CN105811453A - 一种分布式能源智能接入系统及其接入方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式能源智能接入系统及其接入方法，光伏阵列通过QF1开关与第一DC/DC转换器连接，第一DC/DC转换器通过QF3开关与直流母线连接；储能电池通过QF2开关与第二DC/DC转换器连接，第二DC/DC转换器通过QF4开关与直流母线连接，直流母线与DC/AC智能双向逆变器连接，DC/AC智能双向逆变器通过QF9开关与交流母线连接，交流母线通过QF10开关与智能变压器连接，智能变压器与公共电网连接；解决了分布式能源接入电网系统存在多处谐波，电压波动和闪动等问题，给系统带来很大的危害，降低了整个系统的负载功率因数，使系统线损增加；充电桩采用交流供电存在电能供给单一使用成本高等问题。
Description
技术领域
本发明属于新能源利用技术领域，尤其涉及一种分布式能源智能接入系统及其接入方法。
背景技术
随着国家对可再生能应用的推广，分布式能源系统已经是我国能源供应中不可缺少的重要补充，随着技术水平的不断提高，分布式能源系统的单位投资成本不断降低，将成为未来能源领域的一个重要发展方向。家用分布式能源既能起到自己自足还可通过多余电量反送公共电网获得经济收益。随着新能源电动汽车的大力推广，充电桩家用化趋势不可避免。如何把分布式能源合理利用好是现在各行各业研究的重点和难点。
目前，大批分布式能源系统接入低压配电系统，低压配电系统建设和光伏发电系统的建设不同步，一般是低压配电系统建成运行多年后，分布式系统要接入；低压配电系统和分布式系统建设的不同，由于分布式能源在接入电压配电系统时，由于分布式能源存在多处谐波，电压波动和闪变等问题，对系统安全运行带来很大的危害；而且降低了整个系统的负载功率因数，使系统线损增加。而且现有技术中充电桩主要依靠电网的交流电进行供电，这存在电能供给单一，一旦停电就不能充电，在用电高峰期用交流电进行充电存在使用成本高等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题：提供一种分布式能源智能接入系统及其接入方法，以解决现有技术中分布式能源接入电网系统，由于存在多处谐波，电压波动和闪动等问题，给系统带来很大的危害，降低了整个系统的负载功率因数，使系统线损增加；以及现有技术的充电桩采用交流供电存在电能供给单一，一旦停电就不能充电，在用电高峰期用交流电进行充电存在使用成本高等问题。
本发明技术方案：
一种分布式能源智能接入系统，它包括公共电网、交流母线和直流母线，光伏阵列通过QF1开关与第一DC/DC转换器连接，第一DC/DC转换器通过QF3开关与直流母线连接；储能电池通过QF2开关与第二DC/DC转换器连接，第二DC/DC转换器通过QF4开关与直流母线连接，直流母线与DC/AC智能双向逆变器连接，DC/AC智能双向逆变器通过QF9开关与交流母线连接，交流母线通过QF10开关与智能变压器连接，智能变压器与公共电网连接。
交流负载通过QF8开关与交流母线连接；充电桩交流输入口通过QF52开关与交流母线连接，直流母线通过QF51开关与充电桩直流输入口连接。
风力发电机与AC-DC-AC转换器连接，AC-DC-AC转换器通过QF7开关与交流母线连接。
所述智能变压器包括低压输入级，低压输入级与隔离级连接，隔离级与高压输出级连接；所述低压输入级包括LC滤波器和具有载波移相调制技术的电压源型逆变器，LC滤波器与电压源型逆变器连接；所述隔离级包括三相独立的双向全桥变换器和高频绝缘隔离变压器组成，双向全桥变换器与高频绝缘隔离变压器连接；所述输出级采用三相相互独立的具有载波移相调制技术VSC模块构成三相星形连接与公共电网连接。
所述智能变压器输入级采用有载波移相调制控制，隔离级采用空比控制或开环PWM控制，输出级采用有载波移相调制控制。
所述DC/AC智能双向逆变器包括整流逆变器，分布式能源经过直流断路器和电容防反二极管串联电路后与整流逆变器连接，整流逆变器输出端与三相隔离变压器输入端连接，三相隔离变压器输出端与交流断路器连接，交流断路器与交流母线连接。
所述交流母线上并联有交流防雷器。
一种分布式能源智能接入系统的接入方法，它包括：
光伏阵列、储能电池通过直流母线向充电桩供直流电，充电桩通过智能双向逆变器获得交流电；
