CN106786744A - 一种集成分布式电源接入的单点型电力集能器的电路拓扑 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种集成分布式电源接入的单点型电力集能器的电路拓扑，该电力集能器的电路拓扑包括并网级、储能级和直流源荷级；所述并网级、储能级和直流源荷级通过直流链路连接。本发明提供的技术方案可经过机侧变流器对分布式电源、储能、电动汽车充电桩实现直流即插即用接入；其中的光伏专用接口可实现光伏的直接接入，且电压适应范围较宽；可提供多电压等级的直流定制电力；由电力集能器统一进行并网管理和能量管理，解决了分布式电源的统一通用接入、以及一体化控制和高效管理。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力集能器，具体讲涉及一种集成分布式电源接入的单点型电力集能器的电路拓扑。
背景技术
分布式发电及储能技术受世界各国高度重视而发展迅速，如何将这些直流电源、变频交流电源、和传统的工频交流电网整合互联，对现有技术是一个挑战。微电网方式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。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，不利于微电网的建设，更难于实现即插即用功能。
因此，需要提供一种方便分布式电源、负荷的直流即插即用接入、一体化柔性控制的单点型电力集能器来解决以上问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种集成分布式电源接入的单点型电力集能器的电路拓扑。
一种集成分布式电源接入的单点型电力集能器的电路拓扑，其特征在于，所述电力集能器的电路拓扑包括并网级、储能级和直流源荷级；所述并网级、储能级和直流源荷级通过直流链路连接。
进一步的，所述并网级由三相或单相DC/AC变换器构成。
进一步的，所述储能级包括储能单元和DC/DC变换器，所述储能单元通过所述DC/DC变换器与直流链路连接。
进一步的，所述储能级用于储能支撑、电能质量控制和能量调度。
进一步的，所述直流源荷级包括光伏专用接口端、低压直流线路和中压直流线路。
进一步的，所述光伏专用接口端通过DC/DC变换器与直流链路连接。
进一步的，所述低压直流线路通过DC/DC变换器与直流链路相连，用于提供电压恒定的低压直流电。
进一步的，所述中压直流线路与直流链路直接连接，用于提供恒定电压的直流电及分布式电源、储能、电动汽车充电桩的直流即插即用接入。
与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
面向交流400V以下用电线路的家庭、农户、小型建筑、移动式微网等其他小型负荷区，本发明提出了一种基于电力电子技术的单点型电力集能器主结构。对于多种分布式电源、储能、电动汽车充电桩，可经过机侧变流器实现直流即插即用接入；其光伏专用接口可实现光伏的直接接入，并且有较宽的电压适应范围；它可提供多电压等级的直流定制电力；由电力集能器统一进行并网管理，统一能量管理，方便解决分布式电源统一通用接入、以及一体化控制和高效管理。
附图说明
图1为电力集能器核心模块主结构图。
具体实施方式
下面结合附图，以两个实施案例，对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
针对交流400V以下用电线路的家庭、农户、小型建筑、移动式微网等其他小型负荷区的多种分布式电源、储能、电动汽车及直流用电设备接入配网的需求，本专利设计的电力集能器系统主要由：并网级、储能级和直流源荷级三部分构成，在实现交、直流电压变换的基础上，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。该电力集能器可提供多种电压等级的双向直流线路，适应多种分布式电源、储能、电动汽车的直流即插即用接入，对光伏和储能具备较宽的电压适应范围。
该电力集能器的主电路结构如图1所示。电力集能器主要由：并网级、储能级和直流源荷级三部分构成，并网级与直流源荷级、储能级通过直流链路相连，直流链路将分布式电源与配网线路电气隔离，保证系统安全运行。其中，并网级主要由三相或单相AC/DC变换器构成，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，实现AC100V～400V并网，直流母线电压范围为DC200V～800V。储能级由储能单元和双向DC/DC变换器3构成，储能单元经双向DC/DC变换器3与直流链路相连，自主提供储能支撑、电能质量控制和能量调度功能，提高供电可靠性。直流源荷级包括三个部分，一是光伏专用接口端，光伏发电不再经机侧变流器接入中压直流线路，而是通过双向DC/DC变换器1直接接入直流链路，提高能源利用效率，并且对光伏有较宽的电压适应范围；二是低压直流线路，低压直流线路经双向DC/DC变换器2与直流链路相连，可以提供电压恒定的低压直流电，输出额定电压为DC5V～48V，给个人电脑、手机、LED照明等小型负荷供电。三是中压直流线路，与直流链路直接相连，电压范围DC200V～800V，方便多种分布式电源(风电、燃料电池等)、分布式储能(交流型储能装置飞轮储能系统、直流型储能装置超级电容储能系统、蓄电池储能系统等)、电动汽车充电桩等经机侧变流器即插即用接入，同时提供恒定电压的直流电，给中压直流负荷供电。
基于该电力集能器形成与当前传统交流微电网结构有较大不同的新型交直流微电网，提供双向直流线路，方便多种分布式电源、储能、电动汽车充电桩的直流即插即用接入；提供多种电压等级的直流供电；并设有光伏专用接口，实现较宽电压范围的光伏直接接入。与配电网的并网功能都由电力集能器的并网级统一管理，统一电能质量控制，统一管理微电网与配网的能量交换，进行一体化控制，大大提高了管理效能。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，而不再需要传统的网侧变流器，而且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，便于集中化管理和即插即用接入。
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应当理解：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，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种集成分布式电源接入的单点型电力集能器的电路拓扑，其特征在于，所述电力集能器的电路拓扑包括并网级、储能级和直流源荷级；所述并网级、储能级和直流源荷级通过直流链路连接。
2.如权利要求1所述的一种集成分布式电源接入的单点型电力集能器的电路拓扑，其特征在于，所述并网级由三相或单相DC/AC变换器构成。
3.如权利要求1所述的一种集成分布式电源接入的单点型电力集能器的电路拓扑，其特征在于，所述储能级包括储能单元和DC/DC变换器，所述储能单元通过所述DC/DC变换器与直流链路连接。
4.如权利要求3所述的一种集成分布式电源接入的单点型电力集能器的电路拓扑，其特征在于，所述储能级用于储能支撑、电能质量控制和能量调度。
5.如权利要求1所述的一种集成分布式电源接入的单点型电力集能器的电路拓扑，其特征在于，所述直流源荷级包括光伏专用接口端、低压直流线路和中压直流线路。
6.如权利要求5所述的一种集成分布式电源接入的单点型电力集能器的电路拓扑，其特征在于，所述光伏专用接口端通过DC/DC变换器与直流链路连接。
7.如权利要求5所述的一种集成分布式电源接入的单点型电力集能器的电路拓扑，其特征在于，所述低压直流线路通过DC/DC变换器与直流链路相连，用于提供电压恒定的低压直流电。
8.如权利要求5所述的一种集成分布式电源接入的单点型电力集能器的电路拓扑，其特征在于，所述中压直流线路与直流链路直接连接，用于提供恒定电压的直流电及分布式电源、储能、电动汽车充电桩的直流即插即用接入。
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| CN110061519A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-07-26 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种应用于分布式能源系统的电能矩阵装置 |
| CN112653347A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-13 | 国网江苏省电力有限公司经济技术研究院 | 一种基于直流集成方式的电力路由器拓扑及其控制方法 |
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