CN104578166A - 一种基于电力集能器的交直流微电网系统 - Google Patents

一种基于电力集能器的交直流微电网系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于电力集能器的交直流微电网系统，所述交直流微电网系统由配电网、配电变压器、分布式电源、分布式储能和负荷依次连接，所述负荷、分布式电源、分布式储能和变压器之间设置有电力集能器，所述电力集能器经微电网公共耦合点PCC与所述配电变压器低压侧交流400V母线相连。发明提出基于电力电子技术的灵活、全可控的电力集能器以及基于该电力集能器的微电网系统，该系统实现了电力集能器统一管理并网功能，统一构建直流和交流线路，统一电能质量控制，方便分布式电源即插即用接入，便于统一协调管理和提高效率。

Description

一种基于电力集能器的交直流微电网系统
技术领域
本发明涉及柔性交流输配电技术，具体涉及一种交基于电力集能器的交直流微电网系统。
背景技术
由于风电、太阳能等绿色可再生能源发电具有间歇性、随机性特点，传统电力装备、电网结构和运行技术等在接纳越来越多的分布式可再生电源方面越来越力不从心，以微电网方式接入配电网是目前解决分布式电源高渗透率接入配电网的有效方法。然而目前构建微电网的方式都基本采用各个分布式电源利用各自的电力电子并网逆变器的方式接入配电变压器低压侧交流线路的方法或利用电力电子整流器增加直流线路，直流型分布式电源再利用直流斩波器接入直流线路,如附图1所示。图1为传统交流微电网结构图；这种方式虽然在一定范围内解决了分布式电源的接入，但是由于各个并网变换器，既要解决分布式电源机侧控制和能量传递问题还要兼顾电网跟踪和并网问题，使得集中化管理困难，不利于协调优化能量管理，并且效率低下，而且还需要其他电能质量控制设备，这种方式不利于微电网的建设，更难于实现即插即用功能。
因此，需要提供一种基于电力集能器的交直流混合微电网系统从而解决以上问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于电力集能器的交直流微电网系统，所述交直流微电网系统由配电网、配电变压器、分布式电源、分布式储能和负荷依次连接，所述负荷、分布式电源、分布式储能和所述配电变压器之间设置有电力集能器，所述电力集能器经微电网公共耦合点PCC与所述配电变压器低压侧交流400V母线相连。
优选地，所述电力集能器由并网级、隔离级、交流源荷级和直流源荷级四部分构成，且每个部分均由电力电子变换器固态模块构成。
优选地，所述电力集能器由直流源荷级提供中压直流线路和低压直流线路，通过交流源荷级提供工频交流线路。
优选地，所述中压直流线路接至分布式电源、分布式储能和中压直流负荷，所述低压直流线路接至低压直流负荷，所述工频交流线路接至工频交流负荷。
优选地，所述并网级由三相AC/DC变换器构成。
优选地，所述隔离级包括依次连接的原边DC/AC变换器、高频变压器和副边AC/DC变换器。
优选地，所述交流源荷级由低压级DC/AC变换器构成。
优选地，所述直流源荷级由DC/DC变换器构成。
优选地，所述并网级通过直流链路与所述隔离级相连，所述交流源荷级和所述直流源荷级通过直流链路分别与所述隔离级相连。
优选地，所述并网级与隔离级之间设置有DC-Link1，所述交流源荷级和直流源荷级都与隔离级之间设置有DC-Link2。
本发明的有益效果：
本发明提出了一种电力集能器的微电网系统，该微电网系统由电力集能器来统一进行并网管理，统一提供交、直流母线，而其他分布式电源接入的电力电子装备只需考虑机侧变流控制，简化了大量分布式电源接入设备的结构和控制过程，微电网与配电网的并网和能量交换由电力集能器统一管理，进行一体化控制，大大提高了管理效能，并且可以完全隔离微电网与配电网间的干扰和故障，提高了供电电能质量。对于分布式电源的即插即用接入，方便统一协调管理和提高效率，适合交直流微电网即插即用构建。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为传统交流微电网典型结构图；
图2为本发明基于电力集能器的交直流微电网系统架构图；
图3为本发明图2中的电力集能器电力电子固态模块原理图；
图4为本发明图2中的电力集能器主电路结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
为了彻底了解本发明实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
