一種以環(huán)網(wǎng)形式供電的直流微網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種以環(huán)網(wǎng)形式供電的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，包括：不同電壓等級的環(huán)網(wǎng)狀直流母線，連接在母線段之間的混合式電流斷路器，以及連接到該直流母線上的光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲能電源、內(nèi)燃機(jī)、變換器、直流負(fù)載、交流負(fù)載；儲能電源和光伏發(fā)電系統(tǒng)通過變換器與不同電壓等級的環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連；混合式限流斷路器在直流母線的某一段線路出現(xiàn)故障點時動作，由其固態(tài)開關(guān)分?jǐn)喙收宵c；內(nèi)燃機(jī)通過變換器與不同電壓等級的環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連，在混合式限流斷路器動作時，為直流微網(wǎng)系統(tǒng)的直流負(fù)載和交流負(fù)載提供備用電源。本發(fā)明的直流微網(wǎng)系統(tǒng)以環(huán)網(wǎng)形式供電，當(dāng)線路某一部分出現(xiàn)故障，混合式限流斷路器及時動作隔離故障部位，避免大面積停電事故。
【專利說明】—種以環(huán)網(wǎng)形式供電的直流微網(wǎng)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種以環(huán)網(wǎng)形式供電的直流微網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]微網(wǎng)是指由分布式電源、儲能裝置、能量變換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與大電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤島模式運行。
[0003]目前，微網(wǎng)主要是以交流微網(wǎng)的形式存在。和交流微網(wǎng)相比，直流微網(wǎng)不需要對電壓的相位和頻率進(jìn)行跟蹤，可靠性大大提高，因而更加適合DER與負(fù)載的接入。理論上，直流微網(wǎng)僅需要一級變流器便能方便地實現(xiàn)與DER和負(fù)載的連接，具有更高轉(zhuǎn)化效率；同時直流電在傳輸過程中不需要考慮配電線路的渦流損耗和線路吸收的無功能量，線路損耗得到降低。但是直流微網(wǎng)供電系統(tǒng)當(dāng)線路某一部分出現(xiàn)故障就會導(dǎo)致整條線路停止供電，供電可靠性低。
[0004]在微網(wǎng)中，常常采用太陽能、風(fēng)能、儲能等分布式能源發(fā)電作為電源，在這些發(fā)電系統(tǒng)中，太陽能發(fā)電和儲能是直接產(chǎn)生直流電能，風(fēng)能發(fā)電雖然從發(fā)電機(jī)端口輸出的是交流電能，但需要整流成直流電能。這些直流電能需要通過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電能，才可供負(fù)載使用。而現(xiàn)在的很多用電設(shè)備中，先把交流電能變?yōu)橹绷麟娔?，再對直流電能進(jìn)一步處理?？梢?，在以分布式能源發(fā)電為主的微網(wǎng)系統(tǒng)中，一些交直流轉(zhuǎn)換的中間環(huán)節(jié)可以省去。
[0005]發(fā)明名稱為“一種適用于現(xiàn)代樓宇的三線制直流微網(wǎng)系統(tǒng)及其控制方法”的中國專利公開了一種直流微網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具體如圖1所示:
[0006]該直流微網(wǎng)系統(tǒng)包括一條直流三線制配電線路、一臺柴油發(fā)電機(jī)、至少一個帶相應(yīng)DC/DC變流器的光伏發(fā)電裝置、一組儲能蓄電池及其相應(yīng)的DC/DC變流器、至少一個帶相應(yīng)直流負(fù)載的DC/DC變流器、至少一個帶相應(yīng)單相工頻交流負(fù)載的DC/AC逆變器、一個帶相應(yīng)三相交流負(fù)載的頻率幅值可調(diào)的DC/AC逆變器、一個接入大電網(wǎng)的三相AC/DC整流/逆變裝置、一個電壓平衡器、一個微網(wǎng)控制系統(tǒng)。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)公開的直流微網(wǎng)系統(tǒng)中，系統(tǒng)工作標(biāo)稱額定電壓為750V，并采用柴發(fā)作為電源備用。該系統(tǒng)電壓等級較高，在向直流負(fù)荷進(jìn)行供電時，需要經(jīng)過多次能量變換，并且當(dāng)某一線路出現(xiàn)故障時，不能保證負(fù)荷的正常供電，此外柴發(fā)運行期間，該系統(tǒng)會造成一定的環(huán)境污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種以環(huán)網(wǎng)形式供電的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，包括:不同電壓等級的環(huán)網(wǎng)狀直流母線，連接在所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線的母線段之間的混合式電流斷路器，以及連接到該環(huán)網(wǎng)狀直流母線上的光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲能電源、內(nèi)燃機(jī)、變換器、直流負(fù)載、交流負(fù)載；
[0009]所述儲能電源和光伏發(fā)電系統(tǒng)分別通過所述變換器與所述不同電壓等級的環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連，為所述直流微網(wǎng)系統(tǒng)供電；
[0010]所述混合式限流斷路器在所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線的某一段線路出現(xiàn)故障點時動作，由其固態(tài)開關(guān)分?jǐn)喙收宵c；
[0011]所述內(nèi)燃機(jī)通過所述變換器與所述不同電壓等級的環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連，在所述混合式限流斷路器動作時，為所述直流微網(wǎng)系統(tǒng)的直流負(fù)載和交流負(fù)載提供備用電源。
[0012]其中，所述變換器包括:三相DC/AC變換器、雙向AC/DC變換器、雙向DC/DC變換器、單向DC/DC變換器、單向DC/AC變換器、單向AC/DC變換器；
