CN103296695A - 一种基于储能架构的微型电网系统及其储能方法 - Google Patents

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曾强峰
虞文馨
戴沈旭
贺翔宇
张海燕
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Abstract

本发明公开了一种基于储能架构的微型电网系统及其储能方法，该系统包括：可再生能源发电设备，利用可再生能源进行发电，所发出的交流电或直流电送入变换器；变换器，将获得的直流电或交流电通过直流-直流变换或交流-直流变化后汇至直流母线；储能电池，连接至该直流母线，根据相应情况通过该直流母线充放电；公共电网，通过双向逆变电路连接至该直流母线，以将该可再生能源设备及该储能电池并入该公共电网，向该公共电网输送无功功率，缓冲了可再生能源的缺陷，使可再生能源真正成为清洁能源，从而被人类有效利用。

Description

一种基于储能架构的微型电网系统及其储能方法
技术领域
本发明涉及微型电网系统，特别是涉及一种基于储能架构的微型电网系统及其储能方法。
背景技术
在过去的几十年，电网规模不断扩大，已逐步发展成集中发电、远距离输电的超大互联网络系统。但远距离输电的不断增大、使得受端电网对外来电力的依赖程度不断提高，电网运行的稳定性和安全性趋于下降，而且难于满足多样化供电需求。另一方面，为应对全球常规能源的逐渐枯竭、环境污染等问题，电动车和电动汽车越来越普及，但是散落分布的可再生能源发电站，可以通过组建微网体系，或独立运行、或并入传统电网，却并不能完全满足电动汽车和电动车充电站的充电需求。因此，实用必要在微网体系中引入储能功能，从根本上改变传统的应对负荷增长的方式，解决电动汽车或者电动车充电的需求。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种基于储能架构的微型电网系统及其储能方法，通过将可再生能源发电设备的输出能量，通过接口设备变换成直流电能，汇至直流母线后，或向储能电池充电、或逆变后输送至公共电网，缓冲了可再生能源的缺陷，使可再生能源真正成为清洁能源，从而被人类有效利用。
为达上述及其它目的，本发明提出一种基于储能架构的微型电网系统，至少包括：
可再生能源发电设备利用可再生能源进行发电，所发出的交流电或直流电送入变换器；
变换器，将该可再生能源发电设备发出的直流电或交流电通过直流-直流变换或交流-直流变化后汇至直流母线；
储能电池，连接至该直流母线，以于该可再生能源发电设备所发的电足以供给使用时，通过该直流母线向储能电池进行充电，而当该可再生能源发电设备负荷过重时，该储能电池释放电池能量以补充负载消耗；
公共电网，通过双向逆变电路连接至该直流母线，以将该可再生能源设备及该储能电池通过该直流母线及该双向逆变电路逆变后并入该公共电网，向该公共电网输送无功功率。
进一步地，该可再生能源设备包括风力发电机或光伏电站或潮汐发电机或其中的组合。
进一步地，该变换器包括交流-直流变换器或直流-直流变换器或相应的组合。
进一步地，该储能电池安装在电动汽车或电动车充电站上。
进一步地，该双向逆变电路为采用全桥结构的双向整流器。
为达到上述及其他目的，本发明还提供一种基于储能架构的微型电网系统的储能方法，包括如下步骤：
可再生能源设备发出交流电或直流电至变换器；
变换器将获得的交流电或直流电作交流-直流变换或作直流-直流变换后汇至直流母线；
当该可再生能源设备所发的电足以供给使用时，通过该直流母线向储能电池进行充电，而当该可再生能源设备负荷过重时，该储能电池释放电池能量以补充负载消耗；
执行电力调度指令，通过双向逆变电路逆变将可再生能源设备及储能电池通过直流母线及该双向逆变电路并入公共电网，向该公共电网输送无功功率。
进一步地，该可再生能源包括风力、太阳能及潮汐或其中的组合。
进一步地，该储能电池安装在电动汽车或电动车充电站上
进一步地，该双向逆变电路为采用全桥结构的双向整流器。
与现有技术相比，本发明一种基于储能架构的微型电网系统及其储能方法通过将可再生能源发电设备的输出能量，通过接口设备变换成直流电能，汇至直流母线后，或向储能电池充电、或逆变后输送至公共电网，进而缓冲了可再生能源的缺陷，使可再生能源真正成为清洁能源，从而被人类有效利用。
附图说明
图1为本发明一种基于储能架构的微型电网系统的架构示意图；
