CN206517073U - 一种新型友好型智能微电网 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型友好型智能微电网包括直流母线、交流母线、分布式电源和储能装置,以及同时与直流母线和交流母线连接的DC/AC双向变流器;还包括并网控制器和微网控制器。本实用新型通过一种含有多种分布式发电、交直流母线并存的友好型智能微电网结构,同时在直流母线侧引入超级电容储能装置,较好的解决和适应了分布式电源发电特性各异、位置分散、数量较多对微电网的供电可靠性、安全性、电能质量方面产生的负面影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及微电网技术领域,尤其涉及一种新型友好型智能微电网。
背景技术
微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统。微电网以内部分布式清洁能源为主电源,包括:风电、光电、生物质发电等,是以新能源综合利用为目标的发电形式。微电网具备完整的发输配电功能,可以实现网内的功率平衡与能量优化。
微电网电压等级一般在10kV以下,电网系统规模一般在兆瓦级及以下,电网与终端用户或设备相连,电能就地利用。微电网内部自主进行负荷、发电、储能的协调控制。微电网与大电网既可以并网运行也可以离网运行,对大电网有一定的支撑作用,可为用户提供优质可靠的电力。当微电网与外部电网分离时,微电网的供电侧能够维持对自身内部用电负荷的电能供应的平衡。
普通微电网通常采用AC400V低压共交流母线方式,系统中的各微源、储能、发电机等单元不需要电压转换即可联接入微电网母线中。
由于微电网中存在着多种能源输入(风、光、天然气等),多种能源输出(电能、热能等)、多种能源转换单元(风/电、光/电、热/电、交流/直流/交流)以及多种运行状态(并网、离网)使得微电网的动态特性相对于单个的分布式发电系统而言更加复杂。
传统微电网对电网安全和电能质量的影响:
由于分布式能源形式多样、发电特性各异、位置分散、数量较多,所以分布式发电装置在启动/停止的切换过程中,容易导致微电网电压的快速变化;也会在微电网与大电网简单并网运行时,对大电网产生较大的冲击。
微电网中,在分布式能源高渗透比下,短路故障时,微电网系统的电压跌落容易导致大量分布式电源从网内断开,微电网系统稳定性受到威胁。
微电网中,在分布式能源高渗透比下,易引起稳态情况下电压电流的振荡失稳,对微电网系统的稳定性产生较大影响。
由于不同的能源输入设备的电压偏差,会改变微电网原有的电压分布。
微电网中的电力电子设备接口将谐波引入到交流母线系统当中。
风电、光伏等功率输出有一定的间歇性,使得微电网功率平衡控制难度加大。
微电网中的间歇式分布电源,使得网内的系统控制难度加大。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种新型友好型智能微电网,该微电网较好的解决和适应了分布式电源发电特性各异、位置分散、数量较多,对微电网的供电可靠性、安全性、电能质量方面产生的负面影响。
为解决上述技术问题,本实用新型的技术方案是:
一种新型友好型智能微电网,包括直流母线、交流母线、分布式电源、超级电容和储能装置,以及同时与所述直流母线和所述交流母线连接的DC/AC双向变流器;
所述分布式电源包括光伏发电装置和风力发电机;
所述直流母线分别通过一DC/DC变换器与所述光伏发电装置、所述风力发电机、所述超级电容与直流负荷连接;
所述交流母线还与交流负荷连接,且通过隔离变压器与微燃机连接;
还包括电连接的并网控制器和微网控制器,所述并网控制器分别与所述DC/AC双向变流器连接,所述交流负荷、所述微燃机、所述DC/AC双向变流器和各所述DC/DC变换器分别与所述微网控制器连接。
优选方式为 ,所述储能装置为储能电池。
采用上述技术方案后,本实用新型的有益效果是:由于本实用新型的新型友好型智能微电网包括直流母线、交流母线、分布式电源、超级电容和储能装置,以及同时与直流母线和交流母线连接的DC/AC双向变流器;还包括并网控制器和微网控制器。本实用新型与现有技术相比具有以下优点:1)可增强供电连续性和可靠性,提高电源品质和供电质量,有效减少交流母线的谐波,减小相位差,提高控制系统的可靠性;2)可同时满足用户对电能质量和供电可靠性、安全性方面的需求;3)可通过选择与主电网的并网运行或离网运行的方式,解决供电与需求的不平衡关系;4)减少了高渗透率分布式电源简单并网对电网的不利影响;5) 对微电网中的直流负荷,直接通过直流母线系统提供直流电,可减少使用变流装置,降低设备成本及变流过程的能量损耗;6)通过直流母线系统供电,供电回路中主要存在电阻损耗,相同供电过程的线路能量损耗较交流供电回路小;7)由于DC/DC换流器比AC/DC整流器的电能转换效率高,在系统中,更多的采用DC/DC换流器,降低了电能转换的能量损失;8)可对单设施的交、直流负荷进行供电;如:单体建筑、独立用电的交直流用电设备;9)大大提高微电网中分布式电源的有效运行时间,提高可再生能源的优化利用率;10)通过微电网的监控平台,对系统设备以及各支路的电压、电流、功率、有功无功、功率因数等电能数据进行采集和分析;通过微电网控制器对微电网的稳定运行进行协调控制。
附图说明
图1是本实用新型的新型友好型智能微电网的原理框图;
图中:1—直流母线、2—交流母线。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。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。
