基于分布式母線結(jié)構(gòu)的交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了基于分布式母線結(jié)構(gòu)的交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)，各子直流微電網(wǎng)、子交流微電網(wǎng)、分布式電源、儲能系統(tǒng)及分布式一級直流母線構(gòu)成交直流混合微電網(wǎng)。系統(tǒng)中子交流、直流微電網(wǎng)連接在一級直流母線二段中，其他各單元連接在一級直流母線一段中，兩段母線間通過雙向直流?直流變換器進(jìn)行功率交換，各輻射狀的子微電網(wǎng)通過變換器連接而構(gòu)成交直流混合微電網(wǎng)環(huán)狀供電區(qū)域，可以實現(xiàn)高低壓負(fù)荷的直接供電，各子微電網(wǎng)間、子微電網(wǎng)與微電網(wǎng)間、微電網(wǎng)與公共電網(wǎng)間的功率均可雙向流動，可以提高系統(tǒng)的供電可靠性、經(jīng)濟(jì)性和多樣性，實現(xiàn)可再生能源的高效利用。
【專利說明】
基于分布式母線結(jié)構(gòu)的交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)。尤其是涉及一種具有分布式的多級輻射狀母線且各子微電網(wǎng)間功率可以合理交換的交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科技的進(jìn)步，能源危機和環(huán)境問題越來越凸顯，并逐漸引起了國家與人們的重視和關(guān)注，盡快尋找可以廣泛應(yīng)用可再生能源的方法，以代替化石燃料的消耗，是人們可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。同時，隨著人們生活水平的提高，用電量逐年提升，導(dǎo)致電力系統(tǒng)呈現(xiàn)出用電負(fù)荷不斷增加、輸電容量逐漸增大的特點，而目前的大容量集中式發(fā)電、遠(yuǎn)距離高電壓傳輸?shù)幕ヂ?lián)大電網(wǎng)運營成本高、運行難度大、調(diào)節(jié)能力弱的問題日益凸顯，難以滿足用戶越來越高的安全性、可靠性、多樣性、靈活性供電需求。隨著新型電力電子技術(shù)的不斷成熟，基于風(fēng)、光、熱、儲等綠色能源的分布式發(fā)電技術(shù)蓬勃發(fā)展。分布式發(fā)電具有能源利用率高、環(huán)境污染小、供電靈活性強、投入成本低等優(yōu)點，開發(fā)利用高效經(jīng)濟(jì)的分布式發(fā)電技術(shù)是解決能源危機和環(huán)境問題的有效途徑。
[0003]以可再生能源為主的分布式電源具有明顯的間歇性、隨機性和波動性，當(dāng)大規(guī)模的分布式電源單機接入大電網(wǎng)，會對大電網(wǎng)造成很大的影響。因此，大電網(wǎng)常常對分布式電源作隔離處理，這樣就不能充分發(fā)揮分布式電源的優(yōu)勢，更不能高效的利用可在生能源。為了減緩大規(guī)模的分布式電源單機入網(wǎng)對大電網(wǎng)的沖擊，彌補電力系統(tǒng)對分布式電源廣泛滲透承載能力的不足，充分發(fā)揮分布式發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢，微電網(wǎng)的概念應(yīng)運而生。微電網(wǎng)是由分布式電源、負(fù)荷單元及儲能裝置按照特定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成的具備獨立管理、保護(hù)、控制能力的集約化新型電力網(wǎng)絡(luò)，是以新能源發(fā)電技術(shù)為支柱、低慣性電力電子裝置為主導(dǎo)的多約束、多狀態(tài)、多維度的自治電力系統(tǒng)。微電網(wǎng)有并網(wǎng)和孤島兩種運行模式，并且可以在兩種模式之間平滑無縫切換，一般通過單點接入主網(wǎng)，具有“即插即用”的靈活性和可控性，是未來智能電網(wǎng)的重要組成部分。當(dāng)微電網(wǎng)處于并網(wǎng)模式時，能實現(xiàn)公共電網(wǎng)、分布式電源與負(fù)荷的一體化協(xié)調(diào)運行和各種能源資源的梯級高效利用；當(dāng)大電網(wǎng)發(fā)生故障時，微電網(wǎng)通過解列控制進(jìn)入孤島模式，單獨向敏感負(fù)荷供電，充分滿足用戶對供電安全性、可靠性需求。
