fù)荷，對(duì)電能質(zhì)量要求高，因此使用柴發(fā)系統(tǒng)為主，加配少量風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)，條件允許下可選擇燃?xì)廨啓C(jī)、生物質(zhì)機(jī)組，以交流系統(tǒng)方式并網(wǎng)；若負(fù)荷對(duì)電能質(zhì)量要求不高的，可以將柴發(fā)系統(tǒng)替換為風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)。方案B以解決冷熱負(fù)荷需求為并網(wǎng)目標(biāo)，兼顧供電可靠性，冷熱負(fù)荷必須滿足，而電負(fù)荷兼顧，電源選擇上以燃?xì)廨啓C(jī)為主，加配少量風(fēng)光儲(chǔ)，通過(guò)交流系統(tǒng)、直流系統(tǒng)方式并網(wǎng)，以熱定電，因而對(duì)供電可靠性不做保證。方案IC以消納分布式電源為并網(wǎng)目標(biāo)，適用于普通居民、商業(yè)等負(fù)荷，選擇單一電源或風(fēng)光儲(chǔ)、燃料電池等為主電源，以交流系統(tǒng)方式并網(wǎng)。
[0063]然而，在實(shí)際工程中，這些基礎(chǔ)方案并不能涵蓋所有需求，一般通過(guò)將其組合，選擇合適的并網(wǎng)組合方案。
[0064]如圖5所示的一個(gè)實(shí)例為某學(xué)院微電網(wǎng)項(xiàng)目，并網(wǎng)目標(biāo)為科學(xué)技術(shù)研究，兼顧能源的最大化利用并提高負(fù)荷的供電可靠性，因此應(yīng)用了較多類型的微電網(wǎng)電源:光伏發(fā)電組件、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、微燃機(jī)組和柴油發(fā)電機(jī)組。本工程充分利用校園內(nèi)的樓頂以及空曠地帶安裝一定容量的光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，并接入燃?xì)廨啓C(jī)、儲(chǔ)能裝置、電動(dòng)汽車充電站，與大電網(wǎng)一起為院內(nèi)負(fù)荷供電。同時(shí)，建設(shè)智能用電系統(tǒng)，在研究生宿舍樓實(shí)現(xiàn)智能用電雙向互動(dòng)。
[0065]交流微電網(wǎng)的一種典型結(jié)構(gòu)，是將主微電網(wǎng)設(shè)置為1kV的開(kāi)閉所作為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，開(kāi)閉所母線間母聯(lián)開(kāi)關(guān)一般情況下斷開(kāi);一級(jí)微電網(wǎng)可以由該開(kāi)閉所下的環(huán)網(wǎng)單元、配電所等構(gòu)成，由開(kāi)閉所兩段母線分別提供電源;二級(jí)微電網(wǎng)可以由用戶內(nèi)部配電房構(gòu)成，由開(kāi)閉所或環(huán)網(wǎng)單元，配電所分別供電。
[0066]在此基礎(chǔ)上，本例中形成了如圖5所示的變電站級(jí)別微電網(wǎng)、饋線級(jí)別微電網(wǎng)、單/多用戶級(jí)別微電網(wǎng)(分別對(duì)應(yīng)主微電網(wǎng)、一級(jí)微電網(wǎng)、二級(jí)微電網(wǎng))。變電站級(jí)別微電網(wǎng)設(shè)兩個(gè)開(kāi)關(guān)站，各站設(shè)兩段母線;單/多用戶級(jí)別微電網(wǎng)的光伏電站通過(guò)相應(yīng)的饋線可以接入該級(jí)的一母線，并使該級(jí)的母線通過(guò)變壓器接入相應(yīng)開(kāi)關(guān)站的母線;單/多用戶級(jí)別微電網(wǎng)的光伏電站、風(fēng)機(jī)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、柴發(fā)系統(tǒng)等接入該級(jí)的同一段母線，可以為該級(jí)中通過(guò)整流器同樣接入該段母線的直流負(fù)荷供電，且該同一段母線通過(guò)變壓器接入到饋線級(jí)別微電網(wǎng)的一饋線;饋線級(jí)別微電網(wǎng)的母線可以獲取來(lái)自所述單/多用戶級(jí)別微電網(wǎng)的供電通過(guò)變壓器接入到相應(yīng)開(kāi)關(guān)站饋線進(jìn)而接入開(kāi)關(guān)站的母線，或者也可以獲取接入該饋線級(jí)別微電網(wǎng)饋線的光伏電站的供電，并直接通過(guò)相應(yīng)開(kāi)關(guān)站的饋線接入開(kāi)關(guān)站的母線;饋線級(jí)別微電網(wǎng)的光伏電站，通過(guò)一切換開(kāi)關(guān)選擇接入該級(jí)的饋線，或選擇接入所述單/多用戶級(jí)別微電網(wǎng)的所述同一段母線;所述饋線級(jí)別微電網(wǎng)的燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)、儲(chǔ)能電池等，通過(guò)該級(jí)一母線連接一切換開(kāi)關(guān)，以選擇接入相應(yīng)開(kāi)關(guān)站的一饋線進(jìn)而連接開(kāi)關(guān)站的母線，或選擇接入所述單/多用戶級(jí)別微電網(wǎng)的所述同一段母線。
[0067]本項(xiàng)目位于市區(qū)，周邊電網(wǎng)屬于城市電網(wǎng)，且本項(xiàng)目目的為搭建一套功能完善的微電網(wǎng)系統(tǒng)，以科研需求為主，兼顧實(shí)現(xiàn)光伏、風(fēng)機(jī)可再生能源的最大化利用，因此考慮基礎(chǔ)方案為方案IA及方案1C，將兩者方案結(jié)合，既滿足提高供電可靠性的要求，也可以滿足多種微電網(wǎng)電源綜合使用帶來(lái)的科研價(jià)值，使本項(xiàng)目滿足多負(fù)荷、多電源的科研要求。
