CN203466579U - 一种并网不上网的直流微网系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种并网不上网的直流微网系统，针对现有技术中并网上网、交流微网及孤网运行的微网系统的不足，提供了一种将并网不上网及直流微网技术相结合的微网系统的硬件结构。本实用新型的技术方案是这样的：包括直流母线、分布式发电系统、储能系统、负载系统、并网开关、并网交流转直流整流装置以及微网监控系统；所述的分布式发电系统、储能系统以及负载系统通过各自的能量转换装置、各自的开关连接到直流母线；所述直流母线通过并网交流转直流整流装置、并网开关连接到大电网；所述微网监控系统与分布式发电系统、储能系统、负载系统、各开关均具有信号连接。

Description

一种并网不上网的直流微网系统

技术领域

本实用新型涉及微网结构、微网控制技术领域，具体地涉及一种并网不上网直流微网系统。

背景技术

随着化石能源的不断枯竭，以及环保问题的日益严重，人们对风能、水能、太阳能等可再生能源的开发和利用越来越广泛。但风力发电、光伏发电等分布式发电具有波动性和不稳定性，对电网具有冲击，电网故障时，分布式电源必须立刻从主网上切除，这就大大限制了分布式电源的效能发挥，微网的出现可以很好地协调分布式电源与大电网的矛盾。

微网可以并网运行，也可以孤网运行。并网运行又分为并网上网和并网不上网运行。并网上网运行指微网既从大电网吸收功率，又向大电网输送功率；并网不上网则只从大电网吸收功率而不向其输送功率。并网上网运行时，大电网可以给微网提供支撑，提高微网的可靠性和电能质量，但微网却会给大电网造成冲击，如改变配电网原有的潮流方向，给电压调节、继电保护、网损、电网规划及传统控制装置带来新的问题。

长期孤网运行要求储能频繁充电、放电，同时对储能的容量要求也相对较高，在目前储能技术水平和储能经济性还不太高的情况下，长期孤网运行不能得到广泛采用。

微网分为直流微网和交流微网，目前研究的微电网多为交流型网络，即各分布式电源分别通过电力电子器件接入交流网络，这种交流微电网对于每个分布式电源的控制要求较高，它们需要分别逆变且需同时考虑频率、电压和功率等多个要素，而且系统需要多台逆变器，造成了电力电子器件的极大浪费。直流微网相对于交流微网，在传输容量、可控性及提高供电质量等方面具有比交流更好的性能，可以有效提高电能质量，减少电力电子换流器的使用、降低电能损耗和运行成本、协调大电网与分布式电源之间的矛盾，充分发挥分布式能源的价值和效益。随着我国政府对新能源开发的日益重视和越来越多的直流家电技术得到推广和应用，直流微网将具有广阔的发展空间。

针对以上能源、环保和分布式发电发展现状，有必要提出一种既有理论支持，又有实践推广价值的分布式能源发电并网不上网的接入方案，这将有利于能源、环保问题的解决，以及分布式能源产业的快速发展。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中并网上网、交流微网及孤网运行的微网系统的不足，提供了一种将并网不上网及直流微网技术相结合的微网系统的硬件结构。

本实用新型的技术方案是这样的：

包括直流母线、分布式发电系统、储能系统、负载系统、并网开关、并网交流转直流整流装置以及微网监控系统；所述的分布式发电系统、储能系统以及负载系统通过各自的能量转换装置、各自的开关连接到直流母线；所述直流母线通过并网交流转直流整流装置、并网开关连接到大电网；所述微网监控系统与分布式发电系统、储能系统、负载系统、各开关均具有信号连接。

优选地，还包括气象站与时钟交互系统，所述所述微网监控系统与所述气象站、时钟交互系统均具有信号连接。

优选地，所述的分布式发电系统包括风力发电系统和光伏发电系统的至少一种；所述的风力发电系统通过第一交流转直流装置、第一开关连接到直流母线；所述光伏发电系统通过第一直流转直流装置、第二开关连接到直流母线。

