CN214380099U - 一种基于复合蓄能的直流微电网系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于复合蓄能的直流微电网系统，包括依次连接的配电部分、中压直流微电网部分和低压部分直流微电网部分；所述的配电部分依次通过AC/DC模块、直流断路器模块与中压直流微电网部分连接，所述的中压直流微电网部分通过DC/DC变流器模块与低压部分直流微电网部分连接。与现有技术相比，本实用新型具有满足未来直流微电网系统绿色环保的发展需求、缓解电网侧峰谷负荷不均的压力等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及直流微电网系统，尤其是涉及一种基于复合蓄能的直流微电网系统。
背景技术
微电网是一种由微型电源和负荷组成的供电系统，可实现对一定区域的用户提供电力负荷为主的一种或多种能源供应。随着科技发展与用电消费水平的提高，越来越多的直流用电设备如直流风扇、直流LED灯具、直流空调等家用电器有着迫切进入千家万户的消费需求，研究和发展基于全直流供电形式的直流微电网有着较好的市场前景。
但目前的直流微电网系统存在以下问题：
1)现有的直流微电网系统或多或少使用柴油、天然气等化石燃料，这些作为柴油发电机或燃料电池的化石燃料燃烧或使用，会产生氮氧化物、碳氧化物、硫化物等气体对境造成一定程度污染，甚至需要增加脱硫环节的成本来减少对环境的污染，这种含碳的直流微电网系统网架结构难以满足未来直流微电网系统绿色环保的发展需求；
2)现有的微电网系统混合储能系统，大多基于以蓄电池和超级电容等侧重于电力供应方面储能为主的混合储能系统，未能较好满足微电网用户供电、供暖、供热水的储能需求；
3)现有的直流微电网系统全天候由外部交流大电网供电，直流微电网与外部交流大电网同时处在用电高峰时段用电，存在不能较好缓解电网侧峰谷负荷不均的压力问题。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于复合蓄能的直流微电网系统。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于复合蓄能的直流微电网系统，包括依次连接的配电部分、中压直流微电网部分和低压部分直流微电网部分；所述的配电部分依次通过AC/DC模块、直流断路器模块与中压直流微电网部分连接，所述的中压直流微电网部分通过DC/DC变流器模块与低压部分直流微电网部分连接。
优选地，所述的配电部分包括依次连接的交流配电网和配电室，所述的配电室与AC/DC模块连接。
优选地，所述的AC/DC模块为AC/DC双向并网整流/逆变器模块。
优选地，所述的中压直流微电网部分包括DC 6kV直流母线、DC/DC蓄热式直流电锅炉侧变流器模块、蓄热式直流电锅炉，所述的DC 6kV直流母线分别与直流断路器模块、DC/DC蓄热式直流电锅炉侧变流器模块连接，所述的蓄热式直流电锅炉与DC/DC蓄热式直流电锅炉侧变流器模块连接。
优选地，所述的低压部分直流微电网部分包括DC 700V直流母线、DC/DC用户侧变流器模块和用户单元，所述的用户单元通过DC/DC用户侧变流器模块与DC700V直流母线连接。
优选地，所述的低压部分直流微电网部分还包括DC/DC储能变流器模块和储能电池单元，所述的储能电池单元通过DC/DC储能变流器模块与DC 700V直流母线连接。
优选地，所述的直流微电网系统还包括设在中压直流微电网部分与低压直流微电网部分之间的供暖供热系统，该供暖供热系统分别与用户单元和蓄热式直流电锅炉连接。
优选地，所述的用户单元包括DC 400V直流母线、直流充电桩侧DC/DC变流器模块、直流充电桩、用户1至用户n、以及用户1至用户n的直流空开模块DC A-SW1至DC A-SWn；
所述的直流充电桩通过直流充电桩侧DC/DC变流器模块与DC 400V直流母线连接；
所述的用户1至用户n通过用户1至用户n的直流空开模块DC A-SW1至DC A-SWn与DC 400V直流母线连接。
优选地，所述的用户1至用户n中，各用户均包括：DC 400V直流母线、200V直流负荷、200V直流负荷侧DC/DC变流器模块、150V直流负荷、150V直流负荷侧DC/DC变流器模块、48V直流负荷、48V直流负荷侧DC/DC变流器模块、12V直流负荷、12V直流负荷侧DC/DC变流器模块、5V直流负荷和5V直流负荷侧DC/DC变流器模块；
所述的200V直流负荷通过200V直流负荷侧DC/DC变流器模块与DC 400V直流母线连接；
所述的150V直流负荷通过150V直流负荷侧DC/DC变流器模块与DC 400V直流母线连接；
