本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種分布式能源站電氣組網(wǎng)的方法及微電網(wǎng)、中型能源網(wǎng)絡。

背景技術(shù)：

微電網(wǎng)的能量管理研究處于電力電子技術(shù)領(lǐng)域的前沿課題，解決好能量管理問題是實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定運行和最優(yōu)運行的基礎。當前國內(nèi)外學者從微電網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、分布式能源模型、儲能系統(tǒng)、運行保護等多個領(lǐng)域進行了大量研究和討論。

現(xiàn)有技術(shù)基本圍繞多種能源形式組成的分布式能源結(jié)構(gòu)，進而形成集發(fā)電機組、光伏發(fā)電、風能發(fā)電及其它非電能源為一體的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，相當于綜合能源站，但現(xiàn)有技術(shù)的不足在于：各個分布式能源站間能源組網(wǎng)局限于多種非電能源的互聯(lián)，缺少電氣的互聯(lián)，各模塊只能進行孤網(wǎng)運行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種分布式能源站電氣組網(wǎng)的方法及微電網(wǎng)、中型能源網(wǎng)絡，用以使得分布式能源站間可以進行電氣連接，最終實現(xiàn)微電網(wǎng)的穩(wěn)定高效運行。

本發(fā)明實施例提供了一種分布式能源站電氣組網(wǎng)的方法，包括：

將設定范圍內(nèi)的至少兩個分布式能源站的電力系統(tǒng)分別構(gòu)建成一個電氣模塊；

利用電氣互聯(lián)技術(shù)將各個電氣模塊進行組網(wǎng)。

較佳地，所述電氣互聯(lián)技術(shù)包括通過高壓線路和電氣開關(guān)進行電氣連接。

較佳地，所述電氣開關(guān)為聯(lián)絡斷路器柜。

較佳地，利用電氣互聯(lián)技術(shù)將各個電氣模塊進行組網(wǎng)，具體包括：

在相鄰的兩個電氣模塊的高壓母線之間通過兩臺聯(lián)絡斷路器柜和高壓線路進行連接；

若所述相鄰的兩個電氣模塊中的任一電氣模塊采用雙回路電源，則在所述雙回路電源的雙回路母線之間通過一臺聯(lián)絡斷路器柜和高壓線路進行連接。

較佳地，所述電氣模塊包括以下任一裝置或者其組合：發(fā)電機組、儲能裝置、市電、逆功率保護裝置、電度雙向計量表、調(diào)度通訊模塊。其中，電度雙向計量表在兩個電氣模塊時需要兩塊：進線柜一塊，聯(lián)絡斷路器柜一塊；三個模塊形成環(huán)網(wǎng)時需要三塊：進線柜一塊，每個模塊兩側(cè)斷路器柜各一塊。

較佳地，在所述各個電氣模塊進行組網(wǎng)后，進一步包括：

每一個所述電氣模塊的發(fā)電機組和/或儲能裝置和/或市電可以為其余電氣模塊的負荷提供電源。

較佳地，在所述各個電氣模塊進行組網(wǎng)后，進一步包括：

所述各個電氣模塊之間發(fā)電機組的并網(wǎng)線路接入點互為備用，各個電氣模塊發(fā)電側(cè)和用戶側(cè)并網(wǎng)接入點互為備用，各個電氣模塊的逆功率保護裝置互為備用。

較佳地，在所述各個電氣模塊進行組網(wǎng)后，進一步包括：

所述各個電氣模塊的調(diào)度通訊模塊互為備用或相互通信。

較佳地，所述分布式能源站具備孤島運行條件。

本發(fā)明實施例提供了一種微電網(wǎng)，包括：設定范圍內(nèi)的至少兩個分布式能源站，所述至少兩個分布式能源站的電力系統(tǒng)模塊化后得到的各電氣模塊通過電氣互聯(lián)技術(shù)相連。

較佳地，所述各電氣模塊通過電氣互聯(lián)技術(shù)相連，具體為：所述各電氣模塊的高壓母線通過高壓線路和電氣開關(guān)相連。

較佳地，所述電氣開關(guān)為聯(lián)絡斷路器柜。

較佳地，所述各電氣模塊的高壓母線之間有兩臺聯(lián)絡斷路器柜，電氣模塊的雙回路母線之間有一臺聯(lián)絡斷路器柜。

本發(fā)明實施例提供了一種中型能源網(wǎng)絡，包括：設定范圍內(nèi)至少兩個所述的分布式能源站電力系統(tǒng)模塊，通過電氣互聯(lián)技術(shù)相連。具體的，設定范圍內(nèi)的至少包括兩個電氣模塊，微電網(wǎng)，至少兩個所述微電網(wǎng)通過電氣互聯(lián)技術(shù)相連。

