CN217984546U - 一种用于台区互联的交直流联络舱 - Google Patents

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刘金生
陈吕鹏
李志铿
黄泽杰
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本实用新型涉及光伏发电技术领域,公开了一种用于台区互联的交直流联络舱,包括舱体、以及在所述舱体内部设置的AC/DC变换器柜、光储一体变换器柜、直流配电单元柜、台区能量管理系统柜和电池储能柜;所述台区能量管理系统柜分别与所述AC/DC变换器柜、所述光储一体变换器柜和所述直流配电单元柜相连接,所述电池储能柜与所述光储一体变换器柜相连接。本实用新型在满足提供高可靠、高质量直流电源的同时,能够集成台区光伏发电和电池储能系统,极大地促进了光伏发电的就地消纳和双方共享,同时为直流负荷接入电网提供了便利条件,提高了设备集成化程度和标准化程度。

Description

一种用于台区互联的交直流联络舱
技术领域
本实用新型涉及光伏发电技术领域,特别是涉及一种用于台区互联的交直流联络舱。
背景技术
目前,配电网低压台区直接承担着负荷供电与分布式电源消纳的任务。当前随着光伏项目的持续深入推进,分布式光伏发电的大量接入将改变配电网原有的运行特性,导致节点电压越界问题愈发突出,仅仅采用无功补偿的方式虽然可以治理接入点电压越限问题,但是可能会造成线路局部地区电压偏低。此外,随着电动汽车充电桩建设的迅速扩张,配电网末端电能质量问题愈发严峻。
近年来,随着电源种类的持续增加和负荷特性的持续增多,配电变压器常常由于增容不及时而长时间过负荷工作,甚至烧毁。现有的配电网管控方法,在配网某台区出现低载或重载运行时,现有方法无法实时快速调整配变以解决配变轻过载问题。
针对上述问题现有的技术方案主要是在用户配电房内进行台区的直流化改造,但是这种方式也有不少缺点,一方面,在用户配电房内安装的设备将会涉及物资产权、运维管理权限、安全防护等系列问题,对设备安装、运维和安全防护等造成困难,并且在民用建筑内安装容量较大容量的磷酸铁锂储能系统具有较大的消防风险,以及电子电力设备在正常运行时产生的低频噪声会对居民造成较大滋扰,另一方面,现有技术方案需要现场施工和调试,因此工期难以缩短,造成用户停电时间较长,并且难以进行标准化生产和装配,也难以进行系统整体性能和可靠性测试,因此整体可靠性难以保障,后期系统运行风险较大。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种快速高效的适用于台区互联的交直流联络舱,以解决分布式光伏高比例并网为公共配电网带来的电能质量、潮流分布、控制保护和和运行调度等一系列问题,并且缓解互联台区重过载问题。
为了解决上述技术问题,本实用新型采用了如下技术方案:
一种用于台区互联的交直流联络舱,包括:
舱体、以及在所述舱体内部设置的AC/DC变换器柜、光储一体变换器柜、直流配电单元柜、台区能量管理系统柜和电池储能柜;
所述台区能量管理系统柜分别与所述AC/DC变换器柜、所述光储一体变换器柜和所述直流配电单元柜相连接,所述电池储能柜与所述光储一体变换器柜相连接;
所述AC/DC变换器柜包括交流进线开关柜、以及和所述交流进线开关柜相连接的AC/DC变换器;
所述光储一体变换器柜包括光储一体变换器、以及和所述光储一体变换器相连接的第一直流断路器;
所述直流配电单元柜包括互相连接的第二直流断路器、直流电流传感器、直流分压器和直流避雷器;
所述台区能量管理系统柜包括互相连接的台区能量管理单元、中央协调控制单元和显示器;
所述电池储能柜包括磷酸铁锂电池柜、以及和所述磷酸铁锂电池柜相连接的电池管理单元。
进一步地,所述AC/DC变换器柜、所述光储一体变换器柜和所述直流配电单元柜通过正负极直流母线铜排相连接。
进一步地,所述直流电流传感器和所述直流分压器的二次端子连接到所述直流配电单元柜内的电流电压端子排,所述电流电压端子排通过控制电缆连接到所述第二直流断路器。
进一步地,所述直流配电单元柜内的电流电压端子排与所述台区能量管理系统柜内的电流电压端子排之间通过低压控制电缆相连接。
进一步地,所述第二直流断路器、所述AC/DC变换器、所述光储一体变换器的遥信量端子连接到所述台区能量管理系统柜。