[0013]所述光伏發(fā)電系統(tǒng)通過所述單向DC/DC變換器與所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連；
[0014]所述儲能電源通過所述雙向DC/DC變換器與所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連；
[0015]所述內(nèi)燃機(jī)通過所述雙向AC/DC變換器和/或單向AC/DC變換器與所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連。
[0016]其中，所述直流負(fù)載為兩組，每組分別有兩個直流負(fù)載，每個直流負(fù)載通過單向DC/DC變換器與所述不同電壓等級的環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連。
[0017]其中，所述交流負(fù)載包括三相交流負(fù)載和單相工頻交流負(fù)載；所述三相交流負(fù)載通過所述三相DC/AC變換器與所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連；所述單相工頻交流負(fù)載通過所述單向DC/AC變換器與所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連。
[0018]其中，所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線的電壓等級分別為240V和480V。
[0019]其中，所述直流微網(wǎng)系統(tǒng)還包括與所述單向DC/DC變換器和所述雙向DC/DC變換器連接的能量管理系統(tǒng)。
[0020]其中，所述儲能電源為蓄電池。
[0021]實施本發(fā)明，該直流微網(wǎng)系統(tǒng)以環(huán)網(wǎng)形式供電，系統(tǒng)考慮了目前大部分的直流負(fù)荷用電需求，合理分配用電負(fù)荷，而且當(dāng)線路某一部分出現(xiàn)故障，混合式限流斷路器及時動作隔離故障部位，避免大面積停電事故，全面提升用電可靠性，通用性更強(qiáng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]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)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中直流微網(wǎng)系統(tǒng)示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明提供的以環(huán)網(wǎng)形式供電的直流微網(wǎng)系統(tǒng)實施例一的示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明提供的以環(huán)網(wǎng)形式供電的直流微網(wǎng)系統(tǒng)實施例二的示意圖。
【具體實施方式】
[0026]本發(fā)明提供的以環(huán)網(wǎng)形式供電的直流微網(wǎng)系統(tǒng)中，把直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的標(biāo)稱額定電壓設(shè)定為±240V。在直流微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，大電網(wǎng)、光伏、儲能電源作為供電系統(tǒng)，其中在系統(tǒng)運行中光伏的發(fā)電量可以完全滿足負(fù)荷需求時儲能也作為負(fù)荷的一部分由光伏給儲能充電，而內(nèi)燃機(jī)作為備用電源，當(dāng)大電網(wǎng)故障或者負(fù)荷需求較大時開啟內(nèi)燃機(jī)補(bǔ)償剩余電負(fù)荷。通過單向DC/DC提供不同電壓等級的直流負(fù)載，通過AC/DC提供家用220V交流單相負(fù)載用電。
[0027]具體的，請參見圖2，為本發(fā)明提供一種以環(huán)網(wǎng)形式供電的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其包括:不同電壓等級的環(huán)網(wǎng)狀直流母線，連接在所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線的母線段之間的混合式電流斷路器，以及連接到該環(huán)網(wǎng)狀直流母線上的光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲能電源、內(nèi)燃機(jī)、變換器、直流負(fù)載、交流負(fù)載；
[0028]所述儲能電源和光伏發(fā)電系統(tǒng)分別通過所述變換器與所述不同電壓等級的環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連，為所述直流微網(wǎng)系統(tǒng)供電；
[0029]所述混合式限流斷路器在所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線的某一段線路出現(xiàn)故障點時動作，由其固態(tài)開關(guān)分?jǐn)喙收宵c；
[0030]所述內(nèi)燃機(jī)通過所述變換器與所述不同電壓等級的環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連，在所述混合式限流斷路器動作時，為所述直流微網(wǎng)系統(tǒng)的直流負(fù)載和交流負(fù)載提供備用電源。
[0031]具體的實現(xiàn)中，所述變換器包括:三相DC/AC變換器、雙向AC/DC變換器、雙向DC/DC變換器、單向DC/DC變換器、單向DC/AC變換器、單向AC/DC變換器；
[0032]所述光伏發(fā)電系統(tǒng)通過所述單向DC/DC變換器與所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連；
[0033]所述儲能電源通過所述雙向DC/DC變換器與所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連；
[0034]所述內(nèi)燃機(jī)通過所述雙向AC/DC變換器和/或單向AC/DC變換器與所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連。
[0035]其中，所述直流負(fù)載為兩組，每組分別有兩個直流負(fù)載，每個直流負(fù)載通過單向DC/DC變換器與所述不同電壓等級的環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連。
[0036]其中，所述交流負(fù)載包括三相交流負(fù)載和單相工頻交流負(fù)載；所述三相交流負(fù)載通過所述三相DC/AC變換器與所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連；所述單相工頻交流負(fù)載通過所述單向DC/AC變換器與所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連。