本發(fā)明有益效果如下：在本發(fā)明實施例的方案中，將設定范圍內(nèi)的至少兩個分布式能源站的電力系統(tǒng)分別構(gòu)建成一個電氣模塊，然后利用電氣互聯(lián)技術(shù)將各個電氣模塊進行組網(wǎng)，三個以上模塊組成環(huán)網(wǎng)。采用本方案使得分布式能源站間可以進行電氣互聯(lián)。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例中分布式能源站電氣組網(wǎng)的方法實施流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中微電網(wǎng)電氣拓撲示意圖。

具體實施方式

發(fā)明人在發(fā)明過程中注意到：

分布式能源作為國家電網(wǎng)的有益補充和環(huán)保優(yōu)勢得到國家的有力支持和認同。對于燃氣冷熱電三聯(lián)供能源站目前并網(wǎng)不上網(wǎng)的大原則，能源站將光伏、地熱、海洋能等非電能集成并在能源站間網(wǎng)絡化已經(jīng)在實現(xiàn)，但缺乏能源站間電能的網(wǎng)絡化實踐。

現(xiàn)有技術(shù)的不足在于：能源微網(wǎng)內(nèi)各分布式能源站局限于多種非電能源的互聯(lián)，缺少電氣的互聯(lián)。

而且，分布式能源站項目即使細化分期，但作為新建城市綜合商圈、大的園區(qū)、數(shù)據(jù)中心等區(qū)域的供能系統(tǒng)，相對于用戶負荷的增加進程基本都是相對超前的，將會導致以下問題：

(1)單一的能源站發(fā)電機組、儲能裝置的容量短期(半年或一年左右)顯得偏大，甚至電負荷不能滿足發(fā)電機組的最低開機負荷條件，造成發(fā)電機組不能開機，以至于能源站以冷定電的工藝功能路線及發(fā)電機組電力并網(wǎng)接入的整體方案都會受到重大制約和影響；

(2)能源站項目交付初期，設備利用率低，投資回報率低；

(3)發(fā)電機組長期在50％以上的低負荷率運行，非經(jīng)濟運行，長期低效運行造成發(fā)電機組設備及配套余熱回收裝置壽命降低；

(4)能源站的用戶側(cè)及發(fā)電機側(cè)受限于1個并網(wǎng)接入點，同時能源站的發(fā)電機側(cè)僅有一個并網(wǎng)點，這三個點任一點故障后，發(fā)電機組不再能并網(wǎng)接入；并網(wǎng)可靠性不高。

基于此，本發(fā)明提出一種分布式能源站電氣組網(wǎng)的方案及根據(jù)該方案形成的微電網(wǎng)、中型能源網(wǎng)絡，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行說明。

圖1為分布式能源站電氣組網(wǎng)的方法實施流程示意圖，如圖所示，可以包括如下步驟：

步驟101、將設定范圍內(nèi)的至少兩個分布式能源站的電力系統(tǒng)分別構(gòu)建成一個電氣模塊；

步驟102、利用電氣互聯(lián)技術(shù)將各個電氣模塊進行組網(wǎng)。

對于步驟101的實施，設定范圍指的是各能源站間的最佳經(jīng)濟距離范圍，在實際應用中可以通過綜合測算以及規(guī)劃來確定。將設定范圍內(nèi)的至少兩個分布式能源站的電力系統(tǒng)進行電氣模塊化設計，分別構(gòu)建為一個電氣模塊。分布式能源站的選擇可以在建設前統(tǒng)一規(guī)劃或者建設后通過針對性研究進行再設計，以最終達到各方面綜合評估最佳。

實施中，所述電氣模塊包括以下任一裝置或者其組合：發(fā)電機組、儲能裝置、市電、逆功率保護裝置、電度雙向計量表、調(diào)度通訊模塊。其中，電度雙向計量表在兩個電氣模塊時需要兩塊：進線柜一塊，聯(lián)絡斷路器柜一塊；三個模塊形成環(huán)網(wǎng)時需要三塊：進線柜一塊，每個模塊兩側(cè)斷路器柜各一塊。

