直流微網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其包括：直流母線；發(fā)電系統(tǒng)，生成直流電并將該直流電加載至直流母線；用電系統(tǒng)，連接所述直流母線，所述用電系統(tǒng)包括儲(chǔ)能單元和負(fù)載；雙向AC/DC變換器，將所述直流母線連接至交流主網(wǎng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的直流微網(wǎng)系統(tǒng)為直流配電的應(yīng)用形式提供了一種有效的研究方法，是交流微網(wǎng)利用形式的有效補(bǔ)充；本發(fā)明的并網(wǎng)自平衡控制策略以最大限度地消納吸收可再生能源為控制目標(biāo)，同時(shí)使直流微網(wǎng)最大限度就地平衡，減少與主網(wǎng)的功率交換，可以使直流微網(wǎng)穩(wěn)定高效地運(yùn)行。
【專利說(shuō)明】直流微網(wǎng)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種直流微網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，在分布式電源接入技術(shù)不斷發(fā)展的趨勢(shì)下，多種分布式電源聯(lián)合起來(lái)以微電網(wǎng)的形式接入配電網(wǎng)的需求也在不斷增多。微電網(wǎng)可以解決分布式電源接入對(duì)于電網(wǎng)帶來(lái)的協(xié)調(diào)問(wèn)題，可以充分發(fā)揮分布式電源的節(jié)能、環(huán)保特性，挖掘分布式電源為電網(wǎng)和用戶帶來(lái)的價(jià)值與效益。
[0003]目前常見(jiàn)的利用方式是交流微網(wǎng)，但是高滲透率微網(wǎng)的復(fù)雜動(dòng)態(tài)行為可能會(huì)帶來(lái)很多問(wèn)題，包括交流微網(wǎng)與交流電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行、微網(wǎng)及含微網(wǎng)的配電系統(tǒng)存在的繼電保護(hù)、并網(wǎng)控制和分布式電源的協(xié)調(diào)控制；并且，很多新能源的發(fā)電都是以直流電方式發(fā)出，經(jīng)過(guò)AC-DC-AC的方式必然會(huì)存在能量的不必要損耗，針對(duì)目前傳統(tǒng)交流微網(wǎng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，有必要探索一種新型的直流微網(wǎng)系統(tǒng)以解決上述問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種直流微網(wǎng)系統(tǒng)。
[0005]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其包括:直流母線；發(fā)電系統(tǒng)，生成直流電并將該直流電加載至直流母線；用電系統(tǒng)，連接所述直流母線，所述用電系統(tǒng)包括儲(chǔ)能單元和負(fù)載；雙向AC/DC變換器，將所述直流母線連接至交流主網(wǎng)。
[0006]優(yōu)選的,所述發(fā)電系統(tǒng)包括模擬風(fēng)機(jī)和光伏電池板。
[0007]優(yōu)選的，所述發(fā)電系統(tǒng)包括連接于所述光伏電池板和直流母線之間的光伏DC/DC
變換器。
[0008]優(yōu)選的，所述儲(chǔ)能單元包括蓄電池，所述負(fù)載包括智能家居設(shè)備。
[0009]優(yōu)選的，所述儲(chǔ)能單元還包括連接所述蓄電池輸出端和直流母線之間的儲(chǔ)能雙向DC/DC變換器；所述負(fù)載包括連接所述負(fù)載和直流母線之間的負(fù)載DC/DC變換器。
[0010]優(yōu)選的，所述直流微網(wǎng)系統(tǒng)還包括連接于發(fā)電系統(tǒng)和直流母線之間的、連接于用電系統(tǒng)與直流母線的、連接于雙向AC/DC變換器與直流母線之間的直流斷路器組件。
[0011]優(yōu)選的，所述直流微網(wǎng)直流母線電壓范圍是380V?4V 優(yōu)選的，所述直流微網(wǎng)系統(tǒng)還包括控制器，所述控制器用于 檢測(cè)直流微網(wǎng)與交流電網(wǎng)的交換功率Pex ；
檢測(cè)儲(chǔ)能雙向DC/DC變換器運(yùn)行功率Pbat ；
在Pex>0時(shí)，判斷儲(chǔ)能雙向DC/DC變換器的狀態(tài)，Pbat>0代表儲(chǔ)能單元處于充電狀態(tài)，Pbat<0代表儲(chǔ)能單元處于放電狀態(tài)；
