專利名稱：一種交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微型供電系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
微網(wǎng)是指由分布式發(fā)電裝置、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置和負荷組成的微型供電系統(tǒng)，微網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建逐漸成為滿足負荷增長需求、減少環(huán)境污染、提高能源綜合利用效率和供電可靠性的一種有效途徑。微網(wǎng)既可以與大型電網(wǎng)相連以并網(wǎng)模式運行，也可以以孤島模式運行，通常境況下兩種模式可以相互轉(zhuǎn)換，以保證系統(tǒng)供電的可靠性。在微網(wǎng)中，常常采用太陽能、風能、儲能等分布式能源發(fā)電作為電源，通過一條匯流母線進行分配電能。該結(jié)構(gòu)以結(jié)構(gòu)簡單，操作操作方便為優(yōu)勢，廣泛的存在于微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中。隨著微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)供電可靠性要求也在不斷的提高，現(xiàn)階段的微網(wǎng)結(jié)構(gòu)能在一定程度上解決此類問題，但對于更高可靠性要求的設(shè)備卻無法得到保證。公開號為CN102684215A的專利申請“風光儲微網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)運行的能量管理系統(tǒng)”提出了一種微網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括微網(wǎng)內(nèi)部系統(tǒng)及一條IOkV交流母線和一些常規(guī)負荷，微網(wǎng)內(nèi)部還包含一條380V交流母線、一套風力發(fā)電系統(tǒng)、一套光伏發(fā)電系統(tǒng)、一套電池儲能系統(tǒng)及適量的就地負荷。上述微網(wǎng)系統(tǒng)中，系統(tǒng)內(nèi)部的各類設(shè)備均作了一定的整合，集中連接到微網(wǎng)系統(tǒng)交流母線上，系統(tǒng)內(nèi)部就地負荷中無等級劃分，在電能供應(yīng)不足時，系統(tǒng)中各負荷被切斷的可能性是相同的。此外，如果微網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障，系統(tǒng)內(nèi)部負荷均無法保證供應(yīng),重要負荷也將會失去電能支撐。由此可見，目前，微網(wǎng)的結(jié)構(gòu)配置主要為單層結(jié)構(gòu)，微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)各負荷供電可靠性均一致，無法實現(xiàn)負荷分級供電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種提高系統(tǒng)內(nèi)所有負荷的供電可靠性，以及實現(xiàn)重要負荷的不間斷高可靠性供電的交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)。本發(fā)明提供一種交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)，包括光儲一體供電單元、三聯(lián)供供電單元和具備連鎖功能的高可靠性供電單元，其中，所述光儲一體供電單元和三聯(lián)供供電單元形成所述高可靠性供電單元的雙電源。所述光儲一體供電單元進一步包括直流供電系統(tǒng)、AC/DC變換裝置、第一交流負荷和交流微網(wǎng)母線，所述直流供電系統(tǒng)通過所述AC/DC變換裝置接入所述交流微網(wǎng)母線，所述第一交流負荷連接在所述交流微網(wǎng)母線上，由所述直流供電系統(tǒng)供電。所述直流供電系統(tǒng)進一步包括光伏裝置、儲能裝置、直流負荷和直流母線，所述光伏裝置和儲能裝置通過DC/DC變換裝置接入所述直流母線，所述直流負荷與所述直流母線連接，由所述光伏裝置和儲能裝置供電。所述三聯(lián)供供電單元進一步包括三聯(lián)供發(fā)電機組、第二交流負荷和三聯(lián)供交流母線，所述三聯(lián)供發(fā)電機組通過所述三聯(lián)供交流母線與所述第二交流負荷相連，向所述第二交流負荷供電。所述三聯(lián)供交流母線通過第一并網(wǎng)開關(guān)連接到第一母線，所述交流微網(wǎng)母線通過第二并網(wǎng)開關(guān)連接到第二母線，所述第一母線和所述第二母線通過母聯(lián)開關(guān)相連，所述第一母線作為所述第二母線的備自投設(shè)備，所述第二母線作為所述第一母線的備自投設(shè)備。