[0004]為了應(yīng)對分布式電源的利用在供電質(zhì)量、連續(xù)性、穩(wěn)定性等方面面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，高效可靠的儲能系統(tǒng)是以新能源為支柱、低慣性電力電子裝置為主導(dǎo)的微電網(wǎng)正常運行的保證。儲能系統(tǒng)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用如下:I)通過合理有序的儲能系統(tǒng)控制策略，彌補分布式電源隨機性、間歇性和不可控性缺陷，增強分布式電源的穩(wěn)定性與可調(diào)度性;2)在負(fù)荷低谷時充電，在負(fù)荷高峰時放電，作為微電網(wǎng)能量緩沖環(huán)節(jié)實現(xiàn)負(fù)荷的削峰填谷，提高微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性;3)基于儲能系統(tǒng)的快速響應(yīng)特性，減緩模式切換過渡的暫態(tài)沖擊，實現(xiàn)微電網(wǎng)無縫平滑切換，并為微電網(wǎng)的孤島運行提供電壓和頻率支撐;4)為微電網(wǎng)提供有功功率支撐或無功功率補償，平滑微電網(wǎng)電壓波動，改善微電網(wǎng)的電能質(zhì)量。
[0005]在分布式電源大規(guī)模并網(wǎng)、負(fù)荷水平不斷提高的需求下，微電網(wǎng)技術(shù)蓬勃發(fā)展，未來的智能電網(wǎng)將是新能源高度滲透、潮流雙向流動、具有極佳靈活性和交融性的交直流混合多微電網(wǎng)系統(tǒng)。交直流混合微電網(wǎng)既含有直流母線又含有交流母線，既可以直接向直流負(fù)荷供電又可以直接向交流負(fù)荷供電，解決了多次換流帶來的諸多問題，降低了電力變換帶來的能量損耗，具有更高的效率和靈活性，是未來最有潛力的配電網(wǎng)形式。其具有直流部分獨立運行、交流部分獨立運行、交直流部分協(xié)調(diào)運行三種運行模式，囊括了交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)的優(yōu)點，對交直流分布式電源皆有較好的兼容性。
[0006]目前的微電網(wǎng)處在起步階段，關(guān)于微電網(wǎng)的架構(gòu)類型相對較少，當(dāng)下經(jīng)常用的微電網(wǎng)架構(gòu)多為集中式單母線型，微電網(wǎng)中的供電形式較為單一，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性與穩(wěn)定性性對較差。對于集中式單母線的微電網(wǎng)，當(dāng)公共母線發(fā)生故障時，母線上所連接的設(shè)備需要通過斷開的方式來與故障分離，這樣就會導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差，且效率較低。同時，單一類型的儲能裝置已經(jīng)不能滿足微電網(wǎng)的發(fā)展要求，在微電網(wǎng)中混合儲能系統(tǒng)將逐步代替單一儲能裝置。未來的電網(wǎng)將是交流與直流混合、分布式電源高度滲透的電網(wǎng)，如果研究僅僅集中在直流微電網(wǎng)或交流微電網(wǎng)，那么微電網(wǎng)在實際配電網(wǎng)中的應(yīng)用效果將大打折扣。另外，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對于供電多樣性和可靠性的要求越來越高，需要有更多的供電形式與架構(gòu)出現(xiàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提出了基于分布式母線結(jié)構(gòu)的交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)，通過在系統(tǒng)中設(shè)置包括兩段一級直流母線的分布式母線架構(gòu)、輻射狀二級交直流母線、輻射狀三級直流母線，提高了系統(tǒng)的供電靈活性、多樣性和可靠性，同時利用子直流微電網(wǎng)間和子交流微電網(wǎng)間的功率雙向流動特點，提高了系統(tǒng)中各單元的互動性，利用混合儲能系統(tǒng)提高了微電網(wǎng)的供電質(zhì)量，從而實現(xiàn)可再生能源的高效梯級利用，緩解環(huán)境污染和能源危機的壓力。
[0008]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:包括公共電網(wǎng)單元、混合儲能單元、分布式電源單元、雙向直流-直流(DC-DC)變換器、子微電網(wǎng)單元、一級直流母線一段和一級直流母線二段，其中:所述的公共電網(wǎng)單元，公共電網(wǎng)連接一個變壓器，變壓器的另一側(cè)對應(yīng)連接一個雙向交流-直流(AC-DC)變換器，雙向交流-直流(AC-DC)變換器的另一側(cè)連接在一級直流母線一段上;所述的混合儲能單元，混合儲能系統(tǒng)連接一個初級雙向直流-直流(DC-DC)變換器，初級雙向直流-直流(DC-DC)變換器的另一側(cè)對應(yīng)連接在一級直流母線一段上;所述的分布式電源單元，包括燃料電池、光伏電池、微燃機和風(fēng)力發(fā)電機，其中燃料電池和光伏電池都各自通過一個直流-直流(DC-DC)變換器連接在一級直流母線