如图1所示,一种新型友好型智能微电网包括直流母线1、交流母线2、分布式电源、超级电容和储能装置,以及同时与直流母线1和交流母线2连接的DC/AC双向变流器;其中分布式电源包括光伏发电装置和风力发电机。本实施例的储能装置为储能电池。
直流母线1分别通过一DC/DC变换器与光伏发电装置、风力发电机、超级电容与直流负荷连接。
交流母线2还与交流负荷连接,且通过隔离变压器与微燃机连接。
还包括电连接的并网控制器和微网控制器,其中并网控制器分别与DC/AC双向变流器连接,交流负荷、微燃机、DC/AC双向变流器和各DC/DC变换器分别与微网控制器连接;整个微电网在交流侧通过并网控制器实现与电网侧的并网。
本实用新型的友好型智能微电网,超级电容作为储能设备和能量缓冲设备,可解决微电网中的谐波问题、功率因数问题、负荷波动等电能质量问题。由于超级电容的充放电响应速度快、瞬时充放电流大,使用超级电容作为储能装置储存微电网中剩余电能,能达到微电网内能源的瞬间动态平衡。超级电容是友好型智能微网维持系统暂态稳定的主要设备之一。
微燃机作为可靠持续的电源支撑,在分布式电源的间歇期,支撑微电网的能量平衡,保证整个微电网在离网情况下持续运行。
并网控制器测量电网侧的电压、频率、相位,进行并列条件的检测与判断。在微电网与大电网的交流电压差、频率差小于允许值且相位角差接近零度时进行同期合闸,实现并网或离网操作。
电网侧与大电网的6kV~35kV配电系统连接,与大电网进行电能的输送与输入,实现并网或离网两种运行方式。
本实用新型可根据系统运行状态进行全网的功率平衡协调控制,微网控制器通过对微电网内部不同的分布式发电设备、储能设备、微燃机、交直流负荷、DC/AC双向变流器、并网控制器的优化控制,提高发电/供电的可靠性、稳定性,优化微电网与大电网之间的并网控制,通过多种能源形式满足微电网用户的能源需求。
微网控制器对全微电网范围内的运行参数的实时信息进行采集,包括:风力发电机线路运行数据信息、光伏线路运行数据信息、储能装置运行数据信息、负荷侧运行数据信息、微电网与主电网分界点的频率、电压、功率因数等数据信息;通过暂态稳控保护策略,对微电网系统的运行状态进行全网的功率平衡协调控制,对稳态情况下电压电流的振荡失稳起到抑制作用,保证微电网在离网运行或并网运行时的暂态稳定,提高分布式能源通过微电网在大电网中的占比或渗透率。
综上所述,本实用新型的友好型智能微电网通过分布式电源与交、直流母线并存的友好型微电网,配置超级电容等多种类型的储能装置,利用微燃机平衡网内的能量平衡,通过电力电子装置进行微电网的能量平衡调节,能够解决以下问题:
1)微电网与主电网离网后,如果微电网的电源总量远小于总负荷,微电网不可能稳定运行,经过较短时间后微电网崩溃。采用交直流母线并存系统、微燃机发电、超级电容等直流储能装置和措施后,可有效平衡网内的能量平衡,提高微电网稳定运行的可靠性。
2)在分布式能源高渗透比下,通过直流母线供电,可以对暂态过程进行有效控制,提高供电的连续性、可靠性。
3)在分布式能源高渗透比下,对稳态情况下电压电流的振荡失稳起到抑制作用(可抑制次同步振荡)。
4)通过直流母线超级电容的缓冲、支持作用,来抵抗电机启动扰动、完成带载无缝切换。
5)满足特定用户的供电服务需求(如:为交流电机的变频驱动装置,直接提供DC537V-678V直流电源,省去变频驱动装置的AC/DC整流装置)。
6)超级电容器作为储能设备和能量缓冲,同时解决微电网中的谐波问题、功率因数问题、负荷波动等电能质量问题。
7)采用直流母线方式,避免间歇式电源对电网安全、电能质量的直接影响。
以上所述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、等同一种新型友好型智能微电网结构的改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种新型友好型智能微电网,其特征在于,包括直流母线、交流母线、分布式电源、超级电容和储能装置,以及同时与所述直流母线和所述交流母线连接的DC/AC双向变流器;
所述分布式电源包括光伏发电装置和风力发电机;
所述直流母线分别通过一DC/DC变换器与所述光伏发电装置、所述风力发电机、所述超级电容与直流负荷连接;
所述交流母线还与交流负荷连接,且通过隔离变压器与微燃机连接;
还包括电连接的并网控制器和微网控制器,所述并网控制器分别与所述DC/AC双向变流器连接,所述交流负荷、所述微燃机、所述DC/AC双向变流器和各所述DC/DC变换器分别与所述微网控制器连接。
2.根据权利要求1所述的新型友好型智能微电网,其特征在于,所述储能装置为储能电池。
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CN201621352116.2U CN206517073U (zh) | 2016-12-11 | 2016-12-11 | 一种新型友好型智能微电网 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113196612A (zh) * | 2018-12-13 | 2021-07-30 | 株式会社Posco | 具有不间断电力供应的微电网系统 |
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