CN210927126U

CN210927126U - 一种智慧能源站用交直流微电网系统

Info

Publication number: CN210927126U
Application number: CN201922267906.0U
Authority: CN
Inventors: 治万山; 高岩; 史梓男; 贡晓旭; 袁国强; 杨金双
Original assignee: Beijing Xiqing Energy Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Xiqing Energy Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2020-07-03
Anticipated expiration: 2029-12-17

Abstract

一种智慧能源站用交直流微电网系统，包括：充电桩、光伏设备、不间断电源、储能集装箱、交流/直流转换模块、直流/直流转换模块、变压器及不同交流、直流母线。不间断电源、储能集装箱、充电桩、交流/直流转换模块和光伏设备均连接到第一直流母线；交流/直流转换模块还连接到第二交流母线；变压器两端分别连接第一和第二交流母线；第一直流/直流转换模块两端分别连接第一和第二直流母线；不间断电源另一端也连接第二直流母线。本方案将储能系统、充电桩技术、光伏设备集中整合，有利于新能源的集中管理；本方案的控制电源方式采用了集成式设计解决低压电源控制系统占用配电室多的问题，并且能够实现控制电源集中优化控制，合理分配资源。

Description

一种智慧能源站用交直流微电网系统

技术领域

本实用新型涉及一种交直流微电网系统，尤其涉及一种新能源集中管理的智慧能源站用交直流微电网系统。

背景技术

目前，市场上的光伏技术、充电桩技术、储能技术以及站用交直流控制电源系统都有其相对成熟的技术与应用，但这些技术都是独立的，相互间没有整合及系统控制，不利用集中管理和资源合理优化，所用设备相对配置繁多，经济性不够优化。

目前市场上的光伏设备、充电桩、储能系统，传统方式上都是通过10kV系统的高压开关柜及变压器接入系统；传统变电站将直流系统和低压交流0.4kV系统分别设置独立的控制系统，是现有技术中变电站低压控制系统设计的通常做法，这种设计存在设备配置多,经济性不够优化；且低压电源控制系统存在占用配电室多的问题。

目前，现有技术变电站将直流系统,低压交流0.4kV系统分别设置独立的控制系统，是传统变电站低压控制系统设计的成熟做法，

上述的结构方式存在设备投资成本高，不利用集中管理和资源合理优化等各种问题。集成化程度低、所用设备相对配置繁多，经济性不够优化、控制不方便等，本发明采用AC/DC模块转换并将控制电源集中整合为集中控制。

本领域中亟需一种资源整合技术的智慧能源站用交直流微电网系统。

实用新型内容

为能够实现控制电源集中优化控制，合理分配资源，利于新能源的集中管理，本实用新型在此提出了一种智慧能源站用交直流微电网系统，该交直流微电网系统包括：第一交流母线、第二交流母线、第一直流母线、第二直流母线、变压器、交流/直流转换模块、第一直流/直流转换模块、不间断电源装置UPS、储能集装箱、充电桩和光伏设备；其中，不间断电源装置UPS、储能集装箱充电桩和光伏设备的一端均连接到第一直流母线；交流/直流转换模块的一端连接到第一直流母线，交流/直流转换模块的另一端连接到第二交流母线；变压器的一端连接到第二交流母线，变压器的另一端连接到第一交流母线；第一直流/直流转换模块一端连接第一直流母线，另一端连接第二直流母线；不间断电源装置UPS的另一端连接第二直流母线。

进一步的，所述第一交流母线为10kV交流母线。

进一步的，所述第二交流母线为0.4kV交流母线。

进一步的，所述第一直流母线为0.75kV直流母线。

进一步的，所述储能集装箱通过第二直流/直流转换模块连接到所述第一直流母线。

进一步的，所述第二直流母线为220V直流母线。

本实用新型的技术方案将10kV系统的高压开关柜取消，采用交流/直流转换模块经变压器与10kV母线连接,能够极大的减少设备投资。

本实用新型的技术方案中的控制电源方式采用了集成式的设计，解决了低压电源控制系统中占用配电室多的问题，降低了成本，并且能够实现控制电源集中优化控制，合理分配资源。同时将储能系统、充电桩技术集中整合在一起有利于新能源的集中管理。