光伏阵列的电能通过DC/DC变换后送至直流母线，再通过DC/AC智能双向逆变器转换为交流电后送至交流母线，再通过智能变压器后送至公共电网；
白天光伏阵列给储能电池充电，夜晚储能电池通过智能变压器从公共电网取电进行充电；
风力发电机通过AC-DC-AC转换器后，将交流电送至交流母线，然后通过智能变压器送至公共电网。
本发明的有益效果：
本发明与现有技术比较，它设立了交流母线和直流母线，直流母线通过DC/AC智能双向逆变器与交流母线相连，光伏阵列组件通过电缆和第一DC/DC转换器与直流母线相连，储能电池也通过电缆和第二DC/DC转换器与直流母线相连，分布式光伏能源可以直接向储能电池充电；充电桩也通过电缆与直流母线相连，新能源电动汽车充电时可通过储能电池和分布式光伏电池板直接直流充电，充电速度快；风力发电机与AC-DC-AC转换器连接，AC-DC-AC转换器通过QF7开关与交流母线连接，交流母线与交流负载相连，充电桩也和交流母线相连，新能源电动汽车也可通过交流直接充电，也可通过直流进行直接充电，
本发明优点：分布式能源以直流的形式给分布式储能电池和新能源电动汽车充电，充电速度快，而且充分有效的利用了分布式能源；新能源电动汽车在夜间（电网波谷）时通过交流系统充电，降低了使用成本；通过智能变压器可以解决分布式清洁能源的谐波、电压波动与闪变等电能质量问题，改善系统负载功率因数，降低线损，提高电力设施的利用率；储能电池在晚间或无阳光时，利用电网波谷电价便宜，把电网电能通过DC/AC双向逆变器对储能装置进行充电，起到电网削峰填谷作用；可以起到背靠背电压源换流器的作用，有利于太阳能、风力及小水电等电压或频率波动较大的分布式电源接入电网，提高电网运行稳定性，并改善电能质量；解决了现有技术中分布式能源接入电网系统，由于存在多处谐波，电压波动和闪动等问题，给系统带来很大的危害，降低了整个系统的负载功率因数，使系统线损增加；以及现有技术的充电桩采用交流供电存在电能供给单一，一旦停电就不能充电，在用电高峰期用交流电进行充电存在使用成本高等问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明实施例智能变压器原理结构图。
具体实施方式
一种分布式能源智能接入系统，它包括公共电网11、交流母线和直流母线，光伏阵列1通过QF1开关与第一DC/DC转换器3连接，第一DC/DC转换器3通过QF3开关与直流母线连接；储能电池2通过QF2开关与第二DC/DC转换器4连接，第二DC/DC转换器4通过QF4开关与直流母线连接，直流母线与DC/AC智能双向逆变器9连接，DC/AC智能双向逆变器9通过QF9开关与交流母线连接，交流母线通过QF10开关与智能变压器10连接，智能变压器10与公共电网连接。
交流负载8通过QF8开关与交流母线连接；充电桩5交流输入口通过QF52开关与交流母线连接。
风力发电机6与AC-DC-AC转换器7连接，AC-DC-AC转换器7通过QF7开关与交流母线连接。
直流母线通过QF51开关与充电桩5直流输入口连接。
充电桩5为电动汽车交直流一体充电桩，有两种充电模式，包括充电连接器、主控制器、人机交互系统、直流充电电源、交直流回路单元。
所述智能变压器包括低压输入级，低压输入级与隔离级连接，隔离级与高压输出级连接；所述低压输入级包括LC滤波器和具有载波移相调制技术的电压源型逆变器，LC滤波器与电压源型逆变器连接；所述隔离级包括三相独立的双向全桥变换器和高频绝缘隔离变压器组成，双向全桥变换器与高频绝缘隔离变压器连接；所述输出级采用三相相互独立的具有载波移相调制技术VSC模块构成三相星形连接与公共电网连接。
所述智能变压器输入级采用有载波移相调制控制，隔离级采用空比控制或开环PWM控制，输出级采用有载波移相调制控制。
本发明采用的智能变压器是一种基于电压源型换流器，有低压输入级、隔离级、高压输出级，通过对低压输入级进行AC/DC变换后再将直流调制成高频信号经高频绝缘变压器耦合到高压输出级，再由高压输出级进行DC/AC变换，从而和公共电网相连。低压输入级采用三相四线制结构，每相设置独立的电压源型逆变器，由于低压侧电流比较大，每相设置一个LC滤波器，能量经LC滤波器流入各相电压源型逆变器，低压输入级每相功率模块的个数由输送功率、输入电压和电力电子器件（IGBT）的耐压等级三个方面来确定，低压输入级的各相功率模块采用并联方式级联。隔离级由三相独立的双向全桥变换器和高频绝缘隔离变压器组成，能量可双向流动，双向全桥变换器的低压部分和低压输入级相连，双向全桥变换器的高压部分和高压输出级相连。高压输出级采用单相VSC模块串并联的级联方式与公共电网电压相匹配，每相模块数为10kV除以电力电子器件（IGBT）的耐压等级来确定，本发明智能变压器利用载波移相调制技术提高等效开关频率，可降低对boost电感谐波抑制的要求，并且具有响应速度快、电磁兼容性好等优点。