在Pex〈0時(shí)，判斷儲(chǔ)能雙向DC/DC變換器的狀態(tài)，Pbat>0代表儲(chǔ)能單元處于充電狀態(tài)，Pbat<0代表儲(chǔ)能單元處于放電狀態(tài)。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的直流微網(wǎng)系統(tǒng)為直流配電的應(yīng)用形式提供了一種有效的研究方法，是交流微網(wǎng)利用形式的有效補(bǔ)充；本發(fā)明的并網(wǎng)自平衡控制策略以最大限度地消納吸收可再生能源為控制目標(biāo)，同時(shí)使直流微網(wǎng)最大限度就地平衡，減少與主網(wǎng)的功率交換，可以使直流微網(wǎng)穩(wěn)定高效地運(yùn)行。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中直流微網(wǎng)系統(tǒng)的模塊圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的有關(guān)本發(fā)明的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]以下將結(jié)合附圖所示的各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施例并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施例所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0016]參圖1所不，本發(fā)明一實(shí)施例中，直流微網(wǎng)系統(tǒng)100,包括:直流母線10、發(fā)電系統(tǒng)、用電系統(tǒng)以及雙向AC/DC變換器40。
[0017]其中，所述直流10是指連接各個(gè)子系統(tǒng)的直流母排。
[0018]發(fā)電系統(tǒng)，用于生成直流電并將該直流電加載至直流母線10。
[0019]所述發(fā)電系統(tǒng)包括模擬風(fēng)機(jī)21和光伏電池板22。二者分別獲取風(fēng)能和太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能輸出。
[0020]所述模擬風(fēng)機(jī)21是指以直流電機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，永磁電機(jī)作為發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電模擬系統(tǒng)。
[0021]優(yōu)選的，所述發(fā)電系統(tǒng)包括連接于所述光伏電池板22和直流母線10之間的光伏DC/DC變換器23。
[0022]所述光伏DC/DC變換器23，其輸入側(cè)接至光伏電池匯流箱(未圖示)，輸出側(cè)經(jīng)直流斷路24器接至直流母線10，用于實(shí)現(xiàn)光伏電池板22的輸出最大功率跟蹤，提高太陽(yáng)能利用效率。
[0023]其中，用電系統(tǒng)，連接直流母線10，所述用電系統(tǒng)包括儲(chǔ)能單元31和負(fù)載32。優(yōu)選的，所述儲(chǔ)能單元31包括蓄電池，具體可為磷酸鐵鋰電池。所述負(fù)載32包括智能家居設(shè)備。
[0024]優(yōu)選的，所述儲(chǔ)能單元31還包括連接所述蓄電池輸出端和直流母線10之間的儲(chǔ)能雙向DC/DC變換器33 ;所述負(fù)載32包括連接所述負(fù)載和直流母線之間的負(fù)載DC/DC變換器34。
[0025]所述儲(chǔ)能雙向DC/DC變換器33，其一側(cè)接至磷酸鐵鋰電池輸出側(cè)，另一側(cè)通過(guò)斷路器50接至直流母線，該儲(chǔ)能雙向DC/DC變換器33為整個(gè)直流微網(wǎng)提供電壓支撐。
[0026]所述負(fù)載DC/DC變換器34，其一側(cè)通過(guò)斷路器50連接至直流母線，另一側(cè)接至智能家居系統(tǒng)，為智能家居提供電能。
[0027]所述智能家居，是以24V作為供電電源。[0028]所述雙向AC/DC變換器40，其一側(cè)通過(guò)斷路器接至直流母線10，另一側(cè)通過(guò)并網(wǎng)點(diǎn)開(kāi)關(guān)接至大電網(wǎng)，該雙向AC/DC變換器40為整個(gè)直流微網(wǎng)系統(tǒng)與外圍電網(wǎng)的連接起了很好的橋梁作用。
[0029]直流微網(wǎng)系統(tǒng)100還包括所述運(yùn)行控制器61，其作用是協(xié)調(diào)各個(gè)子系統(tǒng)的有效運(yùn)行，通過(guò)優(yōu)化控制策略，保證直流微網(wǎng)健康、安全、有效地運(yùn)行。
[0030]所述能量管理系統(tǒng)62，是由應(yīng)用功能、支撐平臺(tái)、操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)組成。