本实用新型技术方案带来的有益效果为：

1)集中控制：本实用新型解决了传统发电,输电的分散控制,集中了新型能源的控制方式,优化了控制系统。

2)可靠性：提高控制供电可靠性/减少供电中断时间。

3)降低造价：本方案通过集成式设计优化了设备数量，从而达到降低成本的效果。

4)维护方便：本方案通过控制系统的集成和优化，在设备运行维护时方便便捷，适应现在智慧电站维护方便的要求。

附图说明

图1是本实用新型的智慧能源站用交直流微电网系统的组成结构电路图。

图2是本实用新型的一种具体实施例的智慧能源站用交直流微电网系统的主接线图。

其中，附图标记说明如下：

第一交流母线10；变压器20；第二交流母线30；交流/直流转换模块40；第一直流母线50；第一直流/直流转换模块501；不间断电源装置UPS 502；储能集装箱5031；第二直流/直流转换模块5032；充电桩504；光伏设备505；第二直流母线60。

上述附图使用对本实用新型的技术方案进行辅助性说明，以有助于清楚地理解本实用新型。但是，使用上述附图的目的并非对本实用新型进行限定。此外，附图中内容并非按比例绘制，因而不应当解释为对本实用新型的限制。图中所展示的内容的整体或其中组成部分可以基于本领域技术进行组合和变化。

具体实施方式

为了更进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图描述较佳实例，对依据本实用新型提出的一种智慧能源站用交直流微电网系统具体实施方式，详细说明如下。

如图1所示，本实用新型提出了一种智慧能源站用交直流微电网系统的具体实施例，该交直流微电网系统包括：10kV的第一交流母线10、变压器20、0.4kV的第二交流母线30、750V的第一直流母线50、220V的第二直流母线60、交流/直流转换模块40、第一直流/直流转换模块501、不间断电源装置UPS 502、储能集装箱503、充电桩504和光伏设备505；其中，不间断电源装置UPS 502、储能集装箱5031、充电桩504和光伏设备505的一端均连接到750V的第一直流母线50；交流/直流转换模块40的一端连接到750V的第一直流母线50，交流/直流转换模块40的另一端连接到0.4kV的第二交流母线30；变压器20的一端连接到0.4kV的第二交流母线30，变压器20的另一端连接到10kV的第一交流母线10；第一直流/直流转换模块501一端连接到750V的第一直流母线50，另一端连接到220V的第二直流母线60；不间断电源装置UPS 502的另一端连接到220V的第二直流母线60。

如图1-2所示，所述储能集装箱503通过第二直流/直流转换模块5032连接到750V的第一直流母线50。

所述第一直流/直流转换模块501为第二直流母线60充电,第二直流母线60为不间断电源装置UPS 502提供电源。

如图2所示，为是本具体实施例的智慧能源站用交直流微电网系统的主接线图。

本具体实施例的智慧能源站用交直流微电网系统的具体设备选型，电气连接关系如下：

通过交流/直流模块转换为正负750kV直流母线，接线形式为单母线。母线带储能设备、充电桩、站用UPS和光伏设备。

(1)0.75kV直流设备短路电流水平按50kA考虑；0.4kV交流设备短路电流水平按50kA考虑。

(2)主要电气设备选择

1)直流开关柜设备

换流器直流侧每极配置霍尔电流互感器，用于直流侧测量、计量、保护，电流比选择500/1A，标称雷电放电电流5kA，5kA配合电流下8/20s雷电冲击的最高残压45kV。避雷器选择MOA-DB-20.8/45。