[0068]盡管本實(shí)用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本實(shí)用新型的多種修改和替代都將是顯而易見(jiàn)的。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于， 所述微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，包含以中壓母線經(jīng)過(guò)公共連接點(diǎn)連接變壓器來(lái)接入外部電網(wǎng)的以下一種或多種微電網(wǎng): 使用提供穩(wěn)定輸出電力的柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)為交流負(fù)荷進(jìn)行供電，所述交流負(fù)荷與所述柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)接入到中壓母線后的同一個(gè)饋線，并且將風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)接入到該饋線作為所述交流負(fù)荷的輔助供電源;并且，接入到除該饋線以外的至少一個(gè)其他饋線上的負(fù)荷，通過(guò)所述其他饋線直接連接至中壓母線； 使用含燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)供型同步機(jī)組負(fù)責(zé)對(duì)冷熱負(fù)荷進(jìn)行供冷供熱，并為與該聯(lián)供型同步機(jī)組接入到中壓母線后的同一個(gè)饋線的交流負(fù)荷進(jìn)行供電；并且，接入到除該饋線以外的至少一個(gè)其他饋線上的負(fù)荷，通過(guò)所述其他饋線直接連接至中壓母線； 使用分布式電源為直流負(fù)荷進(jìn)行供電，所述直流負(fù)荷與所述分布式電源接入同一直流母線;所述直流母線上的供電通過(guò)逆變器接入一交流母線并為接入同一交流母線的交流負(fù)荷供電;所述交流母線的供電通過(guò)另一變壓器接入到中壓母線后的其中一個(gè)饋線;并且，接入到除該饋線以外的至少一個(gè)其他饋線上的負(fù)荷，通過(guò)所述其他饋線直接連接至中壓母線。2.如權(quán)利要求1所述的城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于， 以柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)為同一個(gè)饋線的交流負(fù)荷供電的微電網(wǎng)，設(shè)置在工業(yè)園區(qū)，該微電網(wǎng)采用交流系統(tǒng)并入原有電網(wǎng)系統(tǒng)。3.如權(quán)利要求1或2所述的城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于， 以同一饋線中風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)及提供穩(wěn)定輸出電力的柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)供電的交流負(fù)荷，其供電可靠性要求高于接入到另一饋線的其他負(fù)荷的供電可靠性要求。4.如權(quán)利要求2所述的城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于， 含穩(wěn)定輸出電力的柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)的微電網(wǎng)中，設(shè)置有以交流系統(tǒng)并網(wǎng)的燃?xì)廨啓C(jī)或生物質(zhì)機(jī)組。5.如權(quán)利要求2所述的城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于， 在含穩(wěn)定輸出電力的柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)的微電網(wǎng)中，以風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)替換所述柴發(fā)系統(tǒng)來(lái)為所述交流負(fù)荷進(jìn)行供電。6.如權(quán)利要求1所述的城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于， 以含燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)供型同步機(jī)組負(fù)責(zé)供冷供熱并兼顧為同一個(gè)饋線的交流負(fù)荷供電的微電網(wǎng)，設(shè)置在工業(yè)園區(qū)或高科技園區(qū)；該微電網(wǎng)采用交流系統(tǒng)并入原有電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，在中壓母線后的另一個(gè)饋線處的光伏電站、風(fēng)機(jī)、能量型儲(chǔ)能裝置中的任意一種或其任意組合為接入到該另一個(gè)饋線的交流負(fù)荷進(jìn)行輔助供電;在中壓母線后的又一個(gè)饋線處接入有可斷電負(fù)荷。7.