一段上，微燃機和風(fēng)力發(fā)電機都各自通過一個交流-直流(AC-DC)變換器連接在一級直流母線一段上;所述的子微電網(wǎng)單元，包括子直流微電網(wǎng)、子交流微電網(wǎng)、雙向直流-直流(DC-DC)變換器和雙向交流-交流(AC-AC)變換器，其中各子直流微電網(wǎng)之間通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器連接，各子交流微電網(wǎng)之間通過雙向交流-交流(AC-AC)變換器連接，各子直流微電網(wǎng)和各子交流微電網(wǎng)同時連接在一級直流母線二段上，從而構(gòu)成環(huán)狀供電架構(gòu);所述的雙向直流-直流(DC-DC)變換器連接在一級直流母線一段和一級直流母線二段之間。
[0009 ]所述的混合儲能系統(tǒng)包括兩個次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器、蓄電池和超級電容，其中兩個次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器的一側(cè)分別對應(yīng)連接蓄電池和超級電容，另一側(cè)通過并聯(lián)方式連接初級雙向直流-直流(DC-DC)變換器。
[0010]所述的子直流微電網(wǎng)包括一個通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器連接在一級直流母線二段上的輻射狀二級直流母線、一個通過單向直流-直流(DC-DC)變換器連接在輻射狀二級直流母線上的輻射狀三級直流母線、通過直流-直流(DC-DC)變換器連接在輻射狀三級直流母線上的低壓直流負(fù)荷、通過直流-交流(DC-AC)變換器連接在輻射狀三級直流母線上的低壓交流負(fù)荷、蓄電池、光伏電池、燃料電池、通過直流-直流(DC-DC)變換器連接在輻射狀二級直流母線上的高壓直流負(fù)荷，其中，光伏電池和燃料電池分別通過直流-直流(DC-DC)變換器連接在輻射狀二級直流母線上，蓄電池通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器連接在輻射狀二級直流母線上。
[0011]所述的子交流微電網(wǎng)包括一個通過雙向直流-交流(DC-AC)變換器連接在一級直流母線二段上的輻射狀二級交流母線、蓄電池、風(fēng)力發(fā)電機、微燃機、通過交流-交流(AC-AC)變換器連接在輻射狀二級交流母線上的高壓交流負(fù)荷，其中，風(fēng)力發(fā)電機和微燃機分別通過交流-交流(AC-AC)變換器連接在輻射狀二級交流母線上，蓄電池通過雙向交流-直流(AC-DC)變換器連接在輻射狀二級交流母線上。
[0012]所述的雙向直流-直流(DC-DC)變換器連接在兩個子直流微電網(wǎng)的輻射狀二級直流母線之間，雙向交流-交流(AC-AC)變換器連接在兩個子交流微電網(wǎng)的輻射狀二級交流母線之間。
[0013]本實用新型提供了基于分布式母線結(jié)構(gòu)的交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)，其有益效果是:實現(xiàn)分布式電源的有序運行和可再生能源的高效梯級利用，緩解環(huán)境污染和能源危機的壓力；利用蓄電池和超級電容組成的混合儲能系統(tǒng)，平抑功率波動，提高供電質(zhì)量;混合儲能系統(tǒng)采取兩級控制器，增加功率的可調(diào)度性;利用子直流微電網(wǎng)間和子交流微電網(wǎng)間的功率雙向流動特點，提高了系統(tǒng)中各單元的互動性;設(shè)置包括兩段一級直流母線的分布式母線架構(gòu)、輻射狀二級交直流母線、輻射狀三級直流母線，提高了系統(tǒng)的供電靈活性、多樣性和可靠性，并通過各微電源與負(fù)荷的合理設(shè)置，提高能源的利用效率;通過分布式母線架構(gòu)的設(shè)置，提高供電可靠性和穩(wěn)定性，混合的子微電網(wǎng)單元通過特定的方式連接成多輻射狀母線的交直流混合微電網(wǎng)環(huán)狀供電區(qū)域，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
【附圖說明】
[0014]圖1為基于分布式母線結(jié)構(gòu)的交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為子直流微電網(wǎng)和子交流微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0016]圖3為混合儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為各子微電網(wǎng)間連接方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中
[0019]1:公共電網(wǎng)單元2:混合儲能單元
[0020]3:分布式電源單元4:雙向直流-直流變換器