图2为本发明一种基于储能架构的微型电网系统之较佳实施例的结构示意图；
图3为本发明较佳实施例中的双向整流器的电路示意图；
图4为本发明一种基于储能架构的微型电网系统的储能方法的步骤流程图。。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明一种基于储能架构的微型电网系统的架构示意图。如图1所示，本发明一种基于储能架构的微型电网系统，至少包括：可再生能源发电设备10、变换器11、储能电池12、双向逆变电路13以及公共电网14。
其中，可再生能源发电设备10利用可再生能源进行发电，所发出的交流电或直流电送入变换器11，在本发明较佳实施例中，可再生能源可以为风力、太阳能以及潮汐等，例如风力发电机发出交流电至变换器11，光伏电站(太阳能)发出直流电至变换器11；变换器11，将可再生能源发电设备10发出的直流电或交流电通过直流-直流变换或交流-直流变化后汇至直流母线15；储能电池12连接于直流母线15，以于可再生能源发电设备所发的电足以供给使用时，即此时能量消耗不足时，向储能电池12进行充电，而于该可再生能源发电设备负荷过重时，该储能电池释放电池能量以补充负载消耗，例如，储能电池12安装在公共电动汽车以及电动车充电站上，提供能量给电动汽车和电动车充电站使用；公共电网14通过双向逆变电路13接直流母线15，以将可再生能源设备10及储能电池12通过双向逆变电路13逆变并入公共电网14，向公共电网，输送无功功率，以提高电网运行的稳定性和安全性。
图2为本发明一种基于储能架构的微型电网系统之较佳实施例的结构示意图。在本发明较佳实施例中，可再生能源发电设备10包括风力发电机8与光伏电站9，相应地，交换器11包括AC-DC变换器1及DC-DC变换器2，在本发明较佳实施例中，储能电池5安装在公共电动汽车以及电动车充电站上。风力发电机8所发出的交流电通过AC-DC变换器1作AC-DC变换后先汇至直流母线6上，光伏电站9发出的直流电通过DC-DC变换器2作DC-DC变换后先汇至直流母线6上。当风力发电机8和光伏电站9所发的电足以供给使用时，即此时能量消耗不足时，此时向储能电池5进行充电，提供给电动汽车和电动车充电站使用；而当风力发电机8和光伏电站9负荷过重时，此时储能电池5释放电池能量以补充负载消耗。可执行电力调度指令，通过双向整流器4逆变将风力发电机8、光伏电站9及储能电池5并入公共电网7，向公共电网7输送无功功率，以提高电网运行的稳定性和安全性。
图3为本发明较佳实施例中的双向整流器的电路示意图。在本发明较佳实施例中，双向整流器4采用典型的全桥电路，整流时，以a-b相为例说明，当a相电压高于b相时，控制信号控制开关管T1、T6导通，其他开关管截止，则电流沿a相-＞T1-＞负载(RL或蓄电池)-＞T6-＞b相流动，Vdc是上正下负，当a相电压低于b相时，控制信号控制开关管T3、T4导通，其他开关管截止，则电流沿b相-＞T3-＞负载(RL或蓄电池)-＞T4-＞a相流动，Vdc是上正下负；三相时，控制信号分六相，60度步进变化，可以在负载上获得平稳的上正下负的直流；逆变时，控制开关按整流时一样分六相依次导通两个开关管，依次在a、b、c相获得幅度Vdc的交变电压，由于双向整流器4为采用的是现有的结构，在此则不予赘述。
图4为本发明一种基于储能架构的微型电网系统的储能方法的步骤流程图。如图4所示，本发明之基于储能架构的微型电网系统的储能方法，包括如下步骤：
步骤401，可再生能源设备发出交流电或直流电至变换器，在本发明较佳实施例中，可再生能源包括风力、太阳能及潮汐等；
步骤402，变换器将获得的交流电或直流电作交流-直流变换或作直流-直流变换后汇至直流母线；
步骤403，当可再生能源设备所发的电足以供给使用时，通过直流母线向储能电池进行充电，当可再生能源设备负荷过重时，此时储能电池释放电池能量以补充负载消耗；
步骤404，执行电力调度指令，通过双向逆变电路逆变将可再生能源设备及储能电池通过直流母线及双向逆变电路并入公共电网，向公共电网输送无功功率，以提高电网运行的稳定性和安全性
综上所述，本发明一种基于储能架构的微型电网系统及其储能方法通过将可再生能源发电设备的输出能量，通过接口设备变换成直流电能，汇至直流母线后，或向储能电池充电、或逆变后输送至公共电网，进而缓冲了可再生能源的缺陷，使可再生能源真正成为清洁能源，从而被人类有效利用。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (9)