[0031]控制器61協(xié)調(diào)各個(gè)子系統(tǒng)的有效運(yùn)行，通過(guò)優(yōu)化控制策略，包括并網(wǎng)時(shí)制定并網(wǎng)運(yùn)行控制策略、離網(wǎng)時(shí)制定離網(wǎng)運(yùn)行控制策略以及并離網(wǎng)切換過(guò)程中制定并離網(wǎng)切換控制策略。所述控制器61由應(yīng)用功能、支撐平臺(tái)、操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)組成。應(yīng)用功能包括:微電網(wǎng)分析，電能量計(jì)費(fèi)、微電網(wǎng)調(diào)度管理、微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控SCADA、信息管理以及微電網(wǎng)電能質(zhì)量檢測(cè)與治理；支撐平臺(tái)包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)、圖形界面服務(wù)、通用報(bào)表服務(wù)、權(quán)限管理服務(wù)、通用告警服務(wù)、通用計(jì)算服務(wù)；操作系統(tǒng)包括:TRU64、AIX、Solaris、HP UX、Linux、Windows ;硬件平臺(tái)包括:ALPHA、IBM、SUN、PC。
[0032]所述直流微網(wǎng)直流母線電壓范圍是380V?4V。
[0033]本發(fā)明所提供的直流微網(wǎng)100通過(guò)控制器61來(lái)實(shí)現(xiàn)直流微網(wǎng)系統(tǒng)與交流主網(wǎng)并網(wǎng)后的自平衡控制，控制器61具體用于:
檢測(cè)儲(chǔ)能雙向DC/DC變換器33運(yùn)行功率、光伏DC/DC變換器23輸出功率、模擬風(fēng)機(jī)21輸出功率、雙向AC/DC變換器40運(yùn)行功率、負(fù)載DC/DC變換器34運(yùn)行功率；
判斷雙向AC/DC變換器40與交流電網(wǎng)側(cè)的交換功率Pex，Pex>0代表從電網(wǎng)吸收功率，Pex〈0代表向電網(wǎng)輸出功率；
若Pex>0 ;判斷儲(chǔ)能雙向DC/DC變換器33的狀態(tài)，Pbat>0代表儲(chǔ)能單元31處于充電狀態(tài)，Pbat<0代表儲(chǔ)能單元31處于放電狀態(tài)；
(1)若Pbat>0，儲(chǔ)能單元31處于充電狀態(tài)，則判斷減少儲(chǔ)能單元31充電是否滿足要求，即判斷Pbat是否大于Pex ；
i)若Pbat>Pex，則判斷儲(chǔ)能單元31是否能進(jìn)行充電，即蓄電池的SOC是否滿足充電條件，若能進(jìn)行充電，則向儲(chǔ)能單元31下達(dá)充電指令Pbat=Pbat- Pex,若儲(chǔ)能單元31不能進(jìn)行充電，則向儲(chǔ)能單元31下達(dá)待機(jī)指令；
ii)若Pbat〈Pex,則判斷儲(chǔ)能單元31是否能進(jìn)行放電，即判斷儲(chǔ)能單元31S0C是否滿足放電條件，若能進(jìn)行放電，則判斷儲(chǔ)能單元31進(jìn)行放電是否能滿足調(diào)節(jié)需求，若儲(chǔ)能單元31放電能滿足調(diào)節(jié)要求,則向儲(chǔ)能單元31下達(dá)放電指令Pbat=Pex- Pbat,若儲(chǔ)能單元31放電不能滿足調(diào)節(jié)需求,則向儲(chǔ)能單元31下達(dá)放電指令Pbat=Pdischargemax,其中Pdischargemax是儲(chǔ)能單元31最大的放電功率；若儲(chǔ)能單元31不能進(jìn)行放電,則向儲(chǔ)能單元31下達(dá)待機(jī)指令；
(2)若Pbat〈O,儲(chǔ)能單元31處于放電狀態(tài),則判斷儲(chǔ)能單元31能否放電；
i)若儲(chǔ)能單元31能進(jìn)行放電，則判斷增加儲(chǔ)能單元31放電功率是否滿足調(diào)節(jié)要求，SP判斷Pex- Pbat是否小于Pdischargemax,若滿足調(diào)節(jié)要求,則向儲(chǔ)能單元31下達(dá)放電指令Pbat=Pex- Pbat,不滿足調(diào)節(jié)要求則向儲(chǔ)能單元31下達(dá)放電指令Pbat=Pdischargemax ；
ii)若儲(chǔ)能單元31不能進(jìn)行放電,則向儲(chǔ)能單元31下達(dá)待機(jī)指令；
若Pex〈0 ;判斷儲(chǔ)能雙向DC/DC變換器33的狀態(tài)，Pbat>0代表儲(chǔ)能單元31處于充電狀態(tài)，Pbat<0代表儲(chǔ)能單元31處于放電狀態(tài)；
(1)若Pbat>0，儲(chǔ)能單元31處于充電狀態(tài)，則判斷儲(chǔ)能單元31能否進(jìn)行充電，即判斷儲(chǔ)能單元31SOC是夠滿足充電條件；
i)若儲(chǔ)能單元31能進(jìn)行充電，則判斷增加儲(chǔ)能單元31充電功率是否滿足調(diào)節(jié)需求，即判斷Pbat- Pex是否小于Pchargemax,若滿足調(diào)節(jié)需求,貝U向儲(chǔ)能單元31下達(dá)充電指令Pbat=Pbat- Pex,不滿足調(diào)節(jié)要求則向儲(chǔ)能單元31下達(dá)充電指令Pbat=Pchargemax,其中Pchargemax是儲(chǔ)能單元31最大的充電功率；
ii)若儲(chǔ)能單元31不能進(jìn)行充電,則向儲(chǔ)能單元31下達(dá)待機(jī)指令；
(2)若Pbat〈0，儲(chǔ)能單元31處于放電狀態(tài)，則判斷減少儲(chǔ)能單元31充電是否滿足要求，即判斷Pbat是否小于Pex ；