具體的，模塊化的每個分布式能源站配電室的高壓側(cè)由發(fā)電機組、發(fā)電機組并網(wǎng)柜、同期PT柜(電壓互感器柜)、儲能裝置、出線柜組成，加上逆功率保護裝置、電度雙向計量表、調(diào)度通訊模塊、用戶10KV配電系統(tǒng)構(gòu)成一個完整模塊。模塊中視線路距離可包括光纖差動保護裝置等裝置。

下面對上述模塊內(nèi)的各裝置進行介紹。

發(fā)電機組，將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的成套機械設備；

發(fā)電機組并網(wǎng)柜，當兩臺及以上發(fā)電機組聯(lián)合在一起向負荷供電時，或者當一臺或多臺發(fā)電機組聯(lián)合在一起向電網(wǎng)供電時，在分別加裝發(fā)電機并網(wǎng)柜后，系統(tǒng)才能達到聯(lián)合供電的要求；

同期PT柜，實現(xiàn)發(fā)電機組與電網(wǎng)同期并列運行的裝置；

儲能裝置，主要是蓄電池儲能，在市電谷電時儲能，在市電峰值或市電故障時可釋放存儲的電量；

出線柜，從母線分配電能的開關(guān)柜；

逆功率保護裝置，為實現(xiàn)發(fā)電機并網(wǎng)不上網(wǎng)的保護裝置，不向電網(wǎng)輸出功率。在發(fā)電機在50％負荷率運行時，始終有一部分負荷由并網(wǎng)接入系統(tǒng)的上端市電供電，這一數(shù)值設定為發(fā)電機組額定功率>5～10％，當市電供電負荷<這一設定數(shù)值時，逆功率保護裝置動作跳并網(wǎng)接入開關(guān)，發(fā)電機組解列；

電能雙向計量表，能夠計量發(fā)電機向上端所接入系統(tǒng)輸出的電量，也能在發(fā)電機不啟動時計量發(fā)電機所并網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)負荷消耗市電的電量；

光纖差動保護裝置，長度不超過10KM的短線路，采用光纖作為通道構(gòu)成光纖縱差動保護。

對于步驟102的實施，將各個電氣模塊通過電氣互聯(lián)技術(shù)組成一個含電氣互聯(lián)在內(nèi)的微電網(wǎng)，實現(xiàn)了微電網(wǎng)內(nèi)電能源的“互聯(lián)網(wǎng)+”。

實施中，所述電氣互聯(lián)技術(shù)包括通過高壓線路和電氣開關(guān)進行電氣連接。

具體的，各能源站通過同等級高壓線路和電氣開關(guān)將各個電氣模塊組成一個含電氣互聯(lián)在內(nèi)的中型能源網(wǎng)絡。

實施中，所述電氣開關(guān)為聯(lián)絡斷路器柜。

具體的，可以采用聯(lián)絡斷路器柜作為電氣開關(guān)，聯(lián)絡斷路器柜為起到聯(lián)絡作用的開關(guān)。聯(lián)絡柜又稱母聯(lián)柜，當兩路電源同時送電的時候聯(lián)絡柜則從中間斷開(兩路不同的電源，通常分裂運行，母聯(lián)禁止合閘)，當其中某一端電源因事故而停電或斷電的時候，聯(lián)絡柜則接通，以保障另一路電源下負荷用電，故障電源回路具備恢復通電條件時，則聯(lián)絡柜斷開。實際站內(nèi)、站間的高壓聯(lián)絡柜分合閘倒閘操作，均應通過調(diào)度進行。

實施中，利用電氣互聯(lián)技術(shù)將各個電氣模塊進行組網(wǎng)，具體包括：

在相鄰的兩個電氣模塊的高壓母線之間通過兩臺聯(lián)絡斷路器柜和高壓線路進行連接；

若所述相鄰的兩個電氣模塊中的任一電氣模塊采用雙回路電源，則在所述雙回路電源的雙回路母線之間通過一臺聯(lián)絡斷路器柜和高壓線路進行連接。

具體的，相鄰的兩個電氣模塊的高壓母線之間有兩臺聯(lián)絡斷路器柜，通過高壓線路進行連接，若電氣模塊采用雙回路電源，則在雙回路母線之間增加一臺聯(lián)絡斷路器柜，并通過高壓線路進行連接。采用雙回路電源的電氣模塊與采用單回路電源的電氣模塊之間的聯(lián)絡斷路器柜可以共用，不用增加。

