一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)，包括：作為孤島微電網(wǎng)的主電源的小型堆核發(fā)電設(shè)備；用于將所述小型堆核發(fā)電設(shè)備接入微電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)站；用于儲(chǔ)能的大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)以及超級(jí)電容；作為孤島微電網(wǎng)的輔助電源的分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)；作為孤島微電網(wǎng)的應(yīng)急能源的柴油發(fā)電系統(tǒng)；以及微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)；其中，所述小型堆核發(fā)電設(shè)備、開(kāi)關(guān)站、大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)以及超級(jí)電容、分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)、柴油發(fā)電系統(tǒng)以及微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)之間通過(guò)電力傳輸線路或/及微網(wǎng)通訊線路進(jìn)行連接。實(shí)施本發(fā)明，可以為孤島提供綜合能源及保障。
【專利說(shuō)明】
一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于孤島的微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]微電網(wǎng)是分布式發(fā)電的一種組織形式，其由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量變換裝置、相關(guān)負(fù)載和監(jiān)控系統(tǒng)、保護(hù)裝置組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行。孤島微電網(wǎng)是指僅具備獨(dú)立運(yùn)行功能的微電網(wǎng)，例如對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)或者海島供電的微電網(wǎng)。
[0003]孤島系統(tǒng)通常遠(yuǎn)離陸地并且島嶼面積也比較小，長(zhǎng)期柴油運(yùn)輸和消耗費(fèi)用制約了傳統(tǒng)系統(tǒng)的發(fā)展；另一方面，由于一次能源日益枯竭和人類生存環(huán)境日益惡化世界各國(guó)都把開(kāi)發(fā)新的可再生能源作為能源發(fā)展的方向。孤立島嶼傳統(tǒng)采用柴油機(jī)自給自足供電，近幾年來(lái)發(fā)電量越來(lái)越難滿足用戶要求。
[0004]隨著我國(guó)不斷加強(qiáng)對(duì)近海石油、天然氣資源的開(kāi)發(fā)利用，海洋油氣開(kāi)采電力供應(yīng)需求日益增加。海上核電站為海洋油氣開(kāi)采、海島資源戰(zhàn)略開(kāi)發(fā)等提供電力供應(yīng)在降低供電成本、提高電能質(zhì)量、油田群持續(xù)滾動(dòng)開(kāi)發(fā)、海島資源綜合開(kāi)發(fā)利用等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。
[0005]分布式可再生能源在孤島微電網(wǎng)的應(yīng)用目前尚處于起步階段，還存在輸出容量有限、用電持續(xù)性及電網(wǎng)穩(wěn)定性差等諸多問(wèn)題，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足各種孤島大容量用電的需求。
[0006]按照國(guó)際原子能委員會(huì)(IAEA)的規(guī)定，電功率小于300MW的反應(yīng)堆被劃分為小型堆，但是有些時(shí)候功率小于500MW的反應(yīng)堆也被稱為小型堆。根據(jù)這個(gè)定義，國(guó)際上的小型反應(yīng)堆不但種類很多，而且數(shù)量很大。包括絕大多數(shù)的研究堆、原型堆，大量的軍用堆、艦船潛艇上的反應(yīng)堆，以及小功率的商用堆。堆型有壓水堆、高溫氣冷堆、沸水堆、液態(tài)金屬快堆、熔鹽堆等各種堆型。其中，小型壓水堆是國(guó)際上的主要研究方向。目前多個(gè)國(guó)家正在開(kāi)發(fā)各種新型小型堆，包括美國(guó)西屋公司的IRIS、WSMR，巴威公司的mPower，NuScale Power公司的NuScale，Holtec公司的SMR-160，韓國(guó)的SMART，俄羅斯OKBM的浮動(dòng)式KLT40S，法國(guó)國(guó)有船舶公司的Flexblue，國(guó)內(nèi)中國(guó)廣核集團(tuán)的ACPR系列小型堆，中核集團(tuán)的ACP100，清華的供熱用低溫堆，除上述壓水堆堆型之外，高溫氣冷堆堆型也處于不斷發(fā)展完善之中，目前在運(yùn)的日本3(Mffth的高溫工程實(shí)驗(yàn)堆(HTTR)和中國(guó)的l(MWth高溫氣冷實(shí)驗(yàn)堆(HTR-10)，華能集團(tuán)模塊式高溫氣冷堆示范工程HTR-PM目前已經(jīng)開(kāi)工建設(shè)。
[0007]小型堆的尺寸和發(fā)電量可以滿足多種基礎(chǔ)和工業(yè)應(yīng)用，包括發(fā)電、海水淡化、區(qū)域供熱和艦船供能等方面。根據(jù)IAEA調(diào)查，85.7%的研究者認(rèn)為小型堆最佳應(yīng)用是發(fā)電，而71%的研究者也高度關(guān)注小型堆在海水淡化、區(qū)域供熱、獨(dú)立發(fā)電、工業(yè)處理等方面的潛在應(yīng)用。但對(duì)孤島采用小型壓水堆進(jìn)行供電目前尚沒(méi)有比較完善的方案。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)，可以為孤島提供智能化及綜合能源。
