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专利:基于多端口直流变电站的直流微电网系统

作者:中国储能网新闻中心  来源:北极星电力网  发布时间:2016-9-26 21:01:35

中国储能网讯:今天为您介绍一种基于多端口直流变电站的直流微电网系统,该发明专利由上海电机学院申请。

一种基于多端口直流变电站的直流微电网系统,其特征在于:该系统包括区域型直流微电网模块以及多个直流微电网单元1-n,该区域型直流微电网模块由分布式能源发电、储能、负载通过多端口直流变电站组成,多个直流微电网单元1-n通过该区域型直流微电网模块的多端口直流变电站实现互联。

发明技术背景及技术实现:

随着环境污染及能源危机等问题的突出,清洁能源和可再生能源将成为未来主要 能量供应来源。由于分布式能源大部分是以直流的形式发电且发电过程具有交大的波动 性,因此,需采用新型的电网结构与相关的技术设备来更好的适应分布式新能源的接入并 满足电力系统的稳定性、灵活性及可靠性等要求。相对于交流网来讲,直流微网能够满足新 能源接入并具有线路成本低、输电能力强、控制简单、转化效率高等特点。因此,直流输电技术与直流微电网技术在国内外引起来广泛的研究并取得了一定的研究成果。

目前,有学者研究了基于海上风电的直流变电站及其主从控制策略,但这些变电 站及其主从控制策略存在能源结构单一,不能实现能源的合理利用的缺点;有学者针对直 流微电网研究了双输入变换器的结构及工作原理,但没有分析其在实际中的应用;也有学 者研究了单个的直流微电网的控制策略,但不能实现多电压等级直流微电网的互联。此外, 通过采用多个直流变换器来实现多个电压等级的直流微电网互联存在控制复杂、成本高等缺点。

为克服上述现有技术存在的不足,本发明之目的在于提供一种基于多端口直流变 电站的直流微电网系统,其可最大限度的消纳分布式能源发电,并通过对能量的协调控制 实现能源的合理利用。

本发明之另一目的在于提供一种基于多端口直流变电站的直流微电网系统,其具 有故障隔离的优点,可在节约成本的基础上实现直流微电网多电压等级的互联。

为达上述及其它目的,本发明提出一种基于多端口直流变电站的直流微电网系 统,该系统包括区域型直流微电网模块以及多个直流微电网单元1-n,该区域型直流微电网 模块由分布式能源发电、储能、负载通过多端口直流变电站组成,多个直流微电网单元1-n 通过该区域型直流微电网模块的多端口直流变电站实现互联。

进一步地,该区域型直流微电网模块包括:

若干直流变换器,每个直流变换器均具有输入端口与输出端口,各直流变换器并 联连接至直流母线,每个直流微电网单元连接一直流变换器;

分布式能源发电模组,通过直流变换器接入直流母线电压;

储能单元,通过直流变换器接入直流母线;

直流负载,通过直流变换器接入直流母线。

进一步地,该分布式能源发电模组包括光伏发电及风力发电。

进一步地,该光伏发电经过一直流变换器接入直流母线电压,该风力发电经不控整流后通过一直流变换器接入直流母线。

进一步地,各直流变换器与直流母线之间还包括保护装置以实现故障保护。

进一步地,该保护装置采用隔离开关与直流断路器相配合的方式。

进一步地,该保护装置包括隔离开关与直流断路器,该直流断路器包括检测装置、 主开关、控制单元以及辅助开关电路,该隔离开关一端连接直流变换器,另一端连接该检测 装置,该检测装置连接该控制单元、主开关与辅助电路开关,该控制单元与该辅助开关电路 连接,并控制该主开关,当该检测装置检测到发生过载或短路情况时发出信号,通过该控制单元将该直流断路器关断。

进一步地,各直流变换器采用具有升压、降压功能的Buck/Boost变换器。

进一步地,该储能单元采用超级电容实现。

进一步地,各直流微电网单元为不同电压等级的直流微电网单元。

与现有技术相比,本发明一种基于多端口直流变电站的直流微电网系统通过对直 流变换器端口数的扩展实现了一种基于多端口直流变电站的直流微电网系统,可最大限度 的消纳分布式能源发电,并通过对能量的协调控制实现能源的合理利用,本发明实现了不 同类型的分布式电源的接入及多电压等级的直流微电网的互联,将适应于未来直流大电网 的建设,为跨国性直流环形电网的建设打下了良好的基础,此外,本发明还具有故障隔离的优点,可在节约成本的基础上实现直流微电网多电压等级的互联。

发明具体情况:

1.一种基于多端口直流变电站的直流微电网系统,其特征在于:该系统包括区域型直流微电网模块以及多个直流微电网单元1-n,该区域型直流微电网模块由分布式能源发电、储能、负载通过多端口直流变电站组成,多个直流微电网单元1-n通过该区域型直流微电网模块的多端口直流变电站实现互联。

2.如权利要求1所述的一种基于多端口直流变电站的直流微电网系统,其特征在于,该区域型直流微电网模块包括:若干直流变换器,每个直流变换器均具有输入端口与输出端口,各直流变换器并联连接至直流母线,每个直流微电网单元连接一直流变换器;分布式能源发电模组,通过直流变换器接入直流母线电压;储能单元,通过直流变换器接入直流母线;直流负载,通过直流变换器接入直流母线。

3.如权利要求2所述的一种基于多端口直流变电站的直流微电网系统,其特征在于:该分布式能源发电模组包括光伏发电及风力发电。

4.如权利要求3所述的一种基于多端口直流变电站的直流微电网系统,其特征在于:该光伏发电经过一直流变换器接入直流母线电压,该风力发电经不控整流后通过一直流变换器接入直流母线。

5.如权利要求4所述的一种基于多端口直流变电站的直流微电网系统,其特征在于:各直流变换器与直流母线之间还包括保护装置以实现故障保护。

6.如权利要求5所述的一种基于多端口直流变电站的直流微电网系统,其特征在于:该保护装置采用隔离开关与直流断路器相配合的方式。

7.如权利要求5所述的一种基于多端口直流变电站的直流微电网系统,其特征在于:该保护装置包括隔离开关与直流断路器,该直流断路器包括检测装置、主开关、控制单元以及辅助开关电路,该隔离开关一端连接直流变换器,另一端连接该检测装置,该检测装置连接该控制单元、主开关与辅助电路开关,该控制单元与该辅助开关电路连接,并控制该主开关,当该检测装置检测到发生过载或短路情况时发出信号,通过该控制单元将该直流断路器关断。

8.如权利要求7所述的一种基于多端口直流变电站的直流微电网系统,其特征在于:各直流变换器采用具有升压、降压功能的Buck/Boost变换器。

9.如权利要求7所述的一种基于多端口直流变电站的直流微电网系统,其特征在于:该储能单元采用超级电容实现。

10.如权利要求1所述的一种基于多端口直流变电站的直流微电网系统,其特征在于:各直流微电网单元为不同电压等级的直流微电网单元为不同电压等级的直流微电网单元。

关键字:直流微电网

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