[0021]5:子微電網(wǎng)單元6:—級直流母線一段
[0022]7:—級直流母線二段11:公共電網(wǎng)
[0023]12:變壓器13:雙向交流-直流變換器
[0024]21:混合儲能系統(tǒng)22:初級雙向直流-直流變換器
[0025]31:燃料電池32:光伏電池
[0026]33:微燃機34:風(fēng)力發(fā)電機
[0027]35:直流-直流變換器36:直流-直流變換器
[0028]37:交流-直流變換器38:交流-直流變換器
[0029]51:子直流微電網(wǎng)52:子交流微電網(wǎng)
[0030]53:雙向直流-直流變換器54:雙向交流-交流變換器
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本實用新型的基于分布式母線結(jié)構(gòu)的交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)作進(jìn)一步說明。
[0032]本實用新型的基于分布式母線結(jié)構(gòu)的交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)，通過分布式電源、混合儲能系統(tǒng)、分布式架構(gòu)的一級直流母線、輻射狀的二三級母線、子直流微電網(wǎng)及子交流微電網(wǎng)形成分布式母線結(jié)構(gòu)的交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)置有三級母線，包括分布式的一級直流母線、二級直流母線、二級交流母線和三級直流母線，分布式的一級直流母線包括兩段，兩者通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器連接，其電壓等級為500V，二級直流母線是電壓等級為380V的中壓直流母線，二級交流母線是電壓等級為220V的中壓交流母線，三級直流母線是電壓等級為48V的低壓直流母線。通過多級母線和分布式母線的設(shè)置，從而增加系統(tǒng)的功能多樣性，提高供電效率。一級直流母線一段上設(shè)置有公共電網(wǎng)單元、混合儲能單元、分布式電源單元，一級直流母線二段上設(shè)置有子直流微電網(wǎng)和子交流微電網(wǎng)，并通過特定的連接方式構(gòu)成環(huán)狀供電區(qū)域，其中:交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)可以通過與公共電網(wǎng)單元的通斷來控制并網(wǎng)或孤島運行狀態(tài);混合儲能單元可以通過充放電控制來平衡系統(tǒng)功率波動，從而維持直流母線電壓穩(wěn)定;分布式電源單元包括輸出交流電的微燃機和風(fēng)力發(fā)電機、輸出直流電的燃料電池和光伏電池，從而充分利用可再生能源;子直流微電網(wǎng)和子交流微電網(wǎng)連接在一級直流母線二段上，各子微電網(wǎng)同樣可以獨立控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)，提高供電穩(wěn)定性。二級直流母線和二級交流母線分別設(shè)置于子直流微電網(wǎng)和子交流微電網(wǎng)中，為了增加系統(tǒng)的供電效率，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，輸出直流電的光伏電池和燃料電池連接在二級直流母線上，輸出交流電的風(fēng)力發(fā)電機和微燃機連接在二級交流母線上，同時兩個母線上都設(shè)置有蓄電池，同時平抑功率波動。三級直流母線上連接有低壓交流負(fù)荷和低壓直流負(fù)荷。
[0033]如圖1所示的基于分布式母線結(jié)構(gòu)的交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)，包括公共電網(wǎng)單元
1、混合儲能單元2、分布式電源單元3、雙向直流-直流(DC-DC)變換器4、子微電網(wǎng)單元5、一級直流母線一段6和一級直流母線二段7，其中:所述的公共電網(wǎng)單元I，公共電網(wǎng)11連接一個變壓器12，變壓器12的另一側(cè)對應(yīng)連接一個雙向交流-直流(AC-DC)變換器13，雙向交流-直流(AC-DC)變換器13的另一側(cè)連接在一級直流母線一段6上;所述的混合儲能單元2，混合儲能系統(tǒng)21連接一個初級雙向直流-直流(DC-DC)變換器22，初級雙向直流-直流(DC-DC)變換器22的另一側(cè)對應(yīng)連接在一級直流母線一段6上;所述的分布式電源單元3，包括燃料電池31、光伏電池32、微燃機33和風(fēng)力發(fā)電機34，其中燃料電池31和光伏電池32都各自通過一個直流-直流(DC-DC)變換器35/36連接在一級直流母線一段6上，微燃機33和風(fēng)力發(fā)電機34都各自通過一個交流-直流(AC-DC)變換器37/38連接在一級直流母線一段6上;所述的子微電網(wǎng)單元5，包括子直流微電網(wǎng)51、子交流微電網(wǎng)52、雙向直流-直流(DC-DC)變換器53和雙向交流-交流(AC-AC)變換器54，其中各子直流微電網(wǎng)51之間通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器53連接，各子交流微電網(wǎng)52之間通過雙向交流-交流(AC-AC)變換器54連接，各子直流微電網(wǎng)51和各子交流微電網(wǎng)52同時連接在一級直流母線二段7上，從而構(gòu)成環(huán)狀供電架構(gòu)；所述的雙向直流-直流(DC-DC)變換器4連接在一級直流母線一段6和一級直流母線二段7之間。