进一步地,所述光储一体变换柜与外接光伏相连接,所述AD/DC变换器柜与外部配电房相连接,所述直流配电单元柜与外部配电箱相连接。
进一步地,所述AD/DC变换器柜内的交流进线断路器通过交流低压线路与外部配电房相连接,所述直流配电单元柜通过低压直流线路与外部配电箱相连接。
进一步地,所述交直流联络舱还包括设备运行状态与环境感知单元,所述设备运行状态与环境感知单元包括智能网关、以及与所述智能网关通信连接的温湿度传感器、烟雾探测器、摄像机和温度传感器。
进一步地,所述智能网关通过RJ45端口连接到所述台区能量管理系统柜。
进一步地,所述交直流联络舱还包括微正压空调主机和七氟丙烷消防柜。
上述实用新型提供了一种用于台区互联的交直流联络舱。通过所述交直流联络舱,解决了分布式光伏高比例并网为公共配电网带来的电能质量、潮流分布、控制保护和和运行调度等一系列问题,并且有效缓解了互联台区重过载问题,提高了设备的标准化和可靠性,降低了系统运行风险。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的用于台区互联的交直流联络舱的结构示意图;
图2是本实用新型实施例提供的用于台区互联的交直流联络舱的平面布置图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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一部分实施例,而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1,本实用新型实施例提出的一种用于台区互联的交直流联络舱,包括:舱体100、以及在所述舱体100内部设置的AC/DC变换器柜1、光储一体变换器柜2、直流配电单元柜3、台区能量管理系统柜4和电池储能柜5,下面我们将对联络舱的各个部分以及各部分之间的连接关系进行一一描述。
本实施例中的交直流联络舱使用的舱体100是一种预制舱体,具有良好的密封性和隔音性,可以解决AC/DC变换器、光储一体变换器等电力电子设备在正常运行时产生的较大低频噪声对周围居民的滋扰。而在舱体100内部设置有AC/DC变换器柜1、光储一体变换器柜2、直流配电单元柜3、台区能量管理系统柜4和电池储能柜5来提供高可靠、高质量直流电源,以及提高分布式光伏发电的消纳能力。
其中,AC/DC变换器柜1包括交流进线开关柜11和与其相连接的AC/DC变换器12,主要实现外部交流电的引入以及AC/DC的转换;光储一体变换器柜2包括光储一体变换器21和与其相连接的第一直流断路器22,本实施例中将常用的储能变换器和光伏变换器进行集成,通过光储一体变换器21来光伏变换与储能的功能,减少了设备占地面积和布置难度;直流配电单元柜3则包括互相连接的第二直流断路器31、直流电流传感器32、直流分压器33和直流避雷器34,为了对系统进行电路保护,在光储一体变换器柜2和直流配电单元柜3中都设置了直流断路器,用于开断短路电流,以及遥控、过负荷保护、过电流保护、欠压保护和交流分量保护等多种保护功能,从而进一步提高了设备的安全性和可靠性。
台区能量管理系统柜4包括互相连接的台区能量管理单元41、中央协调单元42和显示器43,其功能主要是对接入的台区能量进行管理,包括对接入的AC/DC变换器柜1、光储一体变换器柜2、直流配电单元柜3的管理等,将台区光伏发电和电池储能进行集成,来促进光伏发电的就地消纳和双方共享,从而实现光储系统的能量平衡以及能量的有效利用。
电池储能柜5包括磷酸铁锂电池柜51以及其电池管理单元52,这种基于磷酸铁锂的储能系统可以集成在恒温、恒湿且抗震的预制舱体100内,舱体100可以为其提供良好的运行环境。
进一步地,本实施例中的交直流联络舱还设置了设备运行状态与环境感知单元6,该单元主要包括智能网关61、温湿度传感器62、烟雾探测器63、摄像机64以及温度传感器65,其中,采用的摄像机为网络高速球形摄像机且摄像机64还连接有网络硬盘录像机NVR,可以在交直流联络舱内部提供实时的监控且大容量的存储空间能够提高整个监控系统的续航能力,并且为了保证舱内的环境状态,本实施例中优选的使用了温湿度传感器62和无源无线的温度传感器65共同监控舱内的温度和湿度环境,也就是说,设备运行状态与环境感知单元6能够实时监测设备的运行状态和环境,及时发现运行异常,从而提高了运维效率。另外,交直流联络舱内还设置了微正压空调主机7和七氟丙烷消防柜8,在提供良好的舱内环境的同时,还兼顾了联络舱的消防安全。应当理解的是,本实施例中的各个柜体内部的组成单元可以理解为现有电力系统中常用的具有相关功能的设备,在此将不再对各个部分的功能进行详细描述。