[0009]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一方面提供一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)，包括:
[0010]作為孤島微電網(wǎng)的主電源的小型堆核發(fā)電設(shè)備；
[0011]用于將所述小型堆核發(fā)電設(shè)備接入微電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)站；
[0012]用于儲(chǔ)能的大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)以及超級(jí)電容；
[0013]作為孤島微電網(wǎng)的輔助電源的分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)；
[0014]作為孤島微電網(wǎng)的應(yīng)急能源的柴油發(fā)電系統(tǒng)；以及
[0015]微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)；
[0016]其中，所述小型堆核發(fā)電設(shè)備、開(kāi)關(guān)站、大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)以及超級(jí)電容、分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)、柴油發(fā)電系統(tǒng)以及微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)之間通過(guò)電力傳輸線路或/及微網(wǎng)通訊線路進(jìn)行連接；
[0017]其中，所述分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)包括:光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、海浪能發(fā)電系統(tǒng)、潮汐能發(fā)電系統(tǒng)、微型燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)、生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)、海上溫差能發(fā)電系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)。
[0018]其中，所述小型堆核發(fā)電設(shè)備為小型堆核電站，其通過(guò)開(kāi)關(guān)站中的接入系統(tǒng)與孤島微電網(wǎng)相連接;或者
[0019]所述小型堆核發(fā)電設(shè)備為核動(dòng)力發(fā)電船，其通過(guò)海底電纜直接與開(kāi)關(guān)站中的接入系統(tǒng)相連接;或者所述核動(dòng)力發(fā)電船的輸出電纜與一浮橋裝置中的電纜接口相連，所述浮橋裝置內(nèi)通過(guò)鋪設(shè)的電纜與開(kāi)關(guān)站的接入系統(tǒng)相連接。
[0020]其中，所述小型堆核發(fā)電設(shè)備為建設(shè)在所述孤島上的小型堆核電站，所述小型堆核電站通過(guò)開(kāi)關(guān)站接入微電網(wǎng)為孤島負(fù)載進(jìn)行供電；
[0021]所述分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)接入所述大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)以及超級(jí)電容，所述大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)以及超級(jí)電容在所述小型堆核電站出現(xiàn)故障停電或停機(jī)時(shí)，為孤島負(fù)載進(jìn)行供電。
[0022]其中，所述小型堆核發(fā)電設(shè)備為核動(dòng)力發(fā)電船，所述核動(dòng)力發(fā)電船通過(guò)海底電纜與設(shè)置于孤島上的開(kāi)關(guān)站相連，通過(guò)所述開(kāi)關(guān)站接入微電網(wǎng)為孤島負(fù)載進(jìn)行供電；
[0023]所述分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)接入所述大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)以及超級(jí)電容，所述大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)以及超級(jí)電容在所述核動(dòng)力發(fā)電船出現(xiàn)故障停電或停機(jī)時(shí)，為孤島負(fù)載進(jìn)行供電。
[0024]其中，所述分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)接入所述大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)以及超級(jí)電容并進(jìn)行充電，優(yōu)先為孤島負(fù)載進(jìn)行供電；
[0025]所述小型堆核發(fā)電設(shè)備為核動(dòng)力發(fā)電船，所述核動(dòng)力發(fā)電船定期通過(guò)海底電纜與設(shè)置于孤島上的開(kāi)關(guān)站相連，通過(guò)所述開(kāi)關(guān)站對(duì)接入所述大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)以及超級(jí)電容進(jìn)行充電。
[0026]其中，所述開(kāi)關(guān)站至少包括接入系統(tǒng)、變壓器、斷路器及母線，所述接入系統(tǒng)提供有小型堆核發(fā)電設(shè)備與孤島微電網(wǎng)互相連接的接口。
