CN110970942B - 一种直流能源路由器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种直流能源路由器，包括双向电力电子变流器，以及与双向电力电子变流器连接的直流接口组和交流接口组，直流接口组连接直流系统，交流接口组连接交流系统，直流接口组包括多个直流接口，交流接口组包括多个交流接口；双向电力电子变流器用于实现直流系统与交流系统之间的隔离和交直流变换，直流接口组用于与直流系统之间的能量交换，交流接口组用于与交流系统之间的能量交换。本发明通过双向电力电子变流器分别连接直流接口组和交流接口组，将不同类型的电力接口进行组合，可实现多种不同电力系统之间的电能交换，交换效率高，功能性强。并且，本发明负荷侧具备直流接口，便于直流负荷接入，能够减少交直流转换过程，降低损耗。

Description

一种直流能源路由器

技术领域

本发明涉及能源互联网技术领域，特别涉及一种直流能源路由器。

背景技术

当前，智能电网、微电网技术、分布式能源、泛能网等技术正在蓬勃发展，为迈向能源互联网不断积累技术进步。能源路由器是能源互联网的关键设备，是实现能源互联网中能量交换、新能源和负载接入的重要技术手段。

现有的能源路由器以电力电子变压器替代传统变压器，电力接口少，不便于扩展，从而功能性弱。且现有的能源路由器多为交流设备，而光伏系统、储能系统、电动汽车等均为直流设备，负荷侧也多为直流设备，交直流转换过程中增加了能量的损耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流能源路由器，以实现多接口、多功能性扩展。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下方案：

一种直流能源路由器，包括双向电力电子变流器，以及与所述双向电力电子变流器连接的直流接口组和交流接口组，所述直流接口组连接直流系统，所述交流接口组连接交流系统，所述直流接口组包括多个直流接口，所述交流接口组包括多个交流接口；

所述双向电力电子变流器用于实现所述直流系统与所述交流系统之间的隔离和交直流变换，所述直流接口组用于与所述直流系统之间的能量交换，所述交流接口组用于与所述交流系统之间的能量交换。

优选地，所述直流接口组包括直流侧标准化电气信息接口和直流侧标准化网络接口，所述直流侧标准化电气信息接口用于所述直流系统中分布式电源和负荷的标准化接入，所述直流侧标准化网络接口用于所述直流系统对下级通讯的接入。

优选地，所述交流接口组包括交流侧标准化电气信息接口和交流侧标准化网络接口，所述交流侧标准化电气信息接口用于所述交流系统中分布式电源和负荷的标准化接入，所述交流侧标准化网络接口用于所述交流系统对下级通讯的接入。

优选地，所述双向电力电子变流器通过集成式直流母线与所述直流接口组相连，所述集成式直流母线用于直流侧互联。

优选地，所述集成式直流母线通过DC/DC电力电子变压器接入直流电网。

优选地，所述双向电力电子变流器通过集成式交流母线与所述交流接口组相连，所述集成式交流母线用于交流侧互联。

优选地，所述集成式交流母线通过变压器接入交流电网。

优选地，所述双向电力电子变流器通过中央控制器连接至局域能源互联网，所述双向电力电子变流器根据所述中央控制器的控制信号以及交流侧和直流侧的功率水平，实现交直流互济与潮流自动控制。

优选地，所述直流接口组包括：多个连接下级能源的接口、连接储能系统的储能接口、以及直流负荷接口。

优选地，所述交流接口组包括：多个连接下级能源的接口、连接无功补偿器件的无功补偿接口、有源滤波接口、以及交流负荷接口。

本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

本发明通过隔离型双向电力电子变流器分别连接直流接口组和交流接口组，将不同类型的电力接口进行组合，可实现多种不同电力系统之间的电能交换，交换效率高，功能性强。并且，本发明负荷侧具备直流接口，便于直流负荷接入，能够减少交直流转换过程，降低损耗。

附图说明

图1是本发明实施例提供的直流能源路由器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的直流能源路由器的具体应用示意图。