所述的48V直流负荷通过48V直流负荷侧DC/DC变流器模块与DC 400V直流母线连接；
所述的12V直流负荷通过12V直流负荷侧DC/DC变流器模块与DC 400V直流母线连接；
所述的5V直流负荷通过5V直流负荷侧DC/DC变流器模块与DC 400V直流母线连接。
优选地，所述的供暖供热系统包括加水装置、加电解质装置、水处理装置、水泵1、二通水阀1、三通水阀、水泵2、二通水阀2和储热/换热装置，所述的蓄热式直流电锅炉、加水装置、加电解质装置、水处理装置、水泵1、二通水阀1、三通水阀、水泵2、二通水阀2和储热/换热装置共同组成蓄热式直流电锅炉供热系统。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)基于蓄热式直流电锅炉供暖供热系统蓄热以及储能电池单元蓄电的复合蓄能形式，整个蓄能过程无化石燃料燃烧或使用，不产生碳氧化物、氮氧化物、硫化物等对环境有污染的能源，形成绿色用电形式，满足未来直流微电网系统绿色环保的发展需求；
(2)蓄热式直流电锅炉供暖供热系统在低谷电价时段使用低谷电对蓄热式直流电锅炉进行加热蓄热，直流微电网系统处于稳态与暂态模式下的储能电池单元通过合理利用低谷电价时段与高峰电价时段的不同充放电策略，在满足直流微电网用户供电、供暖、供热水需求的同时，蓄热式直流电锅炉供暖供热系统与储能电池单元使用低谷电价时段电力均能达到一定程度“削峰填谷”的效果，缓解电网侧峰谷负荷不均的压力。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种基于复合蓄能的直流微电网系统结构拓扑示意图；
图2是本实用新型实施例提供的一种用户单元系统结构示意图；(图2是图1中用户单元的展开图)
图3是本实用新型实施例提供的一种用户1至用户n各个用户负荷系统结构示意图；(图3是图1的用户单元从用户1至用户n中任意一个用户展开图，用户1至用户n的展开图相同)
图4是本实用新型实施例提供的一种蓄热式直流电锅炉供暖供热系统结构示意图。(图4是图1中蓄热式直流电锅炉及供暖供热系统的展开图)
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。
本实用新型提供一种基于复合蓄能的直流微电网系统，用电形式为全直流用电，合理使用低谷电价时段电力供蓄热式直流电锅炉供暖供热系统加热蓄热用与储能电池单元充电蓄电用，一则形成绿色环保的用电形式，二则在用户侧形成低谷电价时段用电的经济用电方式，三则达到一定程度“削峰填谷”的效果，缓解电网侧峰谷负荷不均的压力。
实施例1
如附图1，本实施例的一种基于复合蓄能的直流微电网系统，包括配电部分、中压直流微电网部分、低压部分直流微电网部分；
配电部分包括：交流配电网、配电室；
中压直流微电网部分与配电部分通过AC/DC双向并网整流/逆变器模块与DC_Breaker直流断路器模块连接；
其中，外部交流配电网传输过来的交流电，经过配电室、AC/DC双向并网整流/逆变器模块，再经过DC_Breaker直流断路器模块，转换为DC 6kV电压等级的直流电，并传送至中压直流微电网部分。
中压直流微电网部分包括：DC 6kV直流母线、DC/DC蓄热式直流电锅炉侧变流器模块、蓄热式直流电锅炉；
低压直流微电网部分与中压直流微电网部分通过DC/DC变流器模块连接；
其中，DC 6kV电压等级的直流电，一部分经过DC/DC变流器模块，转换为DC 700V电压等级的直流电，传送至低压直流微电网部分。
低压直流微电网部分包括：DC 700V直流母线、DC/DC用户侧变流器模块、用户单元，用户单元通过DC/DC用户侧变流器模块与DC 700V直流母线连接；
低压直流微电网部分还包括：DC/DC储能变流器模块、储能电池单元，储能电池单元通过DC/DC储能变流器模块与DC 700V直流母线连接；
其中，DC 700V电压等级的直流电，一部分经过DC/DC变流器模块，传送至用户单元；另一部分经过DC/DC变流器模块，传送至储能电池单元。
储能电池单元合理利用低谷电价时段电力进行充电与高峰电价时段电力进行放电，能促进本实施例用电达到一定程度“削峰填谷”的效果，缓解电网侧峰谷负荷不均的压力。
中压直流微电网部分与低压直流微电网部分之间，还包括：供暖供热系统，供暖供热系统与蓄热式直流电锅炉共同组成蓄热式直流电锅炉供暖供热系统，蓄热式直流电锅炉供暖供热系统与用户单元连接。
其中，DC 6kV电压等级的直流电，另一部分经过DC/DC变流器模块，传送至蓄热式直流电锅炉。
实施例2
