CN217692671U - 一体化的电网系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一体化的电网系统，包括直流母线以及与直流母线连接的三相电网模块、新能源电源模块、储能模块和设备模块；三相电网模块包括三相电网、变压器及AC/DC变换器，三相电网通过变压器及AC/DC变换器连接直流母线；新能源电源模块包括新能源电源及第一DC/DC变换器，第一DC/DC变换器连接新能源电源及直流母线；储能模块包括储能装置及第二DC/DC变换器，第二DC/DC变换器连接储能装置及直流母线；设备模块包括至少一个变换器及用电设备，变换器连接直流母线及用电设备。本实用新型实施例将三相电网、新能源、负荷及储能进行一体化布局，提高电网系统的运行能力及经济效益，可广泛应用于电力系统技术领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种一体化的电网系统。
背景技术
随着新能源的日益发展，如光伏发电或风力发电的日益增多，分布式发电的渗透率不断提高，导致电力系统综合效率不高、源网荷储等环节间协调不够、各类电源互补互济不足等问题逐步显现，亟待统筹优化。然而当前电网调度基本采取“源随荷动、只调整集中式发电”的传统调度模式。随着新能源和直流的快速发展，储能等新技术不断涌现，电网特性日趋复杂，传统“源随荷动”的调度模式已难以为继，面临一系列问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例的目的是提供一种一体化的电网系统，能够将三相电网、新能源、负荷及储能进行一体化布局，提高电网系统的运行能力及经济效益。
本实用新型实施例提了一种一体化的电网系统，包括直流母线，以及与所述直流母线连接的三相电网模块、新能源电源模块、储能模块和设备模块；所述三相电网模块包括三相电网、变压器及AC/DC变换器，所述变压器连接所述三相电网及所述AC/DC变换器，所述AC/DC变换器连接所述直流母线；所述新能源电源模块包括新能源电源及第一DC/DC变换器，所述第一DC/DC变换器连接所述新能源电源及所述直流母线；所述储能模块包括储能装置及第二DC/DC变换器，所述第二DC/DC变换器连接所述储能装置及所述直流母线；所述设备模块包括至少一个变换器及至少一个用电设备，所述变换器连接所述直流母线及所述用电设备。
可选地，所述用电设备包括家用电器、充电设备或敏感设备中的至少一种。
可选地，所述变换器包括DC/AC变换器或DC/DC变换器中的至少一种。
可选地，所述充电设备包括电动汽车。
可选地，当所述用电设备为敏感设备时，所述用电设备还包括储能单元。
可选地，所述新能源电源包括光伏发电或风力发电中的至少一种。
实施本实用新型实施例包括以下有益效果：本实施例中的电网系统包括直流母线以及与直流母线连接的三相电网模块、新能源电源模块、储能模块和设备模块，三相电网模块、新能源电源模块、储能模块和设备模块通过与直流母线连接将三相电网、新能源、负荷及储能进行“源网荷储一体化”布局，优化源、网、荷、储的综合配置方案，提高自我平衡能力，减少配电系统中潮流倒送，使配电系统运行更安全，减少对大电网调峰和备用容量需求，降低系统投资，提高了整体的经济效益。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种一体化的电网系统的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的一种一体化的电网系统的结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的一种一体化的电网系统的协调控制原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