附图标记：1-双向电力电子变流器；2-直流接口组；3-交流接口组；4-直流系统；5-交流系统；6-集成式直流母线；7-集成式交流母线；8-DC/DC电力电子变压器；9-变压器；10-直流电网；11-交流电网；12-中央控制器；13-局域能源互联网；14-连接下级能源的接口；15-储能接口；16-直流负荷接口；17-无功补偿接口；18-有源滤波接口；19-交流负荷接口。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的实施例提供了一种直流能源路由器，如图1所示，所述直流能源路由器包括双向电力电子变流器1，以及与双向电力电子变流器1连接的直流接口组2和交流接口组3，直流接口组2连接直流系统4，交流接口组3连接交流系统5，直流接口组2包括多个直流接口，交流接口组3包括多个交流接口；

其中，双向电力电子变流器1用于实现直流系统4与交流系统5之间的隔离和交直流变换，直流接口组2用于与直流系统4之间的能量交换，交流接口组3用于与交流系统5之间的能量交换。

本发明通过隔离型双向电力电子变流器1分别连接直流接口组2和交流接口组3，将不同类型的电力接口进行组合，可实现多种不同电力系统之间的电能交换，交换效率高，功能性强。并且，本发明负荷侧具备直流接口，便于直流负荷接入，能够减少交直流转换过程，降低损耗。

在本发明中，直流接口组2包括直流侧标准化电气信息接口和直流侧标准化网络接口，其中，直流侧标准化电气信息接口用于直流系统4中分布式电源和负荷的标准化接入，直流侧标准化网络接口用于直流系统4对下级通讯的接入。

交流接口组3包括交流侧标准化电气信息接口和交流侧标准化网络接口，其中，交流侧标准化电气信息接口用于交流系统5中分布式电源和负荷的标准化接入，交流侧标准化网络接口用于交流系统5对下级通讯的接入。

上述的标准化电气信息接口具备以下功能：提供分布式电源和负荷接入的标准化一次功率接口，可以实现分布式电源、储能、负荷等接入直流系统/交流系统的电气隔离与远程控制；提供可选择的信息接口，可以实现分布式电源多种规约的接入，同时可以实现对分布式电源、储能、柔性负荷的模型智能识别；为发电设备提供标准化的“即插即用”的电气接口及其并网方式。

上述的标准化网络接口具备以下功能：实现能源路由器对下级能源交换通讯接入，将能源路由器下方接入的分布式电源、分布式储能、负荷等运行信息及能源路由器协调控制与智能决策等综合信息上送至上级能源路由器。

进一步地，如图2所示，双向电力电子变流器1通过集成式直流母线6与直流接口组相连，集成式直流母线6用于直流侧互联。

其中，集成式直流母线6通过DC/DC电力电子变压器8接入直流电网10。

进一步地，双向电力电子变流器1通过集成式交流母线7与交流接口组相连，集成式交流母线7用于交流侧互联。

其中，集成式交流母线7通过变压器9接入交流电网11。

进一步地，双向电力电子变流器1通过中央控制器12连接至局域能源互联网13，双向电力电子变流器1根据中央控制器12的控制信号以及交流侧和直流侧的功率水平，实现交直流互济与潮流自动控制，以保证接入能源路由器的分布式电源、储能及负荷的稳定可靠运行。

作为本发明的一种具体实施方式，如图2所示，直流接口组包括：多个连接下级能源的接口14、连接储能系统的储能接口15、以及直流负荷接口16。交流接口组包括：多个连接下级能源的接口14、连接无功补偿器件的无功补偿接口17、有源滤波接口18、以及交流负荷接口19。

本发明提供的能源路由器是融合电网信息物理系统的具有计算、通信、精确控制、远程协调、自治，以及即插即用的接入通用性的智能体，具有如下特点：采用全柔性架构的固态设备；兼具传统变压器、断路器、潮流控制装置和电能质量控制装置的功能；可以实现交直流无缝混合配用电；分布式电源、柔性负荷(分布式储能、电动汽车)装置即插即用接入；具有信息融合的智能控制单元，实现自主分布式控制运行和能量管理；集成坚强的通信网络功能。