所述DC/AC智能双向逆变器包括整流逆变器，分布式能源经过直流断路器和电容防反二极管串联电路后与整流逆变器连接，整流逆变器输出端与三相隔离变压器输入端连接，三相隔离变压器输出端与交流断路器连接，交流断路器与交流母线连接。
所述交流母线上并联有交流防雷器。
一种分布式能源智能接入系统的接入方法，它包括：
光伏阵列、储能电池通过直流母线向充电桩供直流电；
光伏阵列的电能通过DC/DC变换后送至直流母线，再通过DC/AC智能双向逆变器转换为交流电后送至交流母线，再通过智能变压器后送至公共电网；
白天光伏阵列给储能电池充电，夜晚储能电池通过智能变压器从公共电网取电进行充电；
风力发电机通过AC-DC-AC转换器后，将交流电送至交流母线，然后通过智能变压器送至公共电网。
Claims (8)
1.一种分布式能源智能接入系统，它包括公共电网（11）、交流母线和直流母线，其特征在于：光伏阵列（1）通过QF1开关与第一DC/DC转换器（3）连接，第一DC/DC转换器（3）通过QF3开关与直流母线连接；储能电池（2）通过QF2开关与第二DC/DC转换器（4）连接，第二DC/DC转换器（4）通过QF4开关与直流母线连接，直流母线与DC/AC智能双向逆变器（9）连接，DC/AC智能双向逆变器（9）通过QF9开关与交流母线连接，交流母线通过QF10开关与智能变压器（10）连接，智能变压器（10）与公共电网连接。
2.根据权利要求1所述的一种分布式能源智能接入系统，其特征在于：交流负载（8）通过QF8开关与交流母线连接；充电桩（5）交流输入口通过QF52开关与交流母线连接，直流母线通过QF51开关与充电桩（5）直流输入口连接。
3.根据权利要求1所述的一种分布式能源智能接入系统，其特征在于：风力发电机（6）与AC-DC-AC转换器（7）连接，AC-DC-AC转换器（7）通过QF7开关与交流母线连接。
4.根据权利要求1所述的一种分布式能源智能接入系统，其特征在于：所述智能变压器（10）包括低压输入级，低压输入级与隔离级连接，隔离级与高压输出级连接；所述低压输入级包括LC滤波器和具有载波移相调制技术的电压源型逆变器，LC滤波器与电压源型逆变器连接；所述隔离级包括三相独立的双向全桥变换器和高频绝缘隔离变压器组成，双向全桥变换器与高频绝缘隔离变压器连接；所述输出级采用三相相互独立的具有载波移相调制技术VSC模块构成三相星形连接与公共电网连接。
5.根据权利要求1所述的一种分布式能源智能接入系统，其特征在于：所述智能变压器（10）输入级采用有载波移相调制控制，隔离级采用空比控制或开环PWM控制，输出级采用有载波移相调制控制。
6.根据权利要求1所述的一种分布式能源智能接入系统，其特征在于：所述DC/AC智能双向逆变器（9）包括整流逆变器，分布式能源经过直流断路器和电容防反二极管串联电路后与整流逆变器连接，整流逆变器输出端与三相隔离变压器输入端连接，三相隔离变压器输出端与交流断路器连接，交流断路器与交流母线连接。
7.根据权利要求6所述的一种分布式能源智能接入系统，其特征在于：所述交流母线上并联有交流防雷器。
8.一种分布式能源智能接入系统的接入方法，其特征在于它包括：
光伏阵列、储能电池通过直流母线向充电桩供直流电，充电桩通过智能双向逆变器获得交流电；
光伏阵列的电能通过DC/DC变换后送至直流母线，再通过DC/AC智能双向逆变器转换为交流电后送至交流母线，再通过智能变压器后送至公共电网；
白天光伏阵列给储能电池充电，夜晚储能电池通过智能变压器从公共电网取电进行充电；
风力发电机通过AC-DC-AC转换器后，将交流电送至交流母线，然后通过智能变压器送至公共电网。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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