下面具體介紹當設定范圍內(nèi)的分布式能源站組網(wǎng)后，各電力裝置通過組成的電氣互聯(lián)網(wǎng)可以互投互切、互為備用。

實施中，在所述各個電氣模塊進行組網(wǎng)后，還可以進一步包括：

每一個所述電氣模塊的發(fā)電機組和/或儲能裝置和/或市電可以為其余電氣模塊的負荷提供電源。

具體的，在能源站建設投運初期，能源站發(fā)電機組、儲能裝置、市電可一站帶動多站的電氣負荷，提高了投運發(fā)電機組的負荷率，同時避免了其它發(fā)電機組長期低效運行導致發(fā)電機組設備及配套余熱回收裝置壽命降低的問題。在能源站建設投運后期，發(fā)電機組、儲能裝置、市電可以互為備用，提高了各能源站的供電、供能可靠性。當多臺發(fā)電機組、多個儲能裝置、多路市電斷電了，只要還有一個能源站可以正常運行，就可以為已模塊化的電氣互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的其它任何一個能源站負荷提供電源。

實施中，在所述各個電氣模塊進行組網(wǎng)后，還可以進一步包括：

所述各個電氣模塊互聯(lián)互備，所述各個電氣模塊的發(fā)電側(cè)、用戶側(cè)并網(wǎng)接入點互為備用，所述各個電氣模塊的逆功率保護裝置等互為備用。

具體的，在能源站并網(wǎng)時，發(fā)電機組容量接近的情況下，電力并網(wǎng)接入點可以互為備用，不受用戶側(cè)并網(wǎng)接入點唯一及其產(chǎn)生故障后不能并網(wǎng)的制約。也即當用戶側(cè)并網(wǎng)接入點故障時，可以切換到另一能源站的電力并網(wǎng)接入點，再通過該用戶側(cè)并網(wǎng)接入點接入大電網(wǎng)。而此時能源站模塊高壓電氣系統(tǒng)之間是互聯(lián)互備。

通過設定調(diào)整，逆功率保護裝置可以互為備用，提高了設備利用率。

實施中，在所述各個電氣模塊進行組網(wǎng)后，進一步包括：

所述各個電氣模塊的調(diào)度通訊模塊互為備用或相互通信。

具體的，模塊化的各能源站的調(diào)度通訊模塊互為備用或相互通信，建立了更高更可靠的通訊、調(diào)度管理。

實施中，所述分布式能源站具備孤島運行條件前提。

具體的，上述各電力裝置通過組成的電氣互聯(lián)網(wǎng)可以互投互切、互為備用，可以在分布式能源站具備孤島運行條件前提下進行實施。

下面介紹根據(jù)上述分布式能源站電氣組網(wǎng)方法形成的微電網(wǎng)。

微電網(wǎng)包括：設定范圍內(nèi)的至少兩個分布式能源站，至少兩個分布式能源站的電力系統(tǒng)模塊化后得到的各電氣模塊通過電氣互聯(lián)技術(shù)相連。

具體的，設定范圍指的是各能源站間的最佳經(jīng)濟、技術(shù)距離范圍，在實際應用中需要經(jīng)過綜合測算以及規(guī)劃。模塊化設定范圍內(nèi)的至少兩個分布式能源站的電力系統(tǒng)，得到的各個電氣模塊通過電氣互聯(lián)技術(shù)相連，組成一個含電氣互聯(lián)在內(nèi)的微電網(wǎng)，實現(xiàn)了微電網(wǎng)內(nèi)電能源的“互聯(lián)網(wǎng)+”。

實施中，所述各電氣模塊通過電氣互聯(lián)技術(shù)相連，具體為：所述各電氣模塊的高壓母線通過高壓線路和電氣開關(guān)相連。

具體的，各電氣模塊的高壓母線可以通過高壓線路和電氣開關(guān)相連。

實施中，所述電氣開關(guān)為聯(lián)絡斷路器柜。

具體的，各電氣模塊的高壓母線可以通過高壓線路和聯(lián)絡斷路器柜相連，聯(lián)絡斷路器柜為起到聯(lián)絡作用的開關(guān)。

實施中，所述遠距離的各電氣模塊高壓母線兩側(cè)各有一臺聯(lián)絡斷路器柜，電氣模塊的雙回路母線之間有一臺聯(lián)絡斷路器柜。

具體的，各電氣模塊的高壓母線兩側(cè)各有一臺聯(lián)絡斷路器柜，通過高壓線路進行連接，若電氣模塊采用雙回路電源，則雙回路母線之間有一臺聯(lián)絡斷路器柜，通過高壓線路進行連接。