其主要功能包括：①配电网监测控制：测量、保护、监控、通信、接入控制及管理等功能。②网络自动寻址：在多网络类型和网络数量情况下，具有对网络中某个设备的地址自动定位的功能。③电力能量交换：在整个台区范围内，对即插即用接入的能源交换机和发用电设备，进行能量的交换和利用。④潮流优化控制：根据发用电预测，基于信息物理模型的实时上传与解析，实现网络拓扑重构，进行能量管理和最优潮流控制。⑤电能质量治理：可配置无功补偿装置或有源滤波器，实现谐波治理与无功补偿功能。⑥风险评估预警：通过薄弱环节辨识和运行故障识别，快速确定隐患位置、故障类型和故障位置等，进行隔离和预警。⑦辅助分析决策：对生产和运营数据，进行综合分析，提炼关键结论和支撑依据，辅助运营决策。⑧运营维护管理：基于系统数据交互信息，进行量价费补贴、生产运行和营销管理等。⑨用户互动服务：基于交互的发用电信息，发布实时电价、互动信息和竞价购售电服务等。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种直流能源路由器，其特征在于，包括双向电力电子变流器，以及与所述双向电力电子变流器连接的直流接口组和交流接口组，所述直流接口组连接直流系统，所述交流接口组连接交流系统，所述直流接口组包括多个直流接口，所述交流接口组包括多个交流接口；

所述双向电力电子变流器通过集成式直流母线与所述直流接口组相连，所述集成式直流母线用于直流侧互联，所述集成式直流母线通过DC/DC电力电子变压器接入直流电网；所述双向电力电子变流器通过集成式交流母线与所述交流接口组相连，所述集成式交流母线用于交流侧互联，所述集成式交流母线通过变压器接入交流电网；

所述双向电力电子变流器用于实现所述直流系统与所述交流系统之间的隔离和交直流变换，所述双向电力电子变流器通过中央控制器连接至局域能源互联网，所述双向电力电子变流器根据所述中央控制器的控制信号以及交流侧和直流侧的功率水平，实现交直流互济与潮流自动控制；所述直流接口组用于与所述直流系统之间的能量交换，所述交流接口组用于与所述交流系统之间的能量交换；

所述直流接口组包括直流侧标准化电气信息接口和直流侧标准化网络接口，所述直流侧标准化电气信息接口用于所述直流系统中分布式电源和负荷的标准化接入，实现分布式电源、储能、负荷接入直流系统的电气隔离与远程控制，提供可选择的信息接口，实现分布式电源多种规约的接入，实现对分布式电源、储能、柔性负荷的模型智能识别，为发电设备提供标准化的“即插即用”的电气接口及其并网方式；所述直流侧标准化网络接口用于所述直流系统对下级通讯的接入，实现能源路由器对下级能源交换通讯接入，将能源路由器下方接入的分布式电源、分布式储能、负荷的运行信息及能源路由器协调控制与智能决策综合信息上送至上级能源路由器；其中，直流接口组包括：多个连接下级能源的接口、连接储能系统的储能接口、以及直流负荷接口；

所述交流接口组包括交流侧标准化电气信息接口和交流侧标准化网络接口，所述交流侧标准化电气信息接口用于所述交流系统中分布式电源和负荷的标准化接入，实现分布式电源、储能、负荷接入交流系统的电气隔离与远程控制，提供可选择的信息接口，实现分布式电源多种规约的接入，实现对分布式电源、储能、柔性负荷的模型智能识别，为发电设备提供标准化的“即插即用”的电气接口及其并网方式；所述交流侧标准化网络接口用于所述交流系统对下级通讯的接入，实现能源路由器对下级能源交换通讯接入，将能源路由器下方接入的分布式电源、分布式储能、负荷的运行信息及能源路由器协调控制与智能决策综合信息上送至上级能源路由器；其中，所述交流接口组包括：多个连接下级能源的接口、连接无功补偿器件的无功补偿接口、有源滤波接口、以及交流负荷接口。

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