CN205657428U - 一种海岛型风光互补直流微网结构 - Google Patents

一种海岛型风光互补直流微网结构 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种海岛型风光互补直流微网结构，包括直流母线、交流母线、蓄电池储能系统、光伏发电系统、风力发电系统、DC/AC单向主变流器、海水淡化系统、柴油发电机以及当地日常负荷，所述蓄电池储能系统、光伏发电系统和风力发电系统接入所述直流母线；所述柴油发电机组、海水淡化系统和当地日常负荷接入所述交流母线；所述直流母线通过DC/AC单向变流器与所述交流母线连接。本实用新型结构简单，成本低，控制简单，运行维护及检修简单。

Description

一种海岛型风光互补直流微网结构
技术领域
本实用新型涉及新能源领域，具体而言涉及一种海岛型风光互补直流微网系统。
背景技术
海岛一般远离大陆，海岛上的电网与外界电力系统没有连接，运行维护及检修均比较困难。现有的海岛型风光互补直流微网中，蓄电池、风力发电系统、光伏发电系统均经过DC/DC或AC/DC变流器接至直流母线，蓄电池与直流母线之间、直流母线与交流母线均采用成本高、控制复杂的双向变流器。较多的变流器特别是双向变流器增加了微网系统的建设成本和控制复杂性，降低了系统的可靠性，不利于运行维护和检修。海岛上通常没有直流负荷，故对直流母线电压进行稳定控制过程复杂且并无必要。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种海岛型风光互补直流微网结构，其结构简单，运行稳定，便于维护和检修。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种海岛型风光互补直流微网结构，包括直流母线、交流母线、蓄电池储能系统、光伏发电系统、风力发电系统、DC/AC单向主变流器、海水淡化系统、柴油发电机以及当地日常负荷，所述蓄电池储能系统、光伏发电系统和风力发电系统接入所述直流母线；所述柴油发电机组、海水淡化系统和当地日常负荷接入所述交流母线；所述直流母线通过DC/AC单向变流器与所述交流母线连接。
在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：
所述微网结构还包括微网监控系统，所述蓄电池储能系统、光伏发电系统、风力发电系统、海水淡化系统、柴油发电机、当地日常负荷以及DC/AC单向主变流器均分别连接至所述微网监控系统。
所述蓄电池储能系统包括至少一个蓄电池和/或蓄电池组，当所述蓄电池和/或蓄电池组多于一个时，采用并联的方式连接至所述直流母线。
所述光伏发电系统包括至少一个光伏发电模块，当所述光伏发电模块多于一个时，采用并联的方式连接至所述直流母线。
所述风力发电系统包括至少一个风力发电机，当所述风力发电机多于一个时，采用并联的方式连接至所述直流母线。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型结构简单，成本低。蓄电池储能系统和光伏系统无需DC/DC变换器直接接至直流母线，直流母线与交流母线采用单向DC/AC变流器，与双向DC/AC变流器相比成本大幅降低且无需另设逆功率保护装置。
2、本实用新型控制简单。由于直流母线上只有发电系统和储能系统，没有直流负荷，故直流母线无需电压稳定控制，可在较宽范围内波动。
3、本实用新型运行维护及检修简单。变流器本身较容易故障，较少的使用变流器可提高系统可靠性，且便于检修维护。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图。
图2是本实用新型的微网监控系统的网络结构。
图中标号：1-直流母线；2-交流母线；3-蓄电池储能系统；4-光伏发电系统；5-风力发电系统；6-风力发电机并网AC/DC变流器；7-DC/AC单向主变流器；8-柴油发电机组；9-海水淡化系统；10-当地日常负荷；11-微网监控系统。
具体实施方式
参照附图。
本实用新型的一种海岛型风光互补直流微网结构包括直流母线1、交流母线2、蓄电池储能系统3、光伏发电系统4、风力发电系统5、DC/AC单向主变流器7、柴油发电机组8、海水淡化系统9以及当地日常负荷10。
蓄电池储能系统3由依次相接的能够实现化学能和电能相互转换的蓄电池构成；光伏发电系统4由依次相接的用于太阳能转换为电能的光伏模块构成，风力发电系统5由依次相接的用于将风能转换为电能的风力发电机和用于将交流电转换为直流电的AC/DC转换器构成；光伏发电系统4、风力发电系统5和蓄电池储能系统3分别直接接入直流母线。
蓄电池储能系统3包括至少一个蓄电池和/或蓄电池组，当所述蓄电池和/或蓄电池组多于一个时，采用并联的方式连接至直流母线1；光伏发电系统4包括至少一个光伏发电模块，当所述光伏发电模块多于一个时，采用并联的方式连接至直流母线1，多个光伏发电模块可以并联至一个电气开关；风力发电系统5包括至少一个风力发电机，当所述风力发电机多于一个时，采用并联的方式连接至直流母线1，每个风力发电机上均串联一只风力发电机并网AC/DC变流器6。
海水淡化系统9是一种能够将海水转变为淡水的装置，是一种可随时起停的交流负荷；柴油发电机组8是一种能够利用柴油发电的电机，也可以采用柴油发电机组；当地日常负荷10为海岛上居民生活用电等；
柴油发电机组8、海水淡化系统9和当地日常负荷10接入交流母线2；直流母线1通过DC/AC单向变流器7与交流母线2连接。
本实用新型的一种海岛型风光互补直流微网结构还包括微网监控系统11，蓄电池储能系统3、光伏发电系统4、风力发电系统5、海水淡化系统9、柴油发电机组8、当地日常负荷10以及DC/AC单向主变流器7均分别连接至微网监控系统11。
直流母线1的电压Udc由蓄电池储能系统3的端电压决定，正常运行时其电压在一定范围内波动，波动上限值Udcmax为0.95倍的光伏发电系统4的开路电压，以保证光伏发电系统4能够成功的将能量送出，波动下限值Udcmin为蓄电池储能容量60%时蓄电池储能系统3的端电压；交流母线2的母线电压Uac有效值范围是0.38～0.4kV；上述结构中的电气开关和设备状态数据均上传至微网监控系统11，并接受微网监控系统11控制。
本实用新型所提供的直流微网通过微网监控系统来实现微网直流侧和交流侧的自平衡控制，微网监控系统是以PLC或CPU为控制核心通用模块，能监控微网主要设备对象，如风机、光伏控制器，逆变器，蓄电池，负载情况等，可对整个系统实时监控，并提供多种分析报表功能及信息资料管理功能。市面上类似产品很多，监控系统具体网络结构如图2所示，微网监控系统具体用于：
1、检测到直流母线1的母线电压Udc<Udcmin时，关闭DC/AC单向主变流器7，利用光伏发电系统4和风力发电系统5向蓄电池储能系统充电3，直到Udc>Udcmin后重新启动DC/AC单向主变流器7，此过程中本地负荷全部由柴油发电机组8承担。
2、检测到直流母线1电压Udc>Udcmax时，关闭风力发电系统5的AC/DC变流器，逐步减小柴油发电机组出力，启动海水淡化装置等间歇性负荷。
3、检测到直流母线1电压Udcmin ≤Udc≤Udcmax时，光伏发电系统4、风力发电系统5处于正常发电状态，风力发电系统5的AC/DC变流器6输出电压跟踪直流母线1的母线电压变化，功率潮流方向为直流母线1至交流母线2。

