基于集中式環(huán)狀母線結(jié)構(gòu)的高可靠性微電網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了基于集中式環(huán)狀母線結(jié)構(gòu)的高可靠性微電網(wǎng)系統(tǒng)，包括公共電網(wǎng)單元、混合儲能單元、分布式電源單元、子微電網(wǎng)單元和環(huán)狀一級直流母線。系統(tǒng)各單元連接在環(huán)狀一級直流母線上，各單元通過對應(yīng)的變換器控制功率的交換，混合儲能系統(tǒng)可以平抑系統(tǒng)功率波動，維持直流母線的穩(wěn)定，子直流微電網(wǎng)中設(shè)置有380V的環(huán)狀二級直流母線和48V的環(huán)狀三級直流母線，子交流微電網(wǎng)中設(shè)置有220V的環(huán)狀二級交流母線，可以實現(xiàn)高低壓負荷的直接供電，各子微電網(wǎng)構(gòu)成多環(huán)狀母線的交直流混合的互動式微電網(wǎng)供電區(qū)域。本實用新型可以提高微電網(wǎng)系統(tǒng)的供電可靠性、經(jīng)濟性和多樣性，實現(xiàn)可再生能。
【專利說明】
基于集中式環(huán)狀母線結(jié)構(gòu)的高可靠性微電網(wǎng)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種新能源微電網(wǎng)系統(tǒng)。尤其是涉及一種包含混合儲能、環(huán)狀母線及子交直流微電網(wǎng)的高可靠性微電網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展與科技的進步，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、負荷單元及儲能裝置按照特定的拓撲結(jié)構(gòu)組成的具備獨立管理、保護、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)通過解列控制進入孤島模式，單獨向敏感負荷供電，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)在負荷低谷時充電，在負荷高峰時放電，作為微電網(wǎng)能量緩沖環(huán)節(jié)實現(xiàn)負荷的削峰填谷，提高微電網(wǎng)的經(jīng)濟性和可靠性;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]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)下常用的微電網(wǎng)多為輻射狀的母線結(jié)構(gòu)，微電網(wǎng)中的供電形式較為單一，導(dǎo)致經(jīng)濟性與穩(wěn)定性性對較差。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。另外，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，越來越多的設(shè)備開始被投入使用，人們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】
[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供基于集中式環(huán)狀母線結(jié)構(gòu)的高可靠性微電網(wǎng)系統(tǒng)，系統(tǒng)中各單元連接在環(huán)狀一級直流母線上，且在子微電網(wǎng)中設(shè)置包括環(huán)狀交流母線和環(huán)狀直流母線的多環(huán)狀母線，大大提高了微電網(wǎng)的供電多樣性和可靠性，通過混合儲能系統(tǒng)的平抑功率能力，提高供電質(zhì)量，利用設(shè)置的各雙向變換器，實現(xiàn)各單元間的功率交換，從而提高微電網(wǎng)各單元的互動性。
[0007]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、子微電網(wǎng)單元和環(huán)狀一級直流母線，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)連接一個第一雙向交流-直流(AC-DC)變換器，第一雙向交流-直流(AC-DC)變換器的另一側(cè)連接在環(huán)狀一級直流母線上;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)連接在環(huán)狀一級直流母線上;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第一直流-直流(DC-DC)變換器連接在環(huán)狀一級直流母線上，微燃機和風(fēng)力發(fā)電機都各自通過一個交流-直流(AC-DC)變換器連接在環(huán)狀一級直流母線上;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)、第一雙向直流-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)之間通過第一雙向直流-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)同時連接在環(huán)狀一級直流母線上，從而構(gòu)成環(huán)狀供電架構(gòu)。