如附图2，本实施例的用户单元包括：DC 400V直流母线、直流充电桩侧DC/DC变流器模块、直流充电桩、用户1至用户n、用户1至用户n的直流空开模块DC A-SW1至DC A-SWn；
直流充电桩通过直流充电桩侧DC/DC变流器模块与DC 400V直流母线连接；
用户1至用户n通过用户1至用户n的直流空开模块DC A-SW1至DC A-SWn与DC 400V直流母线连接。
其中，DC 700V电压等级的直流电，经过DC/DC变流器模块，传送至用户单元的DC400V直流母线；DC 400V直流母线上面DC 400V电压等级的直流电，一部分经过直流充电桩侧DC/DC变流器模块，传送至直流充电桩，直流充电桩额定电压等级为DC 400V直流电，供用户电动汽车充电用；DC 400V直流母线上面DC400V电压等级的直流电，另一部分经过用户1至用户n侧直流空开模块DC A-SW1至DC A-SWn，传送至用户1至用户n，满足用户1至用户n家庭用电需求。
实施例3
如附图3，本实施例从用户1至用户n的各个用户，负荷均包括：DC 400V直流母线、200V直流负荷、200V直流负荷侧DC/DC变流器模块、150V直流负荷、150V直流负荷侧DC/DC变流器模块、48V直流负荷、48V直流负荷侧DC/DC变流器模块、12V直流负荷、12V直流负荷侧DC/DC变流器模块、5V直流负荷、5V直流负荷侧DC/DC变流器模块；
200V直流负荷通过200V直流负荷侧DC/DC变流器模块与DC 400V直流母线连接，200V直流负荷包括：直流电陶炉；
其中，DC 400V直流母线上面DC 400V电压等级的直流电，经过200V直流负荷侧DC/DC变流器模块，转换为DC 200V电压等级的直流电，供直流电陶炉这类DC 200V电压等级的直流家用电器使用，供用户烧饭用。
150V直流负荷通过150V直流负荷侧DC/DC变流器模块与DC 400V直流母线连接，150V直流负荷包括：直流空调；
其中，DC 400V直流母线上面DC 400V电压等级的直流电，经过150V直流负荷侧DC/DC变流器模块，转换为DC 150V电压等级的直流电，供直流空调这类DC 150V电压等级的直流家用电器使用。
在气温较高达到需要制冷降温的时间段或季节，用户1至用户n的制冷由用户1至用户n各个用户对应的直流空调完成供冷功能。
48V直流负荷通过48V直流负荷侧DC/DC变流器模块与DC 400V直流母线连接，48V直流负荷包括：直流风扇、直流LED照明、额定电压等级为DC 48V的直流插座；
其中，DC 400V直流母线上面DC 400V电压等级的直流电，经过48V直流负荷侧DC/DC变流器模块，转换为DC 48V电压等级的直流电，供直流风扇、直流LED照明、额定电压等级为48V的直流插座这类DC 150V电压等级的直流家用电器或直流插座使用。
12V直流负荷通过12V直流负荷侧DC/DC变流器模块与DC 400V直流母线连接，12V直流负荷包括：额定电压等级为DC 12V的直流插座；
其中，DC 400V直流母线上面DC 400V电压等级的直流电，经过12V直流负荷侧DC/DC变流器模块，转换为DC 12V电压等级的直流电，供额定电压等级为DC 12V的直流插座使用。
5V直流负荷通过5V直流负荷侧DC/DC变流器模块与DC 400V直流母线连接，5V直流负荷包括：额定电压等级为5V的直流插座。
其中，DC 400V直流母线上面DC 400V电压等级的直流电，经过5V直流负荷侧DC/DC变流器模块，转换为DC 5V电压等级的直流电，供额定电压等级为DC 5V的直流插座使用。
实施例4
如图4，本实施例的蓄热式直流电锅炉供热系统包括：蓄热式直流电锅炉、加水装置、加电解质装置、水处理装置、水泵1、二通水阀1、三通水阀、水泵2、二通水阀2、储热/换热装置，所述蓄热式直流电锅炉、加水装置、加电解质装置、水处理装置、水泵1、二通水阀1、三通水阀、水泵2、二通水阀2、储热/换热装置共同组成蓄热式直流电锅炉供热系统；
蓄热式直流电锅炉供暖供热系统用于给用户单元供暖和供热水。
根据应用场景不同，采用不同技术的蓄热系统：
(1)采用直接以水为蓄热介质、或水+低温相变无机盐为蓄热介质的蓄热式直流电锅炉系统，适用于蓄热系统建设用面积限制较小的情况。
(2)采用以蓄热砖或高温相变无机盐等固态蓄热介质的蓄热式直流系统，适用于蓄热系统建设用面积限制较大的情况。
其中，DC 6kV电压等级的直流电，经过DC/DC蓄热式直流电锅炉侧变流器模块，传送至蓄热式直流电锅炉的正负极性端，提供蓄热式直流电锅炉的直流用电需求。
在整个供暖供热水过程中，加水装置发挥作用：补给由于在整个供暖供热水过程中水的蒸发和用户单元使用热水后减少的水量。