Claims (5)

1.一种海岛型风光互补直流微网结构，其特征在于：包括直流母线、交流母线、蓄电池储能系统、光伏发电系统、风力发电系统、DC/AC单向主变流器、海水淡化系统、柴油发电装置以及当地日常负荷，所述蓄电池储能系统、光伏发电系统和风力发电系统接入所述直流母线；所述柴油发电机组、海水淡化系统和当地日常负荷接入所述交流母线；所述直流母线通过DC/AC单向变流器与所述交流母线连接。
2.如权利要求1所述的一种海岛型风光互补直流微网结构，其特征在于：所述微网结构还包括微网监控系统，所述蓄电池储能系统、光伏发电系统、风力发电系统、海水淡化系统、柴油发电机、当地日常负荷以及DC/AC单向主变流器均分别连接至所述微网监控系统。
3.如权利要求1所述的一种海岛型风光互补直流微网结构，其特征在于：所述蓄电池储能系统包括至少一个蓄电池和/或蓄电池组，当所述蓄电池和/或蓄电池组多于一个时，采用并联的方式连接至所述直流母线。
4.如权利要求1所述的一种海岛型风光互补直流微网结构，其特征在于：所述光伏发电系统包括至少一个光伏发电模块，当所述光伏发电模块多于一个时，采用并联的方式连接至所述直流母线。
5.如权利要求1所述的一种海岛型风光互补直流微网结构，其特征在于：所述风力发电系统包括至少一个风力发电机，当所述风力发电机多于一个时，采用并联的方式连接至所述直流母线。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113991741A (zh) * 2021-11-18 2022-01-28 江苏丰海新能源淡化海水发展有限公司 一种新能源微电网海水淡化系统分段控制装置
RU2809339C1 (ru) * 2023-03-21 2023-12-11 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Способ подключения генераторов постоянного и переменного тока на параллельную работу

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