所述高可靠性供電單元進一步包括高可靠性供電母線和重要負載，所述重要負載連接在所述高可靠性供電母線上，所述高可靠性供電母線通過互鎖式開關(guān)分別連接到所述第一母線和所述第二母線，當所述互鎖式開關(guān)接通所述第一母線時，所述高可靠性供電母線與所述第二母線斷開連接；當所述互鎖式開關(guān)接通所述第二母線時，所述高可靠性供電母線與所述第一母線斷開連接；正常工作時，所述高可靠性供電母線與所述第一母線和所述第二母線之一相連接，當檢測到母線失壓時，互鎖式開關(guān)切斷與失壓母線的連接而接通到未失壓的母線上，保證與所述高可靠性供電母線連接的所述重要負載的正常供電。所述第一母線和所述第二母線上連接有其他負載。所述其他負載包括蓄冰空調(diào)設(shè)備。本發(fā)明實施例提供的交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)，在保證現(xiàn)有供電結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行升級，結(jié)構(gòu)得到進一步強化，考慮了供電區(qū)域內(nèi)不同類型負荷需求及不同等級電負荷需求，可以提高系統(tǒng)內(nèi)所有負荷的供電可靠性，同時能實現(xiàn)微網(wǎng)內(nèi)重要負荷的不間斷高可靠性供電。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明提供的一種交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)的一個實施例的結(jié)構(gòu)框 圖2是本發(fā)明提供的一種交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)一個實施例的結(jié)構(gòu) 圖3是本發(fā)明提供的一種交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)一個實施例的重要負荷供電設(shè)計結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行描述。實施例一
圖1是本發(fā)明提供的一種交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)的一個實施例的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，本實施例構(gòu)造了一種交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)，包括以下結(jié)構(gòu)
D101、光儲一體供電單元。光儲一體供電單元包括直流供電系統(tǒng)、AC/DC變換裝置、第一交流負荷和交流微網(wǎng)母線。直流供電系統(tǒng)通過AC/DC變換裝置接入交流微網(wǎng)母線，第一交流負荷連接在交流微網(wǎng)母線上，由直流供電系統(tǒng)供電。直流供電系統(tǒng)包括光伏裝置、儲能裝置、直流負荷和直流母線，光伏裝置和儲能裝置通過DC/DC變換裝置接入直流母線，直流負荷與直流母線連接，由光伏裝置和儲能裝置供電。D102、三聯(lián)供供電單元。三聯(lián)供供電單元包括三聯(lián)供發(fā)電機組、第二交流負荷和三聯(lián)供交流母線，三聯(lián)供發(fā)電機組通過三聯(lián)供交流母線與第二交流負荷相連，向第二交流負荷供電。D103、高可靠性供電單元。高可靠性供電單元包括高可靠性供電母線和重要負載，與光儲一體供電單元和三聯(lián)供供電單元相連接，光儲一體供電單元和三聯(lián)供供電單元形成高可靠性供電單元的雙電源。 通過以上結(jié)構(gòu)，組成了交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)。實施例二
圖2是本發(fā)明提供的一種交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)一個實施例的結(jié)構(gòu)圖。本實施例詳細構(gòu)造了本發(fā)明提供的交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)。以400V母線為基礎(chǔ)，將各發(fā)電單元及用電單元通過一定的組合方式形成如圖2所示的交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)。其中，C區(qū)域為整個微網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，包含A區(qū)域三聯(lián)供供電單元和B區(qū)域光儲一體供電單元，負荷5為三級負荷由母線4供電；負荷1、負荷2為二級負荷由母線6和母線7供電；負荷3、負荷4為一級負荷，負荷3為直流負荷，由直流母線供電，負荷4由母線8供電；蓄冰空調(diào)為微網(wǎng)外其他負荷。微網(wǎng)區(qū)域A、B、C、D均可以單獨工作。