如图2所示，图2为本发明基于电力集能器的交直流微电网系统架构图。图中所述交直流微电网系统由配电网、配电变压器和负荷依次连接，所述负荷和变压器之间设置有电力集能器，所述电力集能器经微电网公共耦合点PCC与所述配电变压器低压侧交流400V母线相连。电力集能器由并网级、隔离级、交流源荷级和直流源荷级四部分构成，且每个部分均由电力电子变换器等固态模块构成，因此它可以灵活变换电流形态，实现双向电能的传递，在提供双向交流线路的同时，还可以提供多种电压等级的双向直流线路。电力集能器将由直流源荷级提供中压直流线路和低压直流线路，通过交流源荷级提供三相四线制的交流线路。中压直流线路可以方便分布式电源(风电、光伏、燃料电池等)、分布式储能(飞轮储能、电池等)和中压直流负荷的即插即用接入，这些分布式电源和储能装置通过机侧变流器接入中压直流线路，只需控制机侧变流器运行，而与配电网的并网功能都由电力集能器的并网级统一管理，从而大大减化了分布式电源和储能装置变流器的结构和控制算法，便于集中化管理和即插即用接入；低压直流线路可以直接给相关低压直流负荷供电；而交流源荷级提供的交流母线可以方便工频交流型电源直接接入，如：微型燃气轮机或冷热电三联供系统，以及提供高质量的三相四线制交流供电。
电力集能器的基本原理如附图3所示，图3为本发明图2中的电力集能器电力电子固态模块原理图。它是一种将电力电子变换技术和基于电磁感应原理的电能交换技术相结合，实现将一种电力特征的电能转变为另一种电力特征的电力设备，采用合适的拓扑结构和全可控电力电子器件可以方便实现四象限运行，使得有功和无功功率可以进行双向传递。在结构上，它包含两个基本要素：电力电子变换器和高频变压器，其中电力电子变换器包含主电路部分和控制电路部分；高频变压器实现两侧电力电子变换器的链接，其功能是实现隔离和电压等级变换，频率通常工作在千赫兹(kHz)级别，采用高频化的目的主要是大幅缩小变压器体积、减轻其重量、减少散热，以及提高电力集能器的容量和效率等。
通过对电力集能器系统结构和控制策略的适当设计，它在实现交、直流电压变换和电能质量控制的同时，还可以实现分布式电源的互联以及并入电网，而无需任何外加的调频调压装置。其详细主电路结构框图如附图4所示，主要由：并网级、隔离级、交流源荷级和直流源荷级四部分构成。其中并网级主要由三相AC/DC变换器1构成，在供电模式下主要完成交流到直流的变换，并保持直流电压恒定和单位功率因数运行，在并网模型下跟踪电网，并控制与电网的电能交换；并网级经DC-Link1与隔离级相连，隔离级主要包括：原边DC/AC变换器1、高频变压器和副边AC/DC变换器2，以供电模式为例，隔离级DC/AC变换器1将并网级输入的直流电变换为高频方波交流电，经高频变压器隔离变压后与AC/DC变换器2相连，AC/DC变换器2将高频方波交流电整流为直流电并保持直流电压恒定，隔离级同样支持双向电能传递，在向电网送电模式时，电流方向与供电模式相反，功能相同。交流源荷级和直流源荷级都与隔离级经DC-Link2相连，交流源荷级主要由DC/AC变换器2构成，负责提供高质量的三相四线交流供电和工频交流分布式电源的直接并网连接；直流源荷级包括中压直流线路和DC/DC变换器，可以提供多个电压等级的直流线路，中压直流线路与DC-Link2线路相连，可以提供电压恒定的中压直流线路方便分布式电源的直流接入也可给中压直流负荷供电，直流源荷级还包括了DC/DC变换器，同样其输入侧与DC-link2相连，实现直流斩波，直接供电给低压直流负荷。
本发明提出了一种基于电力电子技术的灵活、全可控电力集能器以及基于该电力集能器的微电网系统结构，该微电网系统由电力集能器来统一进行并网管理，统一提供交、直流母线，而其他分布式电源接入的电力电子装备只需考虑机侧变流控制，简化了大量分布式电源接入设备的结构和控制过程，微电网与配电网的并网和能量交换由电力集能器统一管理，进行一体化控制，大大提高了管理效能，并且可以完全隔离微电网与配电网间的干扰和故障，提高了供电电能质量。对于小型分布式电源的即插即用接入，方便统一协调管理和提高效率，适合交直流微电网即插即用构建。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于电力集能器的交直流微电网系统，所述交直流微电网系统由配电网、配电变压器、分布式电源、分布式储能和负荷依次连接，其特征在于，所述负荷、分布式电源、分布式储能和所述配电变压器之间设置有电力集能器，所述电力集能器经微电网公共耦合点PCC与所述配电变压器低压侧交流400V母线相连。
2.根据权利要求1所述的交直流微电网系统，其特征在于，所述电力集能器由并网级、隔离级、交流源荷级和直流源荷级四部分构成，且每个部分均由电力电子变换器固态模块构成。
3.根据权利要求2所述的交直流微电网系统，其特征在于，所述电力集能器由直流源荷级提供中压直流线路和低压直流线路，通过交流源荷级提供工频交流线路。
4.根据权利要求3所述的交直流微电网系统，其特征在于，所述中压直流线路接至分布式电源、分布式储能和中压直流负荷，所述低压直流线路接至低压直流负荷，所述工频交流线路接至工频交流负荷。