请参阅图2,结合上述各个部分的结构关系,对本实施例中的交直流联络舱的安装布置进行描述,需要说明的是,本实施例中的AC/DC变换器柜1、光储一体变换器柜2和电池储能柜5等可以根据实际情况设置一个或者多个,为描述方便,本实施例仅以两个柜体为例,后续将不再重复说明。
在预制的舱体100内部并排安装两个AC/DC变换器柜1,分别为01P和02P,在02P的右侧依次安装两个光储一体变换器柜2即03P和04P,然后在04P的右侧依次安装直流配电单元柜3即05P和台区能量管理系统柜4即06P,并且将微正压空调主机7即07P也安装在06P的右侧,并且将AC/DC变换器柜01P和02P、光储一体变换器柜03P和04P、以及直流配电单元柜05P通过正负极直流母线铜排相连接。
在舱体100的对面侧安装两台电池储能柜5,并且在其右侧靠近另一侧舱体内壁处安装配置七氟丙烷消防柜8,其中电池储能柜5可以优选的使用200kWh的容量。
直流配电单元柜3内,将其直流电流传感器32和直流分压器33的二次端子接入柜内的电流电压端子排,并从电流电压端子排上通过控制电缆引接信号到第二直流断路器31,同时,将直流配电单元柜3内的电流电压端子排与台区能量管理系统柜4内的电流电压端子排通过低压控制电缆相连接。
将直流配电单元柜3内的第二直流断路器31、AC/DC变换器柜1内的AC/DC变换器12、以及光储一体变换器柜2内的光储一体变换器21的遥信量端子接入台区能量管理系统柜4。
设备运行状态与环境感知单元6安装在舱体100的中部,即台区能量管理系统柜4与电池储能柜5的之间,并且将温湿度传感器62、烟雾探测器63、摄像机64和无源无线温度传感器65通过通讯线接入智能网关61,而智能网关61则通过其上的RJ45端口使用网线接入台区能量管理系统柜4。
将电池储能柜5接入光储一体变换器柜03P,并且光储一体变换器柜04P与外部的光伏相连接,将两组公用配电房的交流低压线路接入AC/DC变换器柜1的交流进线断路器,并且从直流配电单元柜3引出低压直流线路接入外部的配电箱或者其他直流负荷,优选的,交流低压线路可以为AC0.4kV交流低压线路,低压直流线路可以为DC750V低压直流线路。需要说明的是,本实施例的交直流联络舱的直流输出电压等级可以为110V、220V、240V、336V、375V、400V、440V、600V和750V,以及其他1500V以下电压等级,根据实际情况可以灵活设置各个部分的相关参数。
根据上述的交直流联络舱的结构以及其实现的功能,可以很明显的看到,本实用新型支持交流电网、光伏和储能多种能源接入,为系统的供电可靠性提供了保障,直流母线电压采用DC750V高压输送,减少了线路损耗,提高了供电效率,并且通过直流连接“源网荷储”可以为用户建设良好的环境。
进一步地,共享台区储能可同时为互联台区提供支持,提高储能部分的设备利用率。为了进一步提高负荷低谷期间屋顶光伏出力的消纳水平,并且平滑光伏系统的出力,在内集成电池储能系统,其容量按光伏系统和充电桩接入需求综合配置;并且交直流联络舱内部设置多个直流输入、输出端口,可以通过直流母线将不同台区间的供配电系统组成直流微电网。通过优化组合电源的运行方式或调节各台区的功率共济,解决了分布式光伏高比例并网为公共配电网带来的电能质量、潮流分布、控制保护和和运行调度等一系列问题,如谐波污染、双向潮流、功率波动性,减轻公共配电网的负担,另一方面,利用直流母线实现台区互联,可缓解互联台区重过载问题,解决台区直流负荷(如充电桩、数据中心)接入困难的问题。
将主要电力设备集成在交直流联络舱内进行统一运维,解决了由于物资产权、运维管理权限等问题对设备安装、运维和安全防护造成影响。而这种小型化、紧凑化和模块化设计,大幅减少了设备占地面积,且交直流联络舱可整体在室外布置,解决了用户配电房空间有限,无法容纳所需设备和装置,以及在民用建筑内安装容量大容量储能系统带来的消防风险问题,并且预制舱良好的密封性和隔音性也解决了电力电子设备的低频噪声对居民的滋扰。
另外,交直流联络舱可以在工厂内整体设计、生产、安装和调试,解决了不同装置尺寸、接口和参数存在配合困难的问题,降低了工程造价,同时交直流联络舱还可以整体运输至现场,大幅减少现场施工和调试的时间和难度,从而大幅缩短工期和用户停电时间。大幅提高了设备的标准化程度,而且可以进行系统整体性能和可靠性测试,提高了设备整体可靠性,降低了系统运行风险。