[0034]公共電網(wǎng)單元1、混合儲能單元2和分布式電源單元3和交直流混合的子微電網(wǎng)單元5構(gòu)成交流直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)，交直流混合微電網(wǎng)有并網(wǎng)和孤島兩種運行狀態(tài)，并且可以在兩種模式之間平滑無縫切換，當(dāng)交直流混合微電網(wǎng)處于并網(wǎng)模式時，能實現(xiàn)公共電網(wǎng)單元1、分布式電源單元3與負(fù)荷的一體化協(xié)調(diào)運行和各種能源資源的梯級高效利用；當(dāng)公共電網(wǎng)單元I發(fā)生故障時，交直流混合微電網(wǎng)通過解列控制進(jìn)入孤島模式，單獨向負(fù)荷供電，充分滿足供電安全性、可靠性需求。交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)可以采用主從控制模式、對等控制模式或分層控制模式，以保證系統(tǒng)的功率平衡及各母線電壓的穩(wěn)定。雙向交流-直流(AC-DC)變換器13可以采用下垂控制、恒功率控制或恒壓/恒頻控制，其控制交直流混合微電網(wǎng)與公共電網(wǎng)11的功率交換?；旌蟽δ軉卧?采用能量密度大的蓄電池和功率密度大、循環(huán)壽命長的超級電容組合成的混合儲能形式，提高功率輸出能力，延長裝置的使用壽命。分布式電源單元3中的各微電源通過系統(tǒng)的調(diào)度要求及本地控制器的指令，確定控制策略并控制輸出功率。一級直流母線一段6和一級直流母線二段7之間通過雙向直流-直流(DC-DC)變換4器連接，兩部分可以進(jìn)行功率交換，而當(dāng)其中一部分出現(xiàn)故障后，另一部分仍然可以正常地連接在相應(yīng)的母線上運行。系統(tǒng)中的子直流微電網(wǎng)51、子交流微電網(wǎng)52的數(shù)量可以根據(jù)實際負(fù)荷情況確定。當(dāng)系統(tǒng)中任意一個子直流微電網(wǎng)51或子交流微電網(wǎng)52發(fā)生故障時，可以通過解列控制進(jìn)行隔離，保證其他負(fù)荷的安全供電，而當(dāng)系統(tǒng)中的其他部分發(fā)生故障時，子直流微電網(wǎng)51或子交流微電網(wǎng)52也可以通過解列控制進(jìn)入孤島運行狀態(tài)，從而保證系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)荷供電，這樣就提高了供電可靠性、安全性和靈活性。
[0035]如圖2所示的子直流微電網(wǎng)和子交流微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述的子直流微電網(wǎng)51包括一個通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器514連接在一級直流母線二段7上的輻射狀二級直流母線513、一個通過單向直流-直流(DC-DC)變換器512連接在輻射狀二級直流母線513上的輻射狀三級直流母線511、通過直流-直流(DC-DC)變換器5111連接在輻射狀三級直流母線511上的低壓直流負(fù)荷515、通過直流-交流(DC-AC)變換器5112連接在輻射狀三級直流母線511上的低壓交流負(fù)荷516、蓄電池517、光伏電池518、燃料電池519、通過直流-直流(DC-DC)變換器5116連接在輻射狀二級直流母線513上的高壓直流負(fù)荷5110，其中，光伏電池518和燃料電池519分別通過直流-直流(DC-DC)變換器5114/5115連接在輻射狀二級直流母線513上，蓄電池517通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器5113連接在輻射狀二級直流母線513 上。
[0036]所述的子交流微電網(wǎng)52包括一個通過雙向直流-交流(DC-AC)變換器522連接在一級直流母線二段7上的輻射狀二級交流母線521、蓄電池523、風(fēng)力發(fā)電機524、微燃機525、通過交流-交流(AC-AC)變換器5210連接在輻射狀二級交流母線521上的高壓交流負(fù)荷526，其中，風(fēng)力發(fā)電機524和微燃機525分別通過交流-交流(AC-AC)變換器528/529連接在輻射狀二級交流母線521上，蓄電池523通過雙向交流-直流(AC-DC)變換器527連接在輻射狀二級交流母線521上。