参阅图1，本实用新型实施例提了一种一体化的电网系统，包括直流母线，以及与所述直流母线连接的三相电网模块、新能源电源模块、储能模块和设备模块；所述三相电网模块包括三相电网、变压器及AC/DC变换器，所述变压器连接所述三相电网及所述AC/DC变换器，所述AC/DC变换器连接所述直流母线；所述新能源电源模块包括新能源电源及第一DC/DC变换器，所述第一DC/DC变换器连接所述新能源电源及所述直流母线；所述储能模块包括储能装置及第二DC/DC变换器，所述第二DC/DC变换器连接所述储能装置及所述直流母线；所述设备模块包括至少一个变换器及至少一个用电设备，所述变换器连接所述直流母线及所述用电设备。
需要说明的是，储能装置包括电池储能装置等，其中储能装置具备削峰填谷和备用电源等作用，正常运行时各自实现其功能，交流大电网断电时，二者均可作为备用电源使用。
本领域技术人员可以理解的是，本申请中的一体化电网系统同时考虑直流配电网和交流配电网，相比与单独的交流配电网，直流微电网无需考虑相位、无功、频率等指标，只需要关注母线电压的稳定，满足“双碳战略”的要求。
可选地，所述用电设备包括家用电器、充电设备或敏感设备中的至少一种。
可选地，所述变换器包括DC/AC变换器或DC/DC变换器中的至少一种。
可选地，所述充电设备包括电动汽车。
具体地，参阅图2，家用电器包括如空调、冰箱或洗衣机等需要通过DC/AC变换器连接到直流母线的设备，家用电器还包括电子设备或照明设备等需要通过DC/DC变换器连接到直流母线的设备。
可选地，当所述用电设备为敏感设备时，所述用电设备还包括储能单元。
可选地，所述新能源电源包括光伏发电或风力发电中的至少一种。
参阅图3，图3表示一体化的电网系统的协调控制原理图，该一体化的电网系统利用多源信息融合和分层分区等技术。主要有决策层、系统控制层、设备控制层、设备层四部分。
各层的作用如下：
一次设备层运用物联技术，把电动汽车、储能、光伏发电单元、负荷等信息接入，通过边缘计算以及5G技术实现数据的实时性和优化性。
设备控制层是对微电网各变换器的控制，主要接收调度命令、负荷可调裕度，以及分布式电源可调发电量，并向下级发出相应的控制指令。
系统控制层主要包括需求侧管理系统以及微电网控制系统，其中需求侧管理系统主要对分布式电源的信息的监控和交互，通过预测分布式电源的发电功率，同时通过负荷预测、以及电网发电计划等数据，运用大数据技术、云计算、区块链技术对供求进行在线计算，发现功率缺口，引导可调资源主动响应，促进新能源的消纳。微电网控制系统为了实现微电网的监控，控制系统分三种形式与重要设备进行控制、测量、保护或报警信息等数据交换。控制系统对监测数据进行了分类和处理后，将信息展示给相关技术人员，新能源如光伏并网器的直流输入端由直流输入、输出端连接至直流母线，光伏并网过程如下：(1)、合上电源侧直流断路器和母线侧直流断路器，变化器进入启动中状态。(2)、当直流输入电压超过220V维持1min，准备并网。(3)、变换器进行并网前的自检，不断检测光伏阵列是否有足够的能量进行并网发电等，直到确认满足并网工作所需的所有条件后，开始连接电网，进入并网发电状态。(4)、并网发电过程中，逆变器以最大功率跟踪(MPPT)方式使光伏阵列输出的能量最大。并网器的解列与并网一样，当光伏阵列运行条件不满足时，则进入孤岛状态。如图2中储能系统的双向变流器(PCS)是实现交直流电能双向变换连接的装置，在微电网中有着重要作用。当处于微电网能量管控时，能实现对电网负荷的“削峰填谷”和快速的二次调频；当电网需要补充无功时，能作为配网静止无功发生器使用，提供无功功率支撑；当与就地负荷和间歇式分布式能源(风电、光伏)组成微电网时，能够为微电网内的负荷提供稳定的电压和频率。
集中决策层通过多源数据融合及快速仿真以预测主动配电网的运行态势。通过设计协调调度策略，实现主动配电网进行优化调度，并在调度后对策略进行反馈，达到协同优化调度的闭环管理。
需要说明的是，一体化电网系统的控制利用多源信息融合技术与分层分级形式，“源网荷储一体化”的智能配电系统可整合局部地区分布式资源，从而可使整个社群共享负荷控制、高效节能、分布式发电和储能所带来的效益。同时，配电系统是将电力从分布式发电和储能装置向输电系统反送的路径，因此，在对现代配电系统进行规划设计时，应将配电系统、用户侧资源、分布式发电和储能作为一个整体处理。