优选地，所述的分布式发电系统还包括有燃料电池发电系统和微型燃汽轮机发电系统的至少一种；所述的燃料电池发电系统通过第二直流转直流装置、第三开关连接到直流母线；所述微型燃汽轮机发电系统通过第二交流转直流装置、第四开关连接到直流母线。

优选地，所述储能系统通过直流转直流装置、第五开关连接到直流母线；所述储能系统包括锂离子电池储能系统、铅酸电池储能系统、钠硫电池储能系统和液流电池储能系统中的至少一种。

优选地，所述储能系统还包括超级电容储能系统和飞轮储能系统的至少一种。

优选地，所述的负载系统包括敏感负载和非敏感负载，所述的每种负载均通过各自的能量转换装置、各自的开关连接到直流母线。

优选地，敏感负载又包括直流负载和交流负载；所述直流负载通过直流转直流装置连接到敏感负载开关；所述交流负载通过直流转交流装置连接到所述敏感负载开关；所述敏感负载开关再连接到直流母线。

优选地，非敏感负载又包括直流负载和交流负载；所述直流负载通过直流转直流装置连接到非敏感负载开关；所述交流负载通过直流转交流装置连接到所述非敏感负载开关；所述非敏感负载开关再连接到直流母线。

优选地，所述并网交流转直流整流装置为单向交流转直流整流装置。

本实用新型具有以下优点：

同交流微网相比，本直流微网不需要无功补偿设备；不需要滤波装置；减少电力电子换流器的使用，降低电能损耗和运行成本；控制策略比较简单，只需要控制有功功率的平衡和直流电压。

本实用新型采用交流转直流整流装置连接在微网与大电网连接线缆上，并网运行时，大电网能够为本微网提供支撑，为负载提供更好的电能质量和可靠性。而微网不向大电网输送功率，可以减小对大电网的冲击。

单向AC/DC整流装置较双向AC/DC变流装置接入大电网，将大幅降低成本。不需要另外增设逆功率保护装置。

附图说明

图1为本实用新型一种并网不上网微网系统的主回路及通讯回路示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

基于一种并网不上网的直流微网系统，包括直流母线、分布式发电系统、储能系统、负载系统、并网开关、并网交流转直流整流装置以及微网监控系统；所述的分布式发电系统、储能系统以及负载系统通过各自的能量转换装置、各自的开关连接到直流母线；所述直流母线通过并网交流转直流整流装置、并网开关K0连接到大电网；所述微网监控系统与分布式发电系统、储能系统、负载系统、各开关均具有信号连接。

所述微网监控系统用于监控各个部分的工作，微网监控系统可根据需要控制各个开关的导通与断开，进而控制相应的部分是否接入直流微网，从而确保正常供电。

所述并网交流转直流整流装置优选为单向交流转直流整流装置，这样一方面可以降低成本，另一方面使得微网只能接收大电网的功率而不能向大电网输出功率，实现并网不上网。

如图1，在本实用新型的一个实施例中，所述的分布式发电系统包括风力发电机、光伏电池、燃料电池以及微型燃气轮机。风力发电机连接到AC转DC整流器，该整流器再通过K1开关连接到直流母线；光伏电池连接到DC转DC变流器，该变流器再通过K2开关连接到直流母线；燃料电池连接到DC转DC变流器，该变流器再通过K3开关连接到直流母线；微型燃气轮机连接到AC转DC整流器，该整流器再通过K4开关连接到直流母线。

进一步，上述实施例中还可以包括气象站与时钟交互系统，所述所述微网监控系统与所述气象站、时钟交互系统均具有信号连接。时钟交互系统用于为微网系统提供准确的时间信息，而气象站用于将风速、阳光光照强度信息发送给微网监控系统，以便于其能根据天气情况控制风力发电机发电系统及光伏电池发电系统工作。