本系統(tǒng)可以拆分成不同的供電模塊，整個系統(tǒng)C結(jié)構(gòu)由光儲一體供電單元B、三聯(lián)供供電單元A構(gòu)成，其中模塊B在變流器故障時，通過開斷相應(yīng)的開關(guān)，可以形成直流供電系統(tǒng)D模塊，各模塊有各自運行的基本情況。模塊B為光儲一體供電單元，由光伏裝置PV、儲能裝置Bat和直流負荷3組成，可獨立運行。其中光伏裝置PV、儲能裝置Bat通過DC/DC變換裝置接入直流母線，直流系統(tǒng)通過DC/AC變換裝置并入交流微網(wǎng)母線7。儲能裝置Bat、光伏裝置PV既可以為直流負荷供電，也可以為交流負荷供電。光儲一體供電單元通過并網(wǎng)開關(guān)PCC2與母線5相連。模塊A為三聯(lián)供供電單元，三聯(lián)供發(fā)電機組及交流負荷I通過開關(guān)接至母線6上，母線6通過并網(wǎng)開關(guān)PCCl連接至母線4上。孤網(wǎng)運行時，并網(wǎng)開關(guān)PCCl斷開，由三聯(lián)供發(fā)電機組向負荷供電；并網(wǎng)運行時，并網(wǎng)開關(guān)PCCl導(dǎo)通，電能通過母線4和母線6進行交換。本系統(tǒng)采用雙電源進線形式。母線4和母線5之間通過母聯(lián)開關(guān)6相連，起到備自投作用。正常運行時，開關(guān)6斷開。當市電一發(fā)生故障時，備自投開關(guān)自動閉合，母線4上的負荷由線路2轉(zhuǎn)供，當故障恢復(fù)后，開關(guān)6不允許自動恢復(fù)，需要手動恢復(fù)原來狀態(tài)；當市電二發(fā)生故障時，備自投開關(guān)自動閉合，母線5上負荷由線路I轉(zhuǎn)供，當故障恢復(fù)后，開關(guān)6不允許自動恢復(fù)，需要手動恢復(fù)原來狀態(tài)。正常模式分析
正常運行時，開關(guān)5、7、8、10、11、12-18以及并網(wǎng)開關(guān)PCC1、PCC2、閉合，開關(guān)6、9斷開。系統(tǒng)并網(wǎng)運行，等效于全部分布式電源和交流負荷接入一條微網(wǎng)母線。此時，三聯(lián)供發(fā)電機組和儲能裝置Bat都運行在恒功率模式，光儲一體供電單元向直流負荷供電的同時，也向包括蓄冰空調(diào)和其他母線上負荷在內(nèi)的交流負荷供電。故障模式分析 a.上級線路故障
當線路I發(fā)生故障時，母線4失電，同時三聯(lián)供發(fā)電機組內(nèi)部的接觸器斷開，其內(nèi)部保護檢測到機端電壓過低，執(zhí)行保護動作，三聯(lián)供發(fā)電機組進入熱備狀態(tài)。此時母線4所掛負荷處于無源狀態(tài)，備自投開關(guān)6閉合，將母線4與母線5聯(lián)通，由母線5向母線4的負荷提供電力，其中，只有在三聯(lián)供發(fā)電機組內(nèi)部接觸器打開的情況下，才允許備自投開關(guān)6閉合。當線路2發(fā)生故障時，母線5失電，此時母線5所掛負荷處于無源狀態(tài)，備自投開關(guān)6閉合，將母線5與母線4聯(lián)通，由母線4向母線5的負荷提供電力。b.母線故障
聯(lián)網(wǎng)運行時，如果母線4故障，開關(guān)5執(zhí)行保護動作，此時母線4失壓，三聯(lián)供發(fā)電機組檢測到母線4故障，按照預(yù)設(shè)邏輯切換為離網(wǎng)模式，獨立帶負荷運行。此時不允許開關(guān)6閉
八
口 o如果母線5故障，開關(guān)7執(zhí)行保護動作，此時母線5失壓，光儲一體供電單元檢測到母線4故障，按照預(yù)設(shè)邏輯切換為離網(wǎng)模式，獨立帶負荷運行。此時不允許開關(guān)6閉合。在各種故障狀態(tài)發(fā)生時，微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)負荷3和重要負荷負荷4均能得以供電保證。實施例三
圖3是本發(fā)明提供的一種交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)一個實施例的重要負荷供電設(shè)計結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，本實施例實現(xiàn)了微網(wǎng)中重要負荷的供電。為提高系統(tǒng)供電可靠性，可將部分負荷作為重要負荷對待，對其采用雙電源自動切換供電設(shè)計，本實施例中，負荷4為重要負荷。如圖3所示，開關(guān)9、開關(guān)10為負荷4的進線開關(guān)，兩開關(guān)采用機械連鎖設(shè)計，其動作邏輯為假設(shè)正常運行時候，設(shè)定母線5為主供電源，開關(guān)9打開，開關(guān)10閉合；當母線5電源故障時，檢測到母線失壓，則開關(guān)9閉合，同時開關(guān)10打開，所有負荷由母線4供電。如果重新檢測到母線5有壓，則開關(guān)10閉合，同時連鎖跳開開關(guān)9，恢復(fù)由母線5供電。同樣的，如果母線4為主供電源，則正常運行時，開關(guān)10打開，開關(guān)9閉合；當母線4電源故障時，檢測到母線失壓，則開關(guān)10閉合，同時開關(guān)9打開，所有負荷由母線5供電。