同时，在低谷电价时段(23：00～6：00)使用低谷电对蓄热式直流电锅炉进行加热蓄热，能进一步促进本实施例用电达到一定程度“削峰填谷”的效果，缓解电网侧峰谷负荷不均的压力。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于复合蓄能的直流微电网系统，其特征在于，包括依次连接的配电部分、中压直流微电网部分和低压部分直流微电网部分；所述的配电部分依次通过AC/DC模块、直流断路器模块与中压直流微电网部分连接，所述的中压直流微电网部分通过DC/DC变流器模块与低压部分直流微电网部分连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于复合蓄能的直流微电网系统，其特征在于，所述的配电部分包括依次连接的交流配电网和配电室，所述的配电室与AC/DC模块连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于复合蓄能的直流微电网系统，其特征在于，所述的AC/DC模块为AC/DC双向并网整流/逆变器模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于复合蓄能的直流微电网系统，其特征在于，所述的中压直流微电网部分包括DC 6kV直流母线、DC/DC蓄热式直流电锅炉侧变流器模块、蓄热式直流电锅炉，所述的DC 6kV直流母线分别与直流断路器模块、DC/DC蓄热式直流电锅炉侧变流器模块连接，所述的蓄热式直流电锅炉与DC/DC蓄热式直流电锅炉侧变流器模块连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于复合蓄能的直流微电网系统，其特征在于，所述的低压部分直流微电网部分包括DC 700V直流母线、DC/DC用户侧变流器模块和用户单元，所述的用户单元通过DC/DC用户侧变流器模块与DC 700V直流母线连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于复合蓄能的直流微电网系统，其特征在于，所述的低压部分直流微电网部分还包括DC/DC储能变流器模块和储能电池单元，所述的储能电池单元通过DC/DC储能变流器模块与DC 700V直流母线连接。
7.根据权利要求5所述的一种基于复合蓄能的直流微电网系统，其特征在于，所述的直流微电网系统还包括设在中压直流微电网部分与低压直流微电网部分之间的供暖供热系统，该供暖供热系统分别与用户单元和蓄热式直流电锅炉连接。
8.根据权利要求5所述的一种基于复合蓄能的直流微电网系统，其特征在于，所述的用户单元包括DC 400V直流母线、直流充电桩侧DC/DC变流器模块、直流充电桩、用户1至用户n、以及用户1至用户n的直流空开模块DC A-SW1至DC A-SWn；
所述的直流充电桩通过直流充电桩侧DC/DC变流器模块与DC 400V直流母线连接；
所述的用户1至用户n通过用户1至用户n的直流空开模块DC A-SW1至DC A-SWn与DC400V直流母线连接。
9.根据权利要求8所述的一种基于复合蓄能的直流微电网系统，其特征在于，所述的用户1至用户n中，各用户均包括：DC 400V直流母线、200V直流负荷、200V直流负荷侧DC/DC变流器模块、150V直流负荷、150V直流负荷侧DC/DC变流器模块、48V直流负荷、48V直流负荷侧DC/DC变流器模块、12V直流负荷、12V直流负荷侧DC/DC变流器模块、5V直流负荷和5V直流负荷侧DC/DC变流器模块；
所述的200V直流负荷通过200V直流负荷侧DC/DC变流器模块与DC 400V直流母线连接；
所述的150V直流负荷通过150V直流负荷侧DC/DC变流器模块与DC 400V直流母线连接；
所述的48V直流负荷通过48V直流负荷侧DC/DC变流器模块与DC 400V直流母线连接；
所述的12V直流负荷通过12V直流负荷侧DC/DC变流器模块与DC 400V直流母线连接；
所述的5V直流负荷通过5V直流负荷侧DC/DC变流器模块与DC 400V直流母线连接。
10.根据权利要求7所述的一种基于复合蓄能的直流微电网系统，其特征在于，所述的供暖供热系统包括加水装置、加电解质装置、水处理装置、水泵1、二通水阀1、三通水阀、水泵2、二通水阀2和储热/换热装置，所述的蓄热式直流电锅炉、加水装置、加电解质装置、水处理装置、水泵1、二通水阀1、三通水阀、水泵2、二通水阀2和储热/换热装置共同组成蓄热式直流电锅炉供热系统。
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