5.根据权利要求2所述的交直流微电网系统，其特征在于，所述并网级由三相AC/DC变换器构成。
6.根据权利要求5所述的交直流微电网系统，其特征在于，所述隔离级包括依次连接的原边DC/AC变换器、高频变压器和副边AC/DC变换器。
7.根据权利要求6所述的交直流微电网系统，其特征在于，所述交流源荷级由低压级DC/AC变换器构成。
8.根据权利要求7所述的交直流微电网系统，其特征在于，所述直流源荷级由DC/DC变换器构成。
9.根据权利要求8所述的交直流微电网系统，其特征在于，所述并网级通过直流链路与所述隔离级相连，所述交流源荷级和所述直流源荷级通过直流链路分别与所述隔离级相连。
10.根据权利要求5-9任意一项权利要求所述的交直流微电网系统，其特征在于，所述并网级与隔离级之间设置有DC-Link1，所述交流源荷级和直流源荷级都与隔离级之间设置有DC-Link2。
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106026686A (zh) * 2016-05-25 2016-10-12 中国电力科学研究院 一种集成储能系统的电力电子变压器
CN106786598A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 中国电力科学研究院 层次组网的交直流无缝混合全可控灵活配电系统及方法
CN107453414A (zh) * 2017-09-18 2017-12-08 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 一种移动式微网系统
CN107565541A (zh) * 2016-06-30 2018-01-09 中国电力科学研究院 一种智能建筑直流配电系统的配电方法
CN107612051A (zh) * 2017-10-26 2018-01-19 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种基于双冗余电力电子变压器的交直流混合系统
CN107769211A (zh) * 2017-10-12 2018-03-06 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种双电压等级交直流混合配用电系统
CN108258676A (zh) * 2016-12-29 2018-07-06 中国电力科学研究院 基于直流多端口电能交换器的全可控灵活配电系统及方法
CN109038539A (zh) * 2017-06-09 2018-12-18 天津大学（青岛）海洋工程研究院有限公司 一种基于能量路由器的交直流混合微电网拓扑设计方法
CN109066686A (zh) * 2018-08-08 2018-12-21 中国科学院电工研究所 一种具有多种电能综合分配的柔性开关站互联结构
CN109116166A (zh) * 2018-07-26 2019-01-01 国网山东省电力公司莱芜供电公司 一种利用充电桩宽频带输出能力测试变压器绕组系统及方法
CN110380401A (zh) * 2019-08-27 2019-10-25 河南省水利勘测设计研究有限公司 市政道路用直流集中-分布式配电系统
CN111525827A (zh) * 2020-04-16 2020-08-11 深圳市鹏源电子有限公司 能源路由系统
CN111600332A (zh) * 2020-04-30 2020-08-28 青岛鼎信通讯股份有限公司 一种10kV中压直挂式直流微网系统
CN111614097A (zh) * 2020-06-09 2020-09-01 中国矿业大学 一种交直流互联的矿山电网供电系统及供电恢复控制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011083085A (ja) * 2009-10-05 2011-04-21 Panasonic Electric Works Co Ltd 電力管理システム
CN103227474A (zh) * 2012-01-31 2013-07-31 同济大学 一种基于固态变压器的光伏发电并网系统
CN203368044U (zh) * 2013-01-23 2013-12-25 佛山市顺德区北航先进技术产业基地有限公司 双向交直流多电源多负载安全隔离微电网系统
CN103490419A (zh) * 2013-09-27 2014-01-01 国家电网公司 一种配电网柔性交流直流混合供电系统
CN103956911A (zh) * 2014-05-05 2014-07-30 国家电网公司 一种模块化h桥级联型多电平互平衡电力电子变压器
CN104143775A (zh) * 2014-08-18 2014-11-12 国家电网公司 一种电力电子变电站