[0008]所述的混合儲能系統(tǒng)包括第一次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器、第二次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器、蓄電池和超級電容，其中第一次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器和第二次級雙向直流-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。
[0009]所述的子直流微電網(wǎng)包括一個通過第二雙向直流-直流(DC-DC)變換器連接在環(huán)狀一級直流母線上的環(huán)狀二級直流母線、一個通過單向直流-直流(DC-DC)變換器連接在環(huán)狀二級直流母線上的環(huán)狀三級直流母線、通過第二直流-直流(DC-DC)變換器連接在環(huán)狀三級直流母線上的低壓直流負荷、通過直流-交流(DC-AC)變換器連接在環(huán)狀三級直流母線上的低壓交流負荷、蓄電池、光伏電池、燃料電池、通過第三直流-直流(DC-DC)變換器連接在環(huán)狀二級直流母線上的高壓直流負荷，其中，光伏電池和燃料電池分別通過第四直流-直流(DC-DC)變換器連接在環(huán)狀二級直流母線上，蓄電池通過第三雙向直流-直流(DC-DC)變換器連接在環(huán)狀二級直流母線上。
[0010]所述的子交流微電網(wǎng)包括一個通過雙向直流-交流(DC-AC)變換器連接在環(huán)狀一級直流母線上的環(huán)狀二級交流母線、蓄電池、風(fēng)力發(fā)電機、微燃機、通過第一交流-交流(AC-AC)變換器連接在環(huán)狀二級交流母線上的高壓交流負荷，其中，風(fēng)力發(fā)電機和微燃機分別通過第二交流-交流(AC-AC)變換器連接在環(huán)狀二級交流母線上，蓄電池通過第二雙向交流-直流(AC-DC)變換器連接在環(huán)狀二級交流母線上。
[0011]所述的第一雙向直流-直流(DC-DC)變換器連接在兩個子直流微電網(wǎng)的環(huán)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)的環(huán)狀二級交流母線之間。
[0012]本實用新型提供基于集中式環(huán)狀母線結(jié)構(gòu)的高可靠性微電網(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)和子交流微電網(wǎng)形成環(huán)形的微電網(wǎng)供電區(qū)域，各子微電網(wǎng)之間可以通過對應(yīng)的變換器進行功率交換，從而提高系統(tǒng)的互動性和靈活性;采取三級母線的連接方式，包括環(huán)狀一級直流母線、環(huán)狀二級直流母線、環(huán)狀二級交流母線和環(huán)狀三級直流母線，通過各微電源與負荷的合理設(shè)置，提高能源的利用效率;子微電網(wǎng)中均為環(huán)狀架構(gòu)，可以提高供電可靠性，混合的子微電網(wǎng)單元結(jié)合混合儲能單元、分布式電網(wǎng)單元，形成多環(huán)狀母線的交直流混合的互動式微電網(wǎng)供電區(qū)域，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性。
【附圖說明】
[0013]圖1為基于集中式環(huán)狀母線結(jié)構(gòu)的高可靠性微電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]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；
[0015]圖3為混合儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為各子微電網(wǎng)間連接方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中
[0018]1:公共電網(wǎng)單元2:混合儲能單元
[0019]3:分布式電源單元4:子微電網(wǎng)單元
[0020]5:環(huán)狀一級直流母線11:公共電網(wǎng)
[0021]12:變壓器13:第一雙向交流-直流變換器
[0022]21:混合儲能系統(tǒng)22:初級雙向直流-直流變換器
[0023]31:燃料電池32:光伏電池
[0024]33:微燃機34:風(fēng)力發(fā)電機
[0025]35:第一直流-直流變換器 36:第一直流-直流變換器
[0026]37:交流-直流變換器38:交流-直流變換器
[0027]41:子直流微電網(wǎng)42:子交流微電網(wǎng)
[0028]43:第一雙向直流-直流變換器44:雙向交流-交流變換器
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對本實用新型的基于集中式環(huán)狀母線結(jié)構(gòu)的高可靠性微電網(wǎng)系統(tǒng)作進一步說明。