综上,本实用新型实施例提出了一种用于台区互联的交直流联络舱,即在原两个台区的配电变压器的低压侧各引出一回线路,接入交直流联络舱,本交直流联络舱使用了预制舱体,且在舱体内部集成了AC/DC变换器、光储一体变换器、直流配电单元、光储一体换流器、台区能量管理系统以及微正压空调系统和柜式消防系统,以及集成了直流断路器进行电流保护,可以实现低压台区的快速互联,本实用新型在满足提供高可靠、高质量直流电源的同时,能够集成台区光伏发电和电池储能系统,极大地促进了光伏发电的就地消纳和双方共享,同时为直流负荷接入电网提供了便利条件,并提高了设备集成化程度和标准化程度,推动直流技术的广泛普及。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例直接相同或相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。需要说明的是,上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种优选实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型技术原理的前提下,还可以做出若干改进和替换,这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于台区互联的交直流联络舱,其特征在于,包括:
舱体、以及在所述舱体内部设置的AC/DC变换器柜、光储一体变换器柜、直流配电单元柜、台区能量管理系统柜和电池储能柜;
所述台区能量管理系统柜分别与所述AC/DC变换器柜、所述光储一体变换器柜和所述直流配电单元柜相连接,所述电池储能柜与所述光储一体变换器柜相连接;
所述AC/DC变换器柜包括交流进线开关柜、以及和所述交流进线开关柜相连接的AC/DC变换器;
所述光储一体变换器柜包括光储一体变换器、以及和所述光储一体变换器相连接的第一直流断路器;
所述直流配电单元柜包括互相连接的第二直流断路器、直流电流传感器、直流分压器和直流避雷器;
所述台区能量管理系统柜包括互相连接的台区能量管理单元、中央协调控制单元和显示器;
所述电池储能柜包括磷酸铁锂电池柜、以及和所述磷酸铁锂电池柜相连接的电池管理单元。
2.根据权利要求1所述的用于台区互联的交直流联络舱,其特征在于,所述AC/DC变换器柜、所述光储一体变换器柜和所述直流配电单元柜通过正负极直流母线铜排相连接。
3.根据权利要求1所述的用于台区互联的交直流联络舱,其特征在于,所述直流电流传感器和所述直流分压器的二次端子连接到所述直流配电单元柜内的电流电压端子排,所述电流电压端子排通过控制电缆连接到所述第二直流断路器。
4.根据权利要求3所述的用于台区互联的交直流联络舱,其特征在于,所述直流配电单元柜内的电流电压端子排与所述台区能量管理系统柜内的电流电压端子排之间通过低压控制电缆相连接。
5.根据权利要求1所述的用于台区互联的交直流联络舱,其特征在于,所述第二直流断路器、所述AC/DC变换器、所述光储一体变换器的遥信量端子连接到所述台区能量管理系统柜。
6.根据权利要求1所述的用于台区互联的交直流联络舱,其特征在于,所述光储一体变换柜与外接光伏相连接,所述AC/DC变换器柜与外部配电房相连接,所述直流配电单元柜与外部配电箱相连接。
7.根据权利要求6所述的用于台区互联的交直流联络舱,其特征在于,所述AC/DC变换器柜内的交流进线断路器通过交流低压线路与外部配电房相连接,所述直流配电单元柜通过低压直流线路与外部配电箱相连接。
8.根据权利要求1所述的用于台区互联的交直流联络舱,其特征在于,所述交直流联络舱还包括设备运行状态与环境感知单元,所述设备运行状态与环境感知单元包括智能网关、以及与所述智能网关通信连接的温湿度传感器、烟雾探测器、摄像机和温度传感器。
9.根据权利要求8所述的用于台区互联的交直流联络舱,其特征在于,所述智能网关通过RJ45端口连接到所述台区能量管理系统柜。
10.根据权利要求1所述的用于台区互联的交直流联络舱,其特征在于,所述交直流联络舱还包括微正压空调主机和七氟丙烷消防柜。
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