1.一种基于储能架构的微型电网系统，至少包括： 
可再生能源发电设备利用可再生能源进行发电，所发出的交流电或直流电送入变换器； 
变换器，将该可再生能源发电设备发出的直流电或交流电通过直流-直流变换或交流-直流变化后汇至直流母线； 
储能电池，连接至该直流母线，以于该可再生能源发电设备所发的电足以供给使用时，通过该直流母线向储能电池进行充电，而当该可再生能源发电设备负荷过重时，该储能电池释放电池能量以补充负载消耗； 
公共电网，通过双向逆变电路连接至该直流母线，以将该可再生能源设备及该储能电池通过该直流母线及该双向逆变电路逆变后并入该公共电网，向该公共电网输送无功功率。 
2.如权利要求1所述的一种基于储能架构的微型电网系统，其特征在于：该可再生能源设备包括风力发电机或光伏电站或潮汐发电机或其中的组合。 
3.如权利要求2所述的一种基于储能架构的微型电网系统，其特征在于：该变换器包括交流-直流变换器或直流-直流变换器或相应的组合。 
4.如权利要求1所述的一种基于储能架构的微型电网系统，其特征在于：该储能电池安装在电动汽车或电动车充电站上。 
5.如权利要求1所述的一种基于储能架构的微型电网系统，其特征在于：该双向逆变电路为采用全桥结构的双向整流器。 
6.一种基于储能架构的微型电网系统的储能方法，包括如下步骤： 
可再生能源设备发出交流电或直流电至变换器； 
变换器将获得的交流电或直流电作交流-直流变换或作直流-直流变换后汇至直流母线； 
当该可再生能源设备所发的电足以供给使用时，通过该直流母线向储能电池进行充电，而当该可再生能源设备负荷过重时，该储能电池释放电池能量以 补充负载消耗； 
执行电力调度指令，通过双向逆变电路逆变将可再生能源设备及储能电池通过直流母线及该双向逆变电路并入公共电网，向该公共电网输送无功功率。 
7.如权利要求6所述的一种基于储能架构的微型电网系统的储能方法，其特征在于：该可再生能源包括风力、太阳能及潮汐或其中的组合。 
8.如权利要求6所述的一种基于储能架构的微型电网系统的储能方法，其特征在于：该储能电池安装在电动汽车或电动车充电站上。 
9.如权利要求6所述的一种基于储能架构的微型电网系统的储能方法，其特征在于：该双向逆变电路为采用全桥结构的双向整流器。 
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