[0027]其中，所述大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)包括電池系統(tǒng)、雙向控制裝置、工頻隔離變壓器。
[0028]其中，所述微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)包括微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)包括:
[0029]電量采集模塊，用于在線采集微電網(wǎng)參數(shù)以及大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)參數(shù)信息，所述微電網(wǎng)參數(shù)包括電壓、電流、有功、無(wú)功、頻率信息，所述大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)參數(shù)包括電壓、電流、充放電信息；
[0030]信息處理模塊，用于接收來(lái)自電量采集模塊的微電網(wǎng)參數(shù)以及大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)參數(shù)，通過(guò)對(duì)所接收的信息進(jìn)行整合、處理和計(jì)算分析，判斷是否需要進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，并在確定需要進(jìn)行功率調(diào)節(jié)時(shí)制定功率調(diào)節(jié)策略，并生成控制?目號(hào)；
[0031]電力控制模塊，用于接收來(lái)自所述信息處理模塊的控制信號(hào)，根據(jù)所述控制信號(hào)執(zhí)行相應(yīng)的有功功率調(diào)節(jié)或無(wú)功功率調(diào)節(jié)。
[0032]其中，當(dāng)信息處理模塊判斷到電壓出現(xiàn)波動(dòng)超出預(yù)定閾值時(shí)，則確定需要啟動(dòng)微電網(wǎng)有功功率調(diào)節(jié)；當(dāng)信息處理模塊判斷到頻率出現(xiàn)波動(dòng)超出預(yù)定閾值時(shí)，則確定需要啟動(dòng)微電網(wǎng)無(wú)功功率調(diào)節(jié)；
[0033]其中，所述電力控制模塊進(jìn)一步包括有功功率調(diào)節(jié)模塊和無(wú)功功率調(diào)節(jié)模塊；
[0034]所述有功功率調(diào)節(jié)模塊用于在電量過(guò)剩時(shí)，控制對(duì)大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)和超級(jí)電容組進(jìn)行充電，并用于在電量不足時(shí)，控制對(duì)大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)和超級(jí)電容組進(jìn)行放電，以實(shí)現(xiàn)有功功率的動(dòng)態(tài)平衡；
[0035]所述無(wú)功功率調(diào)節(jié)模塊，用于通過(guò)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行投、切操作以實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)平衡。
[0036]其中，所述微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)進(jìn)一步包括微電網(wǎng)管理系統(tǒng)，所述微電網(wǎng)管理系統(tǒng)包括:微電網(wǎng)接入柜、微電網(wǎng)通訊屏、微電網(wǎng)測(cè)控屏和微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)，所述微電網(wǎng)測(cè)控制屏包含微電網(wǎng)集中控制器；
[0037]其中，微電網(wǎng)集中控制器用于實(shí)時(shí)檢測(cè)微電網(wǎng)頻率，如果檢測(cè)到頻率過(guò)低，則根據(jù)負(fù)載的優(yōu)先級(jí)從低到高依次切除部分負(fù)載，或調(diào)整分布式電源輸出，以使微電網(wǎng)頻率處于正常范圍；
[0038]如果檢測(cè)到頻率過(guò)高，則根據(jù)已切除的負(fù)載的優(yōu)先級(jí)從高到低依次進(jìn)行恢復(fù)，或調(diào)整分布式電源輸出，以使微電網(wǎng)頻率處于正常范圍。
[0039]其中，所述微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)包括儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控模塊、微電網(wǎng)綜合監(jiān)視與統(tǒng)計(jì)模塊以及下述模塊中的至少一個(gè):小型核能發(fā)電監(jiān)控模塊、風(fēng)力發(fā)電監(jiān)控模塊、光伏發(fā)電監(jiān)控模塊、柴油發(fā)電監(jiān)控模塊、海浪能發(fā)電監(jiān)控模塊、潮汐能發(fā)電監(jiān)控模塊、微型燃?xì)獍l(fā)電監(jiān)控模塊、生物質(zhì)發(fā)電監(jiān)控模塊和海上溫差能發(fā)電監(jiān)控模塊。
[0040]實(shí)施本發(fā)明，具有如下的有益效果:
[0041]本發(fā)明將小型堆核電站或核動(dòng)力發(fā)電船與多種分布式清潔能源相結(jié)合，充分發(fā)揮小型堆核電站輸出容量大、電力質(zhì)量穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)性和可靠性高以及分布式能源清潔環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)包含了各種可再生能源作為能源補(bǔ)充，電源選擇范圍非常廣，為邊遠(yuǎn)海島等獨(dú)立孤島或孤島群的綜合能源供給及保障提供了有效解決方案，可以解決孤島綜合供電、海水淡化、區(qū)域供熱、艦船供能及海上能源補(bǔ)給等綜合能源供給及保障問(wèn)題；