[0030]本實用新型的基于集中式環(huán)狀母線結(jié)構(gòu)的高可靠性微電網(wǎng)系統(tǒng)，通過集中式的環(huán)狀直流母線、分布式電源、混合儲能系統(tǒng)、子直流微電網(wǎng)及子交流微電網(wǎng)形成多微電網(wǎng)互動的交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)置有三級母線，包括環(huán)狀一級直流母線、環(huán)狀二級直流母線、環(huán)狀二級交流母線和環(huán)狀三級直流母線，環(huán)狀一級直流母線是電壓等級為500V的高壓直流母線，環(huán)狀二級直流母線是電壓等級為380V的中壓直流母線，環(huán)狀二級交流母線是電壓等級為220V的中壓交流母線，環(huán)狀三級直流母線是電壓等級為48V的低壓直流母線，通過多級母線的設(shè)置，從而增加系統(tǒng)的功能多樣性，提高供電效率。環(huán)狀一級直流母線上設(shè)置有公共電網(wǎng)單元、混合儲能單元、分布式電源單元和子微電網(wǎng)單元，其中: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)連接在環(huán)狀一級直流母線上，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。環(huán)狀二級直流母線和環(huán)狀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)濟性，輸出直流電的光伏電池和燃料電池連接在環(huán)狀二級直流母線上，輸出交流電的風(fēng)力發(fā)電機和微燃機連接在環(huán)狀二級交流母線上，同時兩個母線上都設(shè)置有蓄電池，同時平抑功率波動。環(huán)狀三級直流母線上連接有低壓交流負荷和低壓直流負荷。
[0031]如圖1所示的基于集中式環(huán)狀母線結(jié)構(gòu)的高可靠性微電網(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、子微電網(wǎng)單元4和環(huán)狀一級直流母線5，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)連接一個第一雙向交流-直流(AC-DC)變換器13，第一雙向交流-直流(AC-DC)變換器13的另一側(cè)連接在環(huán)狀一級直流母線5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)連接在環(huán)狀一級直流母線5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都各自通過一個第一直流-直流(DC-DC)變換器35/36連接在環(huán)狀一級直流母線5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連接在環(huán)狀一級直流母線5上;所述的子微電網(wǎng)單元4，包括子直流微電網(wǎng)41、子交流微電網(wǎng)42、第一雙向直流-直流(DC-DC)變換器43和雙向交流-交流(AC-AC)變換器44，其中各子直流微電網(wǎng)41之間通過第一雙向直流-直流(DC-DC)變換器43連接，各子交流微電網(wǎng)42之間通過雙向交流-交流(AC-AC)變換器44連接，各子直流微電網(wǎng)41和各子交流微電網(wǎng)42同時連接在環(huán)狀一級直流母線5上，從而構(gòu)成環(huán)狀供電架構(gòu)。
[0032]公共電網(wǎng)單元1、混合儲能單元2和分布式電源單元3和子微電網(wǎng)單元4均通過特定的變換器連接在環(huán)狀一級直流母線上，分布式電源包括輸出交流電的微燃機33和風(fēng)力發(fā)電機34、輸出直流電的燃料電池31和光伏電池32，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電可以形成互補，從而提高供電可靠性，而當(dāng)光伏電池32和風(fēng)力發(fā)電機34的輸出功率不足時，微燃機33和燃料電池31可以增加功率輸出，以保證負荷供電。當(dāng)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，微電網(wǎng)通過解列控制進入孤島模式，單獨向負荷供電，充分滿足供電安全性、可靠性需求。混合儲能單元2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。當(dāng)系統(tǒng)的分布式電源輸出功率過大時，混合儲能系統(tǒng)21可以吸收多余功率，當(dāng)系統(tǒng)的分布式電源輸出功率過小時，混合儲能系統(tǒng)21可以彌補功率缺額，其中蓄電池213吸收或發(fā)出低頻功率，超級電容214吸收或發(fā)出高頻功率。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。系統(tǒng)中的子直流微電網(wǎng)41、子交流微電網(wǎng)42的數(shù)量可以根據(jù)實際負荷情況確定。當(dāng)系統(tǒng)中任意一個子直流微電網(wǎng)41或子交流微電網(wǎng)42發(fā)生故障時，可以通過解列控制進行隔離，保證其他負荷的安全供電，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)41或子交流微電網(wǎng)42也可以通過解列控制進入孤島運行狀態(tài)，從而保證系統(tǒng)內(nèi)的負荷供電，這樣就提高了供電可靠性、安全性和靈活性。