[0037]子直流微電網(wǎng)51和子交流微電網(wǎng)52的拓?fù)湫问绞禽椛錉畹?，而子直流微電網(wǎng)間和子交流微電網(wǎng)間均通過變換器連接，從而可以構(gòu)成環(huán)狀的交直流混合微電網(wǎng)供電區(qū)，這樣可以在提高供電可靠性的同時提高供電靈活性。多級輻射狀母線的設(shè)置，增加了供電靈活性，子直流微電網(wǎng)51可為低壓負(fù)荷直接供電，同時還可為高壓直流負(fù)荷5110供電，子交流微電網(wǎng)52可以為高壓交流負(fù)荷526供電。子微電網(wǎng)中的蓄電池可以平衡系統(tǒng)中的功率波動，維持直流母線的穩(wěn)定。子直流微電網(wǎng)51和子交流微電網(wǎng)5 2分別通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器514和雙向直流-交流(DC-AC)變換器522與其他單元發(fā)生功率交換，一級直流母線二段7與二級直流母線513、二級交流母線521間的功率流動是雙向的，各子微電網(wǎng)間、子微電網(wǎng)與交直流混合微電網(wǎng)間、交直流混合微電網(wǎng)與公共電網(wǎng)間的功率均可雙向流動，這樣大大增加了系統(tǒng)的交互性，提高了各單元間相互支撐的可靠性。
[0038]如圖3所示的混合儲能系統(tǒng)，次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器211和次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器212的一側(cè)分別對應(yīng)連接蓄電池213和超級電容214，另一側(cè)通過并聯(lián)方式連接初級雙向直流-直流(DC-DC)變換器22。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)功率波動時，蓄電池213吸收或釋放低頻功率，超級電容214吸收或釋放高頻功率，初級雙向直流-直流(DC-DC)變換器22控制混合儲能系統(tǒng)21的整體功率流動，而次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器211和次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器212則分別控制蓄電池213和超級電容214的功率流動，通過兩級控制器的設(shè)置，增加功率的可調(diào)度性。
[0039 ] 如圖4所示的各子微電網(wǎng)間連接方式，所述的雙向直流-直流(DC-DC)變換器53連接在兩個子直流微電網(wǎng)51的輻射狀狀二級直流母線513之間，雙向交流-交流(AC-AC)變換器54連接在兩個子交流微電網(wǎng)52的輻射狀二級交流母線521之間。各子直流微電網(wǎng)51及子交流微電網(wǎng)52可以通過集群的形式互聯(lián)和運行，各子微電網(wǎng)之間可以通過群功率調(diào)度與群協(xié)調(diào)控制來實現(xiàn)相互支撐控制。
【主權(quán)項】
1.基于分布式母線結(jié)構(gòu)的交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，包括公共電網(wǎng)單元(1)、混合儲能單元(2)、分布式電源單元(3)、雙向直流-直流(DC-DC)變換器(4)、子微電網(wǎng)單元(5)、一級直流母線一段(6)和一級直流母線二段(7)，其中: 所述的公共電網(wǎng)單元(I)，公共電網(wǎng)(11)連接一個變壓器(12)，變壓器(12)的另一側(cè)對應(yīng)連接一個雙向交流-直流(AC-DC)變換器(13)，雙向交流-直流(AC-DC)變換器(13)的另一側(cè)連接在一級直流母線一段(6)上； 所述的混合儲能單元(2)，混合儲能系統(tǒng)(21)連接一個初級雙向直流-直流(DC-DC)變換器(22)，初級雙向直流-直流(DC-DC)變換器(22)的另一側(cè)對應(yīng)連接在一級直流母線一段(6)上; 所述的分布式電源單元(3)，包括燃料電池(31)、光伏電池(32)、微燃機(33)和風(fēng)力發(fā)電機(34)，其中燃料電池(31)和光伏電池(32)都各自通過一個直流-直流(DC-DC)變換器(35/36)連接在一級直流母線一段(6)上，微燃機(33)和風(fēng)力發(fā)電機(34)都各自通過一個交流-直流(AC-DC)變換器(37/38)連接在一級直流母線一段(6)上； 