i)若Pbat〈Pex，則判斷儲(chǔ)能單元31是否能進(jìn)行放電，即儲(chǔ)能單元31SOC是夠滿足放電條件，若能進(jìn)行放電，貝1J向儲(chǔ)能單元31下達(dá)放電指令Pbat=Pbat- Pex,若儲(chǔ)能單元31不能進(jìn)行放電，則向儲(chǔ)能單元31下達(dá)待機(jī)指令；
ii)若Pbat>Pex，則判斷儲(chǔ)能單元31是否能進(jìn)行充電，即判斷儲(chǔ)能單元31SOC是夠滿足充電條件，若能進(jìn)行充電，則判斷儲(chǔ)能單元31進(jìn)行充電是否能滿足調(diào)節(jié)需求，若儲(chǔ)能單元31充電能滿足要求,則向儲(chǔ)能單元31下達(dá)充電指令Pbat=_(Pex+Pbat),若儲(chǔ)能單元31充電不能滿足調(diào)節(jié)要求，則向儲(chǔ)能單元31下達(dá)充電指令Pbat=Pchargemax ;若儲(chǔ)能單元31不能進(jìn)行放電，則向儲(chǔ)能單元31下達(dá)待機(jī)指令。
[0034]本發(fā)明的一種直流微網(wǎng)系統(tǒng)為直流配電的應(yīng)用形式提供了一種有效的研究方法，是交流微網(wǎng)利用形式的有效補(bǔ)充；本發(fā)明的并網(wǎng)自平衡控制策略以最大限度地消納吸收可再生能源為控制目標(biāo)，同時(shí)使直流微網(wǎng)最大限度就地平衡，減少與主網(wǎng)的功率交換，可以使直流微網(wǎng)穩(wěn)定高效地運(yùn)行。
[0035]應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
[0036]上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說(shuō)明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述直流微網(wǎng)系統(tǒng)包括: 直流母線； 發(fā)電系統(tǒng)，生成直流電并將該直流電加載至直流母線； 用電系統(tǒng)，連接所述直流母線，所述用電系統(tǒng)包括儲(chǔ)能單元和負(fù)載； 雙向AC/DC變換器，將所述直流母線連接至交流主網(wǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電系統(tǒng)包括模擬風(fēng)機(jī)和光伏電池板。
3.如權(quán)利要求2所述的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電系統(tǒng)包括連接于所述光伏電池板和直流母線之間的光伏DC/DC變換器。
4.如權(quán)利要求1所述的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)能單元包括蓄電池，所述負(fù)載包括智能家居設(shè)備。
5.如權(quán)利要求4所述的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)能單元還包括連接所述蓄電池輸出端和直流母線之間的儲(chǔ)能雙向DC/DC變換器；所述負(fù)載包括連接所述負(fù)載和直流母線之間的負(fù)載DC/DC變換器。
6.如權(quán)利要求1所述的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述直流微網(wǎng)系統(tǒng)還包括連接于發(fā)電系統(tǒng)和直流母線之間的、連接于用電系統(tǒng)與直流母線的、連接于雙向AC/DC變換器與直流母線之間的直流斷路器組件。
7.如權(quán)利要求1所述的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述直流微網(wǎng)直流母線電壓范圍是380疒4V。
8.如權(quán)利要求1所述的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述直流微網(wǎng)系統(tǒng)還包括控制器，所述控制器用于 檢測(cè)直流微網(wǎng)與交流電網(wǎng)的交換功率Pex ； 檢測(cè)儲(chǔ)能雙向DC/DC變換器運(yùn)行功率Pbat ； 在Pex>0時(shí)，判斷儲(chǔ)能雙向DC/DC變換器的狀態(tài)，Pbat>0代表儲(chǔ)能單元處于充電狀態(tài)，Pbat<0代表儲(chǔ)能單元處于放電狀態(tài)； 在Pex〈0時(shí)，判斷儲(chǔ)能雙向DC/DC變換器的狀態(tài)，Pbat>0代表儲(chǔ)能單元處于充電狀態(tài)，Pbat<0代表儲(chǔ)能單元處于放電狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK104022527SQ201410208843
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】趙仰東, 趙景濤, 王前雙, 張強(qiáng), 周強(qiáng), 唐斐, 陳娜, 張迎, 金雪 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)電南瑞科技股份有限公司, 國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司