[0033]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)41包括一個通過第二雙向直流-直流(DC-DC)變換器414連接在環(huán)狀一級直流母線5上的環(huán)狀二級直流母線412、一個通過單向直流-直流(DC-DC)變換器413連接在環(huán)狀二級直流母線412上的環(huán)狀三級直流母線411、通過第二直流-直流(DC-DC)變換器4111連接在環(huán)狀三級直流母線411上的低壓直流負荷415、通過直流-交流(DC-AC)變換器4112連接在環(huán)狀三級直流母線411上的低壓交流負荷416、蓄電池417、光伏電池418、燃料電池419、通過第三直流-直流(DC-DC)變換器4116連接在環(huán)狀二級直流母線412上的高壓直流負荷4110，其中，光伏電池418和燃料電池419分別通過第四直流-直流(DC-DC)變換器4114/4115連接在環(huán)狀二級直流母線412上，蓄電池417通過第三雙向直流-直流(DC-DC)變換器4113連接在環(huán)狀二級直流母線412上。
[0034]所述的子交流微電網(wǎng)42包括一個通過雙向直流-交流(DC-AC)變換器421連接在環(huán)狀一級直流母線5上的環(huán)狀二級交流母線422、蓄電池423、風(fēng)力發(fā)電機424、微燃機425、通過第一交流-交流(AC-AC)變換器4210連接在環(huán)狀二級交流母線422上的高壓交流負荷426，其中，風(fēng)力發(fā)電機(424)和微燃機425分別通過第二交流-交流(AC-AC)變換器428/429連接在環(huán)狀二級交流母線422上，蓄電池423通過第二雙向交流-直流(AC-DC)變換器427連接在環(huán)狀二級交流母線422上。
[0035]一級直流母線為環(huán)狀的結(jié)構(gòu)，子直流微電網(wǎng)41和子交流微電網(wǎng)42的拓撲形式也是環(huán)狀的，同時各子直流微電網(wǎng)41間通過第一雙向直流-直流(DC-DC)變換器43連接，子交流微電網(wǎng)42間通過雙向交流-交流(AC-AC)變換器44連接，子直流微電網(wǎng)41和子交流微電網(wǎng)42分別連接在環(huán)狀一級直流母線5上，這樣各子微電網(wǎng)就構(gòu)成了交直流混合的微電網(wǎng)環(huán)形供電區(qū)域，這樣可以大大提高供電可靠性。多級環(huán)狀母線的設(shè)置，增加了供電靈活性，子直流微電網(wǎng)41和子交流微電網(wǎng)42均可為低壓負荷直接供電，同時還可分別為高壓直流負荷4110和高壓交流負荷426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)41和子交流微電網(wǎng)42分別通過第二雙向直流-直流(DC-DC)變換器414和雙向直流-交流(DC-AC)變換器421與其他單元發(fā)生功率交換，環(huán)狀一級直流母線5與二級直流母線412、二級交流母線422間的功率流動是雙向的，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，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。
[0036]如圖3所示的混合儲能系統(tǒng)，第一次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器211和第二次級雙向直流-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 ο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，而第一次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器211和第二次級雙向直流-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。
[0037]如圖4所示的各子微電網(wǎng)間連接方式，所述的第一雙向直流-直流(DC-DC)變換器43連接在兩個子直流微電網(wǎng)41的環(huán)狀二級直流母線412之間，雙向交流-交流(AC-AC)變換器44連接在兩個子交流微電網(wǎng)42的環(huán)狀二級交流母線422之間。各子直流微電網(wǎng)41及子交流微電網(wǎng)42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，多環(huán)狀的結(jié)構(gòu)也提高了供電的可靠性。
【主權(quán)項】