[0042]本發(fā)明方案通過(guò)小型堆核電站或核動(dòng)力發(fā)電船作為孤島主電源，可以滿足孤島對(duì)大容量用電的需求。
[0043]本發(fā)明配置了微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)、微電網(wǎng)管理系統(tǒng)，可以非常高效、可靠地對(duì)孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理，通過(guò)將二次測(cè)控保護(hù)、通訊與數(shù)據(jù)采集在內(nèi)的設(shè)備和微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)孤島微電網(wǎng)供電網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)運(yùn)行，最終建成一個(gè)包含核、風(fēng)、光、柴、儲(chǔ)、微一體的智能化供電系統(tǒng)，利用微電網(wǎng)的實(shí)時(shí)調(diào)度與控制實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的高效、安全運(yùn)轉(zhuǎn)；
[0044]本發(fā)明基于混合儲(chǔ)能(大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)、超級(jí)電容)的分布式電源，采用混合儲(chǔ)能控制技術(shù)，將蓄電池和超級(jí)電容器混合使用，應(yīng)用于可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，使蓄電池能量密度大和超級(jí)電容功率密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)相結(jié)合，大大提升了整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性能。
【附圖說(shuō)明】
[0045]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)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0046]圖1是本發(fā)明提供的一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖2是圖1中大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖3是圖1中微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)7的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖4示出了本發(fā)明的微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)70用于實(shí)現(xiàn)功率控制的一種結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0050]圖5示出了圖4中微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)70的工作原理示意圖；
[0051 ]圖6不出了本發(fā)明圖3中微電網(wǎng)管理系統(tǒng)71的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0052]圖7示出了本發(fā)明采用微電網(wǎng)集中控制器714所實(shí)行的孤島微電網(wǎng)負(fù)載平衡控制原理示意圖；
[0053]圖8是圖6中微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)713的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054]圖9示出了本發(fā)明的實(shí)施方式一中系統(tǒng)整體控制原理示意圖；
[0055]圖10示出了本發(fā)明的實(shí)施方式二中系統(tǒng)整體控制原理示意圖；
[0056]圖11示出了本發(fā)明的實(shí)施方式三中系統(tǒng)整體控制原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0057]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0058]具體地，如圖1所示，是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。在該實(shí)施例中，該孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)，用以解決孤島綜合供電、海水淡化、區(qū)域供熱、艦船供能及海上能源補(bǔ)給等綜合能源供給及保障問(wèn)題。具體地，該系統(tǒng)包括:
[0059]作為孤島微電網(wǎng)的主電源的小型堆核發(fā)電設(shè)備I;
[0060]用于將所述小型堆核發(fā)電設(shè)備接入微電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)站2;
[0061 ]用于儲(chǔ)能的大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)3以及超級(jí)電容4;
[0062]作為孤島微電網(wǎng)的輔助電源的分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)5;
[0063]作為孤島微電網(wǎng)的應(yīng)急能源的柴油發(fā)電系統(tǒng)6;以及
[0064]微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)7;