在另一个实施例中，所述储能系统通过DC转DC变流器、开关K5连接到直流母线。所述储能系统可以进一步包括锂离子电池储能系统、铅酸电池储能系统、钠硫电池储能系统和液流电池储能系统中的至少一种。所述储能系统还可以包括超级电容储能系统和飞轮储能系统。

在另一个实施例中，所述的负载系统包括敏感负载和非敏感负载。其中敏感负载是指不能断电停止工作的重要设备，如服务器、手术室用电设备等；非敏感负载是指可以断电的不重要的设备，例如家用空调等。

敏感负载通过K6开关连接到直流母线，非敏感负载通过K7开关连接到直流母线；敏感负载和非敏感负载包括有直流负载和交流负载，直流负载通过DC转DC变流器连接到开关K6或K7，交流负载通过DC转AC逆变器连接到开关K6或K7。

基于本实用新型的微网工作方式可以有多种，本领域技术人员可以根据需要进行设置，而本实用新型的发明目的仅仅是提供一种支持并网不上网的直流微网系统硬件结构。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种并网不上网直流微网系统，其特征在于，包括直流母线、分布式发电系统、储能系统、负载系统、并网开关、并网交流转直流整流装置以及微网监控系统；

所述的分布式发电系统、储能系统以及负载系统通过各自的能量转换装置、各自的开关连接到直流母线；

所述直流母线通过并网交流转直流整流装置、并网开关连接到大电网；

所述微网监控系统与分布式发电系统、储能系统、负载系统、各开关均具有信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种并网不上网直流微网系统，其特征在于，还包括气象站与时钟交互系统，所述微网监控系统与所述气象站、时钟交互系统均具有信号连接。

3.根据权利要求2所述的一种并网不上网直流微网系统，其特征在于，所述的分布式发电系统包括风力发电系统和光伏发电系统的至少一种；所述的风力发电系统通过第一交流转直流装置、第一开关连接到直流母线；所述光伏发电系统通过第一直流转直流装置、第二开关连接到直流母线。

4.根据权利要求3所述的一种并网不上网直流微网系统，其特征在于，所述的分布式发电系统还包括有燃料电池发电系统和微型燃汽轮机发电系统的至少一种；所述的燃料电池发电系统通过第二直流转直流装置、第三开关连接到直流母线；所述微型燃汽轮机发电系统通过第二交流转直流装置、第四开关连接到直流母线。

5.根据权利要求2所述的一种并网不上网直流微网系统，其特征在于，所述储能系统通过直流转直流装置、第五开关连接到直流母线；所述储能系统包括锂离子电池储能系统、铅酸电池储能系统、钠硫电池储能系统和液流电池储能系统中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的一种并网不上网直流微网系统，其特征在于，所述储能系统还包括超级电容储能系统与飞轮储能系统的至少一种。

7.根据权利要求2所述的一种并网不上网直流微网系统，其特征在于，所述的负载系统包括敏感负载和非敏感负载，所述的每种负载均通过各自的能量转换装置、各自的开关连接到直流母线。

8.根据权利要求7所述的一种并网不上网直流微网系统，其特征在于，敏感负载又包括直流负载和交流负载；所述直流负载通过直流转直流装置连接到敏感负载开关；所述交流负载通过直流转交流装置连接到所述敏感负载开关；所述敏感负载开关再连接到直流母线。

9.根据权利要求7或8所述的一种并网不上网直流微网系统，其特征在于，非敏感负载又包括直流负载和交流负载；所述直流负载通过直流转直流装置连接到非敏感负载开关；所述交流负载通过直流转交流装置连接到所述非敏感负载开关；所述非敏感负载开关再连接到直流母线。

10.根据权利要求2所述的一种并网不上网直流微网系统，其特征在于，所述并网交流转直流整流装置为单向交流转直流整流装置。