另外，采取了5G、云计算、边缘计算等新兴技术，实现分布式电源、负荷等设备等海量信息融合，为“源—网—荷—储”优化协同运行，实现实时监控、全局决策、广泛参与、安全可靠的电网调度并可有效降低电力系统峰谷差，提高可再生新能源的消纳水平。
本领域技术人员可以理解的是，该一体化的电网系统具有以下优点：
1、“源网荷储一体化”的智能配电系统可整合局部地区分布式资源，从而可使整个社群共享负荷控制、高效节能、分布式发电和储能所带来的效益。同时，配电系统是将电力从分布式发电和储能装置向输电系统反送的路径。因此，在对现代配电系统进行规划设计时，可以将配电系统、用户侧资源、分布式发电和储能作为一个整体处理。
2、能实现多能互补、协同优化运行。传统供电方式各部分规划、建设、投资和运营相对独立，而源网荷储协同优化运行、互通互联的融合，促进了多种能源协同互补的能力。
3、资源利用最大化原则是充分消纳新能源。分布式光伏发电具有明显的时间分布特点，可以利用分布式光伏发电等新能源和大电网的互补性，如在白天太阳能充足的时间段内适当减小交流大电网的电能供应，在夜晚适当增大交流大电网的电能供应。
4、供电可靠性保证原则是保证重要负荷的供电可靠性，紧急情况下可以切除次要负荷。敏感负荷对可靠性要求较高，在设计供电系统的结构时，必须严格保证。相比之下，电动汽车充电桩属于次要负荷，它的供电可靠性可适当低于敏感负荷，但必须满足基本的供电可靠性要求。
5、目前负荷用电数据一般以天、小时为频次采集上报，数据流量以上行为主，通过可靠的通信方式，例如5G，为数据传输的稳定性和速率提供保障，才能实现海量连接带来的高带宽需求，并支持“源–网–荷–储”调度控制系统安全可靠运行。
实施本实用新型实施例包括以下有益效果：本实施例中的电网系统包括直流母线以及与直流母线连接的三相电网模块、新能源电源模块、储能模块和设备模块，三相电网模块、新能源电源模块、储能模块和设备模块通过与直流母线连接将三相电网、新能源、负荷及储能进行“源网荷储一体化”布局，优化源、网、荷、储的综合配置方案，提高自我平衡能力，减少配电系统中潮流倒送，使配电系统运行更安全，减少对大电网调峰和备用容量需求，降低系统投资，提高了整体的经济效益。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (6)
1.一体化的电网系统，其特征在于，包括直流母线，以及与所述直流母线连接的三相电网模块、新能源电源模块、储能模块和设备模块；所述三相电网模块包括三相电网、变压器及AC/DC变换器，所述变压器连接所述三相电网及所述AC/DC变换器，所述AC/DC变换器连接所述直流母线；所述新能源电源模块包括新能源电源及第一DC/DC变换器，所述第一DC/DC变换器连接所述新能源电源及所述直流母线；所述储能模块包括储能装置及第二DC/DC变换器，所述第二DC/DC变换器连接所述储能装置及所述直流母线；所述设备模块包括至少一个变换器及至少一个用电设备，所述变换器连接所述直流母线及所述用电设备。
2.根据权利要求1所述的一体化的电网系统，其特征在于，所述用电设备包括家用电器、充电设备或敏感设备中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的一体化的电网系统，其特征在于，所述变换器包括DC/AC变换器或DC/DC变换器中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的一体化的电网系统，其特征在于，所述充电设备包括电动汽车。
5.根据权利要求2所述的一体化的电网系统，其特征在于，当所述用电设备为敏感设备时，所述用电设备还包括储能单元。
6.根据权利要求1所述的一体化的电网系统，其特征在于，所述新能源电源包括光伏发电或风力发电中的至少一种。
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