實施中，所述電氣模塊包括以下任一裝置或者其組合：發(fā)電機組、儲能裝置、市電、逆功率保護裝置、電度雙向計量表、調(diào)度通訊模塊，其中，電度雙向計量表在兩個電氣模塊時需要兩塊：進線柜一塊，聯(lián)絡斷路器柜一塊；三個模塊形成環(huán)網(wǎng)時需要三塊：進線柜一塊，每個模塊兩側(cè)斷路器柜各一塊。

關(guān)于電氣模塊的組成裝置，在上述分布式能源站電氣組網(wǎng)的方法中已經(jīng)說明，此處不再贅述。

為了更清楚地理解本發(fā)明，下面以具體實施例進行說明。

圖2為微電網(wǎng)電氣拓撲示意圖，如圖所示，至少4個電氣模塊組成微電網(wǎng)，每個電氣模塊包括：市電、用戶10Kv母線、用戶側(cè)接入柜、能源站10Kv母線、發(fā)電機組、儲能裝置、同期柜等，相鄰兩個電氣模塊的高壓母線之間通過同等級高壓線路和聯(lián)絡柜進行電氣連接，實現(xiàn)了能源站間電能的網(wǎng)絡化。在具體實施中，電氣模塊還可以包括逆功率保護裝置、雙向電能計量表等。逆功率保護裝置加裝在市電進線與用戶10Kv母線之間，雙向電能計量表加裝在用戶側(cè)接入柜及各模塊的聯(lián)絡柜內(nèi)。

每相鄰兩個電氣模塊之間可以增加新的電氣模塊，例如：3#能源站電氣模塊與4#能源站電氣模塊之間虛線部分可視附近(3公里左右)實際能源站數(shù)量增加新的電氣模塊。

在實際應用中，分布式能源站的選擇需要經(jīng)過綜合測算、規(guī)劃，確定最佳技術(shù)、經(jīng)濟距離范圍，避免高壓線路輸電損耗過多、高壓線路建設成本過高等問題。

相應的，本發(fā)明實施例中還提供了一種中型能源網(wǎng)絡，包括：設定范圍內(nèi)的至少兩個電氣模塊的微電網(wǎng)通過電氣互聯(lián)技術(shù)相連。

在微電網(wǎng)、中型能源網(wǎng)絡內(nèi)，可以實現(xiàn)電能的網(wǎng)絡化，各電力裝置還可以互投互切、互為備用，下面進行具體說明。

(1)在微電網(wǎng)建設投運初期，微電網(wǎng)內(nèi)一個能源站的發(fā)電機組、市電、儲能裝置可以帶動其余能源站的設備的運行，提高了投運發(fā)電機組的負荷率，同時避免了其它發(fā)電機組低負荷運行；

(2)在微電網(wǎng)建設投運后期，微電網(wǎng)內(nèi)能源站的發(fā)電機組、市電、儲能裝置可以互為備用，只要有一個能源站正常運行，便可為其余能源站的負荷提供電源，使得各能源站供電可靠性大大提高；

(3)在微電網(wǎng)內(nèi)各能源站發(fā)電機組容量接近的情況下，電力并網(wǎng)接入點可以互為備用，不受用戶側(cè)并網(wǎng)接入點唯一及其故障后不能并網(wǎng)的制約；如其中一個能源站用戶側(cè)并網(wǎng)接入點故障，直接切換到正常運行的另一個能源站用戶側(cè)并網(wǎng)接入點進行并網(wǎng)；

(4)在微電網(wǎng)內(nèi)各能源站的逆功率保護裝置可以互為備用，提高了設備利用率。

綜上所述，在本發(fā)明實施例的方案中，將設定范圍內(nèi)的至少兩個分布式能源站的電力系統(tǒng)分別構(gòu)建成一個電氣模塊；利用電氣互聯(lián)技術(shù)將各個電氣模塊進行組網(wǎng)，形成微電網(wǎng)、中型能源網(wǎng)絡。采用本方案使得分布式能源站間可以進行電氣連接，解決了微電網(wǎng)局限于多種能源的組合后僅僅是非電能源的互聯(lián)，缺少電氣的互聯(lián)的問題。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。