[0065]其中，所述小型堆核發(fā)電設(shè)備1、開(kāi)關(guān)站2、大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)3以及超級(jí)電容4、分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)5、柴油發(fā)電系統(tǒng)6以及微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)7之間通過(guò)電力傳輸線路或/及微網(wǎng)通訊線路進(jìn)行連接；
[0066]其中，所述分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)5包括:光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、海浪能發(fā)電系統(tǒng)、潮汐能發(fā)電系統(tǒng)、微型燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)、生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)、海上溫差能發(fā)電系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)。
[0067]可以理解的是，在該孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)中可進(jìn)一步包括有孤島負(fù)載8以及海水淡化系統(tǒng)9;具體地，孤島負(fù)載8可以包括工業(yè)和生活負(fù)載，其中，工業(yè)負(fù)載考慮了部分啟動(dòng)電流和瞬時(shí)功率較大的用電設(shè)備。
[0068]開(kāi)關(guān)站2，用于接收和分配電能，包括接入系統(tǒng)、變壓器、斷路器、母線等一次設(shè)備以及相應(yīng)的控制、測(cè)量、保護(hù)、通訊等二次設(shè)備。
[0069]其中，在一個(gè)例子中，所述小型堆核發(fā)電設(shè)備I為小型堆核電站，如，建在孤島上的陸上小型核能發(fā)核電站，其通過(guò)開(kāi)關(guān)站中的接入系統(tǒng)與孤島微電網(wǎng)相連接；
[0070]在另一個(gè)例子中，所述小型堆核發(fā)電設(shè)備I為核動(dòng)力發(fā)電船，如，拖航式或可移動(dòng)的小型核動(dòng)力發(fā)電船，其通過(guò)海底電纜直接與開(kāi)關(guān)站中的接入系統(tǒng)相連接;也可以通過(guò)設(shè)置浮橋裝置進(jìn)行連接，具體地，所述核動(dòng)力發(fā)電船的輸出電纜與一浮橋裝置中的電纜接口相連，所述浮橋裝置內(nèi)通過(guò)鋪設(shè)的電纜與開(kāi)關(guān)站的接入系統(tǒng)相連接。
[0071]柴油發(fā)電系統(tǒng)7可以作為應(yīng)急電源，以保證系統(tǒng)連續(xù)供電的可靠性，在一個(gè)實(shí)施例中，該柴油發(fā)電系統(tǒng)配置有電啟動(dòng)電子調(diào)節(jié)閥門，可一鍵啟動(dòng)也可以在交流母線失電后自動(dòng)啟動(dòng)。
[0072]如圖2所示，示出了圖1中的大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0073]其中，該大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)3，包括電池系統(tǒng)30、雙向控制裝置(PCS)31、工頻隔離變壓器32以及微電網(wǎng)接入柜33。在輸在入側(cè)采用工頻變壓器實(shí)現(xiàn)電氣隔離。在本發(fā)明的實(shí)施例中，該大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)3可根據(jù)負(fù)載大小、戰(zhàn)略需要等實(shí)際需求采用站房集中式、站房分布式、集裝箱分布式和可移動(dòng)分布式等多種布置形式。
[0074]可以理解的是，在帶有儲(chǔ)能系統(tǒng)的分布式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中，通常選用蓄電池作為儲(chǔ)能元件，但是蓄電池作為能量型的儲(chǔ)能元件，存在功率密度低、充放電循環(huán)次數(shù)影響其使用壽命等缺點(diǎn)。超級(jí)電容作為功率型儲(chǔ)能元件，由于其功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、充放電效率高、無(wú)需維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，正受到越來(lái)越多的關(guān)注，但是由于其能量密度較低，目前還很難實(shí)現(xiàn)大容量的電力儲(chǔ)能。而本發(fā)明實(shí)施例中，采用基于混合儲(chǔ)能(大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)、超級(jí)電容)的分布式電源，可將蓄電池和超級(jí)電容器混合使用，應(yīng)用于可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，使蓄電池能量密度大和超級(jí)電容功率密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)相結(jié)合，大大提升了整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性能。
[0075]如圖3所示，示出了本發(fā)明圖1中微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)7的結(jié)構(gòu)示意圖。該微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)7包括微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)70和微電網(wǎng)管理系統(tǒng)71，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)孤島微電網(wǎng)的實(shí)時(shí)管理與控制。