所述的子微電網(wǎng)單元(5)，包括子直流微電網(wǎng)(51)、子交流微電網(wǎng)(52)、雙向直流-直流(DC-DC)變換器(53)和雙向交流-交流(AC-AC)變換器(54)，其中各子直流微電網(wǎng)(51)之間通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器(53)連接，各子交流微電網(wǎng)(52)之間通過雙向交流-交流(AC-AC)變換器(54)連接，各子直流微電網(wǎng)(51)和各子交流微電網(wǎng)(52)同時連接在一級直流母線二段(7)上，從而構(gòu)成環(huán)狀供電架構(gòu)； 所述的雙向直流-直流(DC-DC)變換器(4)連接在一級直流母線一段(6)和一級直流母線二段(7)之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分布式母線結(jié)構(gòu)的交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的混合儲能系統(tǒng)(21)包括次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器(211)、次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器(212)、蓄電池(213)和超級電容(214)，其中次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器(211)和次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器(212)的一側(cè)分別對應(yīng)連接蓄電池(213)和超級電容(214)，另一側(cè)通過并聯(lián)方式連接初級雙向直流-直流(DC-DC)變換器(22)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分布式母線結(jié)構(gòu)的交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的子直流微電網(wǎng)(51)包括一個通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器(514)連接在一級直流母線二段(7)上的輻射狀二級直流母線(513)、一個通過單向直流-直流(DC-DC)變換器(512)連接在輻射狀二級直流母線(513)上的輻射狀三級直流母線(511)、通過直流-直流(DC-DC)變換器(5111)連接在輻射狀三級直流母線(511)上的低壓直流負(fù)荷(515)、通過直流-交流(DC-AC)變換器(5112)連接在輻射狀三級直流母線(511)上的低壓交流負(fù)荷(516)、蓄電池(517)、光伏電池(518)、燃料電池(519)、通過直流-直流(DC-DC)變換器(5116)連接在輻射狀二級直流母線(513)上的高壓直流負(fù)荷(5110)，其中，光伏電池(518)和燃料電池(519)分別通過直流-直流(DC-DC)變換器(5114/5115)連接在輻射狀二級直流母線(513)上，蓄電池(517)通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器(5113)連接在輻射狀二級直流母線(513)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分布式母線結(jié)構(gòu)的交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的子交流微電網(wǎng)(52)包括一個通過雙向直流-交流(DC-AC)變換器(522)連接在一級直流母線二段(7)上的輻射狀二級交流母線(521)、蓄電池(523)、風(fēng)力發(fā)電機(524)、微燃機(525)、通過交流-交流(AC-AC)變換器(5210)連接在輻射狀二級交流母線(521)上的高壓交流負(fù)荷(526)，其中，風(fēng)力發(fā)電機(524)和微燃機(525)分別通過交流-交流(AC-AC)變換器(528/529)連接在輻射狀二級交流母線(521)上，蓄電池(523)通過雙向交流-直流(AC-DC)變換器(527)連接在輻射狀二級交流母線(521)上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分布式母線結(jié)構(gòu)的交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的雙向直流-直流(DC-DC)變換器(5 3)連接在兩個子直流微電網(wǎng)(51)的輻射狀二級直流母線(513)之間，雙向交流-交流(AC-AC)變換器(54)連接在兩個子交流微電網(wǎng)(52)的輻射狀二級交流母線(521)之間。
【文檔編號】H02J4/00GK205429765SQ201620194172
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月15日
【發(fā)明人】孟明, 陳世超, 張立娜
【申請人】華北電力大學(xué)（保定）