如權(quán)利要求1所述的城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于， 以含燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)供型同步機(jī)組負(fù)責(zé)供冷供熱并兼顧為同一個(gè)饋線的交流負(fù)荷供電的微電網(wǎng)，設(shè)置在工業(yè)園區(qū)或高科技園區(qū)；該微電網(wǎng)采用交直流系統(tǒng)并入原有電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，光伏電站、風(fēng)機(jī)、功率型儲(chǔ)能裝置中的任意一種或其任意組合，為接入到與其所在同一直流母線的直流負(fù)荷進(jìn)行輔助供電； 直流母線的供電通過(guò)逆變器連接變壓器后接入到中壓母線后的另一個(gè)饋線，并為接入到該另一個(gè)饋線的一些可斷電負(fù)荷供電；在中壓母線后的又一個(gè)饋線處接入有另一些可斷電負(fù)荷。8.如權(quán)利要求6或7所述的城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于， 在中壓母線后的又一個(gè)饋線處接入的可斷電負(fù)荷，其供電可靠性要求低于其他饋線處的交流負(fù)荷或直流負(fù)荷的供電可靠性要求。9.如權(quán)利要求1所述的城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于， 含分布式電源的微電網(wǎng)設(shè)置在城區(qū)各建筑屋頂或周邊空地，該微電網(wǎng)的分布式電源包含:單一電源、風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電電源、化學(xué)燃料電池電源中的任意一種，所述單一電源是光伏電源或風(fēng)電電源;該微電網(wǎng)采用交流系統(tǒng)并入原有電網(wǎng)系統(tǒng)。10.如權(quán)利要求8所述的城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于， 光伏電站、風(fēng)機(jī)、功率型儲(chǔ)能裝置中的任意一種或其組合，為接入到與其所在同一直流母線的直流負(fù)荷進(jìn)行供電；在中壓母線后的另一個(gè)饋線處接入有其他的交流負(fù)荷;在中壓母線后的又一個(gè)饋線處接入有可斷電負(fù)荷;所述直流負(fù)荷的供電可靠性要求，高于該微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)中其他負(fù)荷的供電可靠性要求。11.一種城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，依次包含:變電站級(jí)別微電網(wǎng)、饋線級(jí)別微電網(wǎng)、單/多用戶級(jí)別微電網(wǎng)； 其中，所述變電站級(jí)別微電網(wǎng)設(shè)兩個(gè)開(kāi)關(guān)站，各站設(shè)兩段第一母線，通過(guò)相應(yīng)的公共連接點(diǎn)連接第一變壓器來(lái)并入外部電網(wǎng)； 所述單/多用戶級(jí)別微電網(wǎng)的一些光伏電站，通過(guò)該級(jí)相應(yīng)的饋線接入到該級(jí)的第二母線，并使該級(jí)的第二母線通過(guò)第二變壓器接入到相應(yīng)開(kāi)關(guān)站的第一母線； 所述單/多用戶級(jí)別微電網(wǎng)的風(fēng)機(jī)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、柴發(fā)系統(tǒng)、另一些光伏電站中的一種或多種，接入到該級(jí)的同一段第三母線并為通過(guò)整流器同樣接入該第三母線的直流負(fù)荷供電;所述第三母線還通過(guò)所述饋線級(jí)別微電網(wǎng)的第三變壓器與饋線級(jí)別微電網(wǎng)的相應(yīng)饋線連接，并通過(guò)饋線級(jí)別微電網(wǎng)的第四母線連接第四變壓器以接入到相應(yīng)開(kāi)關(guān)站的第一母線； 所述饋線級(jí)別微電網(wǎng)的光伏電站通過(guò)一切換開(kāi)關(guān)，選擇接入到該級(jí)的饋線并進(jìn)而通過(guò)該級(jí)的第五母線直接接入到相應(yīng)開(kāi)關(guān)站的第一母線，或選擇接入到所述單/多用戶級(jí)別微電網(wǎng)的所述單/多用戶級(jí)別微電網(wǎng)的第三母線； 所述饋線級(jí)別微電網(wǎng)的燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)、儲(chǔ)能電池中的任意一種或其任意組合接入到該級(jí)的第六母線，該第六母線的供電通過(guò)另一切換開(kāi)關(guān)，選擇通過(guò)相應(yīng)開(kāi)關(guān)站的饋線接入到第一母線，或選擇接入到所述單/多用戶級(jí)別微電網(wǎng)的第三母線。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK205489557SQ201520879671
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年11月6日
【發(fā)明人】王賽, 王賽一, 袁智強(qiáng), 顧辰方, 華月申, 吳正驊, 徐文進(jìn), 賈建軍, 閭文浩, 許浩鈞, 唐勇俊, 魏小淤, 曹哲, 邢潔, 曹娜, 曹萌, 王伊?xí)?
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