如果重新檢測到母線4有壓，則開關(guān)9閉合，同時連鎖跳開開關(guān)10，恢復(fù)由母線4供電。本實施例的重要負荷供電設(shè)計結(jié)構(gòu)保證了重要負荷在正常供電母線故障情況下的電力供給。本發(fā)明實施例提供的交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)，在保證現(xiàn)有供電結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行升級，結(jié)構(gòu)得到進一步強化，考慮了供電區(qū)域內(nèi)不同類型負荷需求及不同等級電負荷需求，可以提高系統(tǒng)內(nèi)所有負荷的供電可靠性，同時能實現(xiàn)微網(wǎng)內(nèi)重要負荷的不間斷高可靠性供電。以上所揭露的僅為本發(fā)明較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，包括光儲一體供電單元、三聯(lián)供供電單元和具備連鎖功能的高可靠性供電單元，其中，所述光儲一體供電單元和三聯(lián)供供電單元形成所述高可靠性供電單元的雙電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述光儲一體供電單元進一步包括直流供電系統(tǒng)、AC/DC變換裝置、第一交流負荷和交流微網(wǎng)母線，所述直流供電系統(tǒng)通過所述AC/DC變換裝置接入所述交流微網(wǎng)母線，所述第一交流負荷連接在所述交流微網(wǎng)母線上，由所述直流供電系統(tǒng)供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述直流供電系統(tǒng)進一步包括光伏裝置、儲能裝置、直流負荷和直流母線，所述光伏裝置和儲能裝置通過DC/DC變換裝置接入所述直流母線，所述直流負荷與所述直流母線連接，由所述光伏裝置和儲能裝置供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述三聯(lián)供供電單元進一步包括三聯(lián)供發(fā)電機組、第二交流負荷和三聯(lián)供交流母線，所述三聯(lián)供發(fā)電機組通過所述三聯(lián)供交流母線與所述第二交流負荷相連，向所述第二交流負荷供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述三聯(lián)供交流母線通過第一并網(wǎng)開關(guān)連接到第一母線，所述交流微網(wǎng)母線通過第二并網(wǎng)開關(guān)連接到第二母線，所述第一母線和所述第二母線通過母聯(lián)開關(guān)相連，所述第一母線作為所述第二母線的備自投設(shè)備，所述第二母線作為所述第一母線的備自投設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述高可靠性供電單元進一步包括高可靠性供電母線和重要負載，所述重要負載連接在所述高可靠性供電母線上，所述高可靠性供電母線通過互鎖式開關(guān)分別連接到所述第一母線和所述第二母線，當所述互鎖式開關(guān)接通所述第一母線時，所述高可靠性供電母線與所述第二母線斷開連接；當所述互鎖式開關(guān)接通所述第二母線時，所述高可靠性供電母線與所述第一母線斷開連接；正常工作時，所述高可靠性供電母線與所述第一母線和所述第二母線之一相連接，當檢測到母線失壓時，互鎖式開關(guān)切斷與失壓母線的連接而接通到未失壓的母線上，保證與所述高可靠性供電母線連接的所述重要負載的正常供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一母線和所述第二母線上連接有其他負載。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述其他負載包括蓄冰空調(diào)設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種交直流混合微網(wǎng)系統(tǒng)，包括光儲一體供電單元、三聯(lián)供供電單元和具備連鎖功能的高可靠性供電單元，其中，光儲一體供電單元和三聯(lián)供供電單元形成高可靠性供電單元的雙電源，同時，光儲一體供電單元和三聯(lián)供供電單元彼此起備自投作用，為連接在母線上的負載提供電能。本發(fā)明提出的交直流混合微網(wǎng)結(jié)構(gòu)在保證現(xiàn)有供電結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行升級，結(jié)構(gòu)得到進一步強化，考慮了供電區(qū)域內(nèi)不同類型負荷需求及不同等級電負荷需求，可以提高系統(tǒng)內(nèi)所有負荷的供電可靠性，同時實現(xiàn)微網(wǎng)內(nèi)重要負荷的不間斷高可靠性供電。
文檔編號H02J3/38GK103001254SQ20121051179
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月4日
發(fā)明者段紹輝, 姚森敬, 汪偉 申請人:深圳供電局有限公司