2)0.4/0.75kV AC/DC直流变换器：

0.4/0.75kV AC/DC直流变换器的额定容量1MW。

表1 0.4/0.75kV AC/DC变换器的典型参数

设备名称	单位	参数
			直流输入交流电压	kV	0.4
直流输出电压	V	750
			额定功率	kW	1000
开关频率	kHZ	5-10
			过载能力	p.u	1.1
直流过压水平	p.u	1.15
			调节相应时间	ms	10
效率	％	96

3)导体选择

根据短路电流水平为25kA，按发热和动稳定校验，10kV交流主母线导体载流量按800A考虑。

(3)保护配置

保护系统的设计应满足可靠性、速动性、选择性和灵敏性等要求。交直流配电网系统的保护系统主要包括交流部分、换流器本体、直流部分。

1)交流部分

交流部分主要包括0.4kV母线、进线，馈线等。

0.4kV母线配置主保护采用过流保护,零序保护为后备保护。

2)换流器保护

换流器保护是MMC-HVDC系统保护的核心。由于MMC-HVDC换流器结构的特殊性，保护充分利用换流站的快速可控能力，与换流器的控制系统结合起来。在很多异常，故障情况下首先通过换流器的控制功能，来限制和消除故障，保护设备和保证系统安全稳定运行；在严重故障条件下，还需要通过跳开交流侧断路器来保证换流器的安全。换流器的保护很复杂，主要有：

a、换流器过电流保护；

b、换流器过电压保护；

c、阀短路保护；

d、阀电流微分保护；

e、各子模块状态监视；

f、阀冷却系统保护等。

3)直流部分保护

在直流网络的每个端口处配置直流断路器，配合高速的线路差动保护，可实现迅速的故障隔离功能，主要包括直流母线和直流线路保护。直流母线主要考虑单极接地和双极短路故障，主保护采用差动保护。直流线路保护主要考虑单极接地以及双极短路两种故障工况。

为了最小范围的切除故障，保证保护的选择性、速动性以及可靠性，直流线路的主保护采用差动保护，并配备欠压过流保护，过压保护，距离保护以及断路器失灵保护。

直流母线保护：

中压直流母线50(750V)是直流配电系统的主干线，一旦发生故障很可能会波及整个系统，直流母线50配置基于霍尔感应器的母线差动保护。

每条出线出口配置直流断路器，当中压直流母线故障时，故障线路由相连的出线出口断路器隔离。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种智慧能源站用交直流微电网系统，其特征在于，该交直流微电网系统包括：第一交流母线(10)、第二交流母线(30)、第一直流母线(50)、第二直流母线(60)、变压器(20)、交流/直流转换模块(40)、第一直流/直流转换模块(501)、不间断电源装置UPS(502)、储能集装箱(5031)、充电桩(504)和光伏设备(505)；其中，不间断电源装置UPS(502)、储能集装箱(5031)、充电桩(504)和光伏设备(505)的一端均连接到第一直流母线(50)；交流/直流转换模块(40)的一端连接到第一直流母线(50)，交流/直流转换模块(40)的另一端连接到第二交流母线(30)；变压器(20)的一端连接到第二交流母线(30)，变压器(20)的另一端连接到第一交流母线(10)；第一直流/直流转换模块(501)一端连接第一直流母线(50)，另一端连接第二直流母线(60)；不间断电源装置UPS(502)的另一端连接第二直流母线(60)。

2.根据权利要求1所述的一种智慧能源站用交直流微电网系统，其特征在于，所述第一交流母线(10)为10kV交流母线。

3.根据权利要求1或2所述的一种智慧能源站用交直流微电网系统，其特征在于，所述第二交流母线(30)为0.4kV交流母线。

4.根据权利要求1或2所述的一种智慧能源站用交直流微电网系统，其特征在于，所述第一直流母线(50)为0.75kV直流母线。

5.根据权利要求1所述的一种智慧能源站用交直流微电网系统，其特征在于，所述储能集装箱(5031)的一端通过第二直流/直流转换模块(5032)连接到所述第一直流母线(50)。

6.根据权利要求1所述的一种智慧能源站用交直流微电网系统，其特征在于，所述第二直流母线(60)为220V直流母线。