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011083085A (ja) * 2009-10-05 2011-04-21 Panasonic Electric Works Co Ltd 電力管理システム
CN103227474A (zh) * 2012-01-31 2013-07-31 同济大学 一种基于固态变压器的光伏发电并网系统
CN203368044U (zh) * 2013-01-23 2013-12-25 佛山市顺德区北航先进技术产业基地有限公司 双向交直流多电源多负载安全隔离微电网系统
CN103490419A (zh) * 2013-09-27 2014-01-01 国家电网公司 一种配电网柔性交流直流混合供电系统
CN103956911A (zh) * 2014-05-05 2014-07-30 国家电网公司 一种模块化h桥级联型多电平互平衡电力电子变压器
CN104143775A (zh) * 2014-08-18 2014-11-12 国家电网公司 一种电力电子变电站

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106026686A (zh) * 2016-05-25 2016-10-12 中国电力科学研究院 一种集成储能系统的电力电子变压器
CN107565541A (zh) * 2016-06-30 2018-01-09 中国电力科学研究院 一种智能建筑直流配电系统的配电方法
CN106786598B (zh) * 2016-12-29 2023-05-23 中国电力科学研究院 层次组网的交直流无缝混合全可控灵活配电系统及方法
CN106786598A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 中国电力科学研究院 层次组网的交直流无缝混合全可控灵活配电系统及方法
CN108258676A (zh) * 2016-12-29 2018-07-06 中国电力科学研究院 基于直流多端口电能交换器的全可控灵活配电系统及方法
CN109038539A (zh) * 2017-06-09 2018-12-18 天津大学（青岛）海洋工程研究院有限公司 一种基于能量路由器的交直流混合微电网拓扑设计方法
CN107453414A (zh) * 2017-09-18 2017-12-08 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 一种移动式微网系统
CN107769211A (zh) * 2017-10-12 2018-03-06 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种双电压等级交直流混合配用电系统
CN107612051A (zh) * 2017-10-26 2018-01-19 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种基于双冗余电力电子变压器的交直流混合系统
CN107612051B (zh) * 2017-10-26 2023-07-14 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种基于双冗余电力电子变压器的交直流混合系统
CN109116166A (zh) * 2018-07-26 2019-01-01 国网山东省电力公司莱芜供电公司 一种利用充电桩宽频带输出能力测试变压器绕组系统及方法
CN109066686A (zh) * 2018-08-08 2018-12-21 中国科学院电工研究所 一种具有多种电能综合分配的柔性开关站互联结构
CN109066686B (zh) * 2018-08-08 2021-02-26 中国科学院电工研究所 一种具有多种电能综合分配的柔性开关站互联结构
CN110380401A (zh) * 2019-08-27 2019-10-25 河南省水利勘测设计研究有限公司 市政道路用直流集中-分布式配电系统
CN111525827A (zh) * 2020-04-16 2020-08-11 深圳市鹏源电子有限公司 能源路由系统
CN111600332A (zh) * 2020-04-30 2020-08-28 青岛鼎信通讯股份有限公司 一种10kV中压直挂式直流微网系统
CN111614097A (zh) * 2020-06-09 2020-09-01 中国矿业大学 一种交直流互联的矿山电网供电系统及供电恢复控制方法

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