1.基于集中式環(huán)狀母線結(jié)構(gòu)的高可靠性微電網(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)、子微電網(wǎng)單元(4)和環(huán)狀一級直流母線(5)，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)連接一個第一雙向交流-直流(AC-DC)變換器(13)，第一雙向交流-直流(AC-DC)變換器(13)的另一側(cè)連接在環(huán)狀一級直流母線(5)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)連接在環(huán)狀一級直流母線(5)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)都各自通過一個第一直流-直流(DC-DC)變換器(35/36)連接在環(huán)狀一級直流母線(5)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)連接在環(huán)狀一級直流母線(5)上； 所述的子微電網(wǎng)單元(4)，包括子直流微電網(wǎng)(41)、子交流微電網(wǎng)(42)、第一雙向直流-直流(DC-DC)變換器(43)和雙向交流-交流(AC-AC)變換器(44)，其中各子直流微電網(wǎng)(41)之間通過第一雙向直流-直流(DC-DC)變換器(43)連接，各子交流微電網(wǎng)(42)之間通過雙向交流-交流(AC-AC)變換器(44)連接，各子直流微電網(wǎng)(41)和各子交流微電網(wǎng)(42)同時連接在環(huán)狀一級直流母線(5)上，從而構(gòu)成環(huán)狀供電架構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于集中式環(huán)狀母線結(jié)構(gòu)的高可靠性微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的混合儲能系統(tǒng)(21)包括第一次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器(211)、第二次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器(212)、蓄電池(213)和超級電容(214)，其中第一次級雙向直流-直流(DC-DC)變換器(211)和第二次級雙向直流-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所述的基于集中式環(huán)狀母線結(jié)構(gòu)的高可靠性微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的子直流微電網(wǎng)(41)包括一個通過第二雙向直流-直流(DC-DC)變換器(414)連接在環(huán)狀一級直流母線(5)上的環(huán)狀二級直流母線(412)、一個通過單向直流-直流(DC-DC)變換器(413)連接在環(huán)狀二級直流母線(412)上的環(huán)狀三級直流母線(411)、通過第二直流-直流(DC-DC)變換器(4111)連接在環(huán)狀三級直流母線(411)上的低壓直流負荷(415)、通過直流-交流(DC-AC)變換器(4112)連接在環(huán)狀三級直流母線(411)上的低壓交流負荷(416)、蓄電池(417)、光伏電池(418)、燃料電池(419)、通過第三直流-直流(DC-DC)變換器(4116)連接在環(huán)狀二級直流母線(412)上的高壓直流負荷(4110)，其中，光伏電池(418)和燃料電池(419)分別通過第四直流-直流(DC-DC)變換器(4114/4115)連接在環(huán)狀二級直流母線(412)上，蓄電池(417)通過第三雙向直流-直流(DC-DC)變換器(4113)連接在環(huán)狀二級直流母線(412)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于集中式環(huán)狀母線結(jié)構(gòu)的高可靠性微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的子交流微電網(wǎng)(42)包括一個通過雙向直流-交流(DC-AC)變換器(421)連接在環(huán)狀一級直流母線(5)上的環(huán)狀二級交流母線(422)、蓄電池(423)、風(fēng)力發(fā)電機(424)、微燃機(425)、通過第一交流-交流(AC-AC)變換器(4210)連接在環(huán)狀二級交流母線(422)上的高壓交流負荷(426)，其中，風(fēng)力發(fā)電機(424)和微燃機(425)分別通過第二交流-交流(AC-AC)變換器(428/429)連接在環(huán)狀二級交流母線(422)上，蓄電池(423)通過第二雙向交流-直流(AC-DC)變換器(427)連接在環(huán)狀二級交流母線(422)上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于集中式環(huán)狀母線結(jié)構(gòu)的高可靠性微電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一雙向直流-直流(DC-DC)變換器(43)連接在兩個子直流微電網(wǎng)(41)的環(huán)狀二級直流母線(412)之間，雙向交流-交流(AC-AC)變換器(44)連接在兩個子交流微電網(wǎng)(42)的環(huán)狀二級交流母線(422)之間。
【文檔編號】H02J7/34GK205489571SQ201620194171
【公開日】2016年8月17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）