[0037]其中，所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線的電壓等級分別為240V和480V。
[0038]如圖3所示，所述直流微網(wǎng)系統(tǒng)還包括與所述單向DC/DC變換器和所述雙向DC/DC變換器連接的能量管理系統(tǒng)。
[0039]本發(fā)明提出了 ±240V直流微網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)相比已有的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，本發(fā)明中的系統(tǒng)以環(huán)網(wǎng)形式供電，并以內(nèi)燃機(jī)作為系統(tǒng)的備用電源，當(dāng)某一線路出現(xiàn)故障時，混合式限流斷路器迅速動作，由固態(tài)開關(guān)分?jǐn)喙收宵c，供電系統(tǒng)不能完全滿足負(fù)荷需求時則啟動內(nèi)燃機(jī)，保證負(fù)荷的正常供電。本發(fā)明中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運行效率高，供電可靠性高。此外，本發(fā)明中的直流微網(wǎng)系統(tǒng)純使用可再生能源和儲能系統(tǒng)及內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行能量供應(yīng)，在節(jié)約了一次能源的同時也降低了環(huán)境污染，適合未來相關(guān)系統(tǒng)的發(fā)展建設(shè)需求。
[0040]值得注意的是，本發(fā)明描述的是直流微網(wǎng)系統(tǒng)的一種產(chǎn)品形式，其它滿足本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，即使材質(zhì)、器件名稱、外觀、器件擺放順序等不影響產(chǎn)品特性的因素不相同，仍然屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0041]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種以環(huán)網(wǎng)形式供電的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，包括:不同電壓等級的環(huán)網(wǎng)狀直流母線，連接在所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線的母線段之間的混合式電流斷路器，以及連接到該環(huán)網(wǎng)狀直流母線上的光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲能電源、內(nèi)燃機(jī)、變換器、直流負(fù)載、交流負(fù)載； 所述儲能電源和光伏發(fā)電系統(tǒng)分別通過所述變換器與所述不同電壓等級的環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連，為所述直流微網(wǎng)系統(tǒng)供電； 所述混合式限流斷路器在所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線的某一段線路出現(xiàn)故障點時動作，由其固態(tài)開關(guān)分?jǐn)喙收宵c； 所述內(nèi)燃機(jī)通過所述變換器與所述不同電壓等級的環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連，在所述混合式限流斷路器動作時，為所述直流微網(wǎng)系統(tǒng)的直流負(fù)載和交流負(fù)載提供備用電源。
2.如權(quán)利要求1所述的以環(huán)網(wǎng)形式供電的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述變換器包括:三相DC/AC變換器、雙向AC/DC變換器、雙向DC/DC變換器、單向DC/DC變換器、單向DC/AC變換器、單向AC/DC變換器； 所述光伏發(fā)電系統(tǒng)通過所述單向DC/DC變換器與所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連； 所述儲能電源通過所述雙向DC/DC變換器與所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連； 所述內(nèi)燃機(jī)通過所述雙向AC/DC變換器和/或單向AC/DC變換器與所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連。
3.如權(quán)利要求2所述的以環(huán)網(wǎng)形式供電的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述直流負(fù)載為兩組，每組分別有兩個直流負(fù)載，每個直流負(fù)載通過單向DC/DC變換器與所述不同電壓等級的環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連。
4.如權(quán)利要求2所述的以環(huán)網(wǎng)形式供電的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述交流負(fù)載包括三相交流負(fù)載和單相工頻交流負(fù)載；所述三相交流負(fù)載通過所述三相DC/AC變換器與所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連；所述單相工頻交流負(fù)載通過所述單向DC/AC變換器與所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線相連。
5.如權(quán)利要求3或4所述的以環(huán)網(wǎng)形式供電的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)網(wǎng)狀直流母線的電壓等級分別為240V和480V。
6.如權(quán)利要求5所述的以環(huán)網(wǎng)形式供電的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述直流微網(wǎng)系統(tǒng)還包括與所述單向DC/DC變換器和所述雙向DC/DC變換器連接的能量管理系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求6所述的以環(huán)網(wǎng)形式供電的直流微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能電源為蓄電池。
【文檔編號】H02J9/08GK103580264SQ201310508459
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】丁慶, 段紹輝 申請人:深圳供電局有限公司