[0076]其中，微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)7具體可以包括分布式發(fā)電功率控制模塊、自動(dòng)電壓無(wú)功控制模塊、電網(wǎng)主控模式切換控制模塊、電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定分析模塊、電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行模塊等模塊(未示出)。
[0077]具體地，本發(fā)明的微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)70可以實(shí)現(xiàn)有功功率和無(wú)功功率控制功能。如圖4所示，示出了本發(fā)明的微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)70用于實(shí)現(xiàn)功率控制的一種結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0078]其中，該微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)70包括:
[0079]電量采集模塊700，用于在線采集微電網(wǎng)參數(shù)以及大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)參數(shù)信息，所述微電網(wǎng)參數(shù)包括電壓、電流、有功、無(wú)功、頻率信息，所述大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)參數(shù)包括電壓、電流、充放電信息；
[0080]信息處理模塊701，用于接收來(lái)自電量采集模塊的微電網(wǎng)參數(shù)以及大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)參數(shù)，通過(guò)對(duì)所接收的信息進(jìn)行整合、處理和計(jì)算分析，判斷是否需要進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，并在確定需要進(jìn)行功率調(diào)節(jié)時(shí)制定功率調(diào)節(jié)策略，并生成控制?目號(hào)；
[0081]電力控制模塊702，用于接收來(lái)自所述信息處理模塊的控制信號(hào)，根據(jù)所述控制信號(hào)執(zhí)行相應(yīng)的有功功率調(diào)節(jié)或無(wú)功功率調(diào)節(jié)。
[0082]具體地，當(dāng)信息處理模塊701判斷到電壓出現(xiàn)波動(dòng)超出預(yù)定閾值時(shí)，則確定需要啟動(dòng)微電網(wǎng)有功功率調(diào)節(jié)；當(dāng)信息處理模塊701判斷到頻率出現(xiàn)波動(dòng)超出預(yù)定閾值時(shí)，則確定需要啟動(dòng)微電網(wǎng)無(wú)功功率調(diào)節(jié)；
[0083]其中，所述電力控制模塊702進(jìn)一步包括有功功率調(diào)節(jié)模塊703和無(wú)功功率調(diào)節(jié)模塊704;
[0084]所述有功功率調(diào)節(jié)模塊703用于在電量過(guò)剩時(shí)，控制對(duì)大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)和超級(jí)電容組進(jìn)行充電，并用于在電量不足時(shí)，控制對(duì)大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)和超級(jí)電容組進(jìn)行放電，以實(shí)現(xiàn)有功功率的動(dòng)態(tài)平衡；
[0085]所述無(wú)功功率調(diào)節(jié)模塊704用于通過(guò)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行投、切操作以實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)平衡。
[0086]可以理解的是，此處所說(shuō)無(wú)功補(bǔ)償裝置可以是獨(dú)立的裝置，其可以包括無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備(包括電容器組、電抗器組)、開(kāi)關(guān)設(shè)備以及相應(yīng)的控制、保護(hù)、測(cè)量、通訊設(shè)備。
[0087]一并結(jié)合圖5，其示出了圖4微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)70的工作原理示意圖。
[0088]從中可以看出電量采集模塊700采集微電網(wǎng)電壓、電流、有功、無(wú)功、頻率等信息，以及大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)的電壓、電流、充放電等信息，并傳送給信息處理模塊701。信息處理模塊701接收來(lái)自電量采集模塊700的微電網(wǎng)電壓、電流、有功、無(wú)功、頻率等信息，以及大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)電壓、電流、充放電等信息，通過(guò)對(duì)所接收的信息進(jìn)行整合、處理和計(jì)算分析，判斷是否需要進(jìn)行功率調(diào)節(jié)。在一個(gè)例子中，該判斷邏輯可以如下:
[0089]當(dāng)電壓出現(xiàn)波動(dòng)較大(電網(wǎng)電壓正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和超過(guò)額定值的7%)時(shí)，確定需進(jìn)行功率調(diào)節(jié)；
[0090]當(dāng)頻率出現(xiàn)波動(dòng)較大(如，頻率偏差超過(guò)土0.5赫茲)時(shí)，確定需進(jìn)行功率調(diào)節(jié)。
[0091]如果判斷確定需要進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，則制定功率調(diào)節(jié)策略:
[0092]具體地，當(dāng)電壓出現(xiàn)波動(dòng)較大(如，電網(wǎng)電壓正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和超過(guò)額定值的7% )時(shí)，啟動(dòng)微電網(wǎng)無(wú)功功率調(diào)節(jié)；
[0093]當(dāng)頻率出現(xiàn)波動(dòng)較大(如，頻率偏差超過(guò)土0.5赫茲)時(shí)，啟動(dòng)微電網(wǎng)有功功率調(diào)
-K-
T O
[0094]信息處理模塊701將功率調(diào)節(jié)信息轉(zhuǎn)化成控制信號(hào)，將控制信號(hào)輸出給電力控制模塊702。電力控制模塊702通過(guò)接收控制信號(hào)去執(zhí)行有功、無(wú)功功率調(diào)節(jié)。具體地，若電量過(guò)剩，有功功率調(diào)節(jié)模塊703則輸出信號(hào)給電池管理系統(tǒng)，對(duì)大容量蓄電池組和超級(jí)電容組進(jìn)行充電;若電量不足，有功功率調(diào)節(jié)模塊則輸出信號(hào)給電池管理系統(tǒng)，對(duì)大容量蓄電池組和超級(jí)電容組進(jìn)行放電，從而實(shí)現(xiàn)有功功率的動(dòng)態(tài)平衡。無(wú)功功率調(diào)節(jié)模塊704則通過(guò)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置(包括電容器組和電抗器組)進(jìn)行投、切操作實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)平衡。若系統(tǒng)判斷不需要進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，系統(tǒng)則繼續(xù)進(jìn)行在線電量信息采集，直到需要進(jìn)行功率調(diào)節(jié)為止。
[0095]如圖6所示，示出了本發(fā)明圖3中微電網(wǎng)管理系統(tǒng)71的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，該微電網(wǎng)管理系統(tǒng)包括:微電網(wǎng)接入柜710、微電網(wǎng)通訊屏711、微電網(wǎng)測(cè)控屏712和微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)713，其中，該微電網(wǎng)測(cè)控屏712可以包括一微電網(wǎng)集中控制器714。其中，該微電網(wǎng)接入柜710可以和圖2中的微電網(wǎng)接入柜33可以為相同的設(shè)備，也可以是同一個(gè)設(shè)備。
[0096]其中，該微電網(wǎng)集中控制器714用于實(shí)時(shí)檢測(cè)微電網(wǎng)頻率，如果檢測(cè)到頻率過(guò)低，則根據(jù)負(fù)載的優(yōu)先級(jí)從低到高依次切除部分負(fù)載，或調(diào)整分布式電源輸出，以使微電網(wǎng)頻率處于正常范圍；
[0097]如果檢測(cè)到頻率過(guò)高，則根據(jù)已切除的負(fù)載的優(yōu)先級(jí)從高到低依次進(jìn)行恢復(fù)，或調(diào)整分布式電源輸出，以使微電網(wǎng)頻率處于正常范圍。
[0098]具體地，微電網(wǎng)集中控制器714可以為一款嵌入式微電網(wǎng)主機(jī)兼操作員站，其能全面監(jiān)視整個(gè)微電網(wǎng)一次設(shè)備的運(yùn)行情況，實(shí)時(shí)分析微電網(wǎng)的運(yùn)行情況并獲得整個(gè)微電網(wǎng)優(yōu)化和調(diào)整策略并快速自動(dòng)執(zhí)行，同時(shí)可作為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，其是微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的核心部件。
[0099]在孤島運(yùn)行期間，微電網(wǎng)集中控制器714隨時(shí)檢查微電網(wǎng)頻率，如果頻率上升，則恢復(fù)部分已切除的負(fù)載，如果所有的負(fù)載均投入頻率依舊過(guò)高，則采用切除分布式電源的措施或調(diào)整分布式電源出力，如果頻率下降到允許的最低限值(頻率偏差-0.5赫茲)，則繼續(xù)切除剩余部分負(fù)載，保證在離網(wǎng)期間最重要負(fù)載供電的可靠性和供電質(zhì)量。
[0100]孤島負(fù)載根據(jù)負(fù)載重要程度及用戶需求定義多級(jí)優(yōu)先級(jí)，例如在一個(gè)例子中，可以定義四級(jí)優(yōu)先級(jí)，排序如下:
[0101]第一優(yōu)先級(jí):孤島軍事I級(jí)負(fù)載；
[0102]第二優(yōu)先級(jí):孤島軍事II級(jí)負(fù)載、工業(yè)I級(jí)負(fù)載、生活I(lǐng)級(jí)負(fù)載；
[0103]第三優(yōu)先級(jí):孤島軍事普通負(fù)載、工業(yè)II級(jí)負(fù)載、生活I(lǐng)I級(jí)負(fù)載；
[0104]第四優(yōu)先級(jí):孤島工業(yè)普通負(fù)載、孤島生活普通負(fù)載。
[0105]在切除負(fù)載時(shí)按負(fù)載重要程度，按照負(fù)載優(yōu)先級(jí)，先切除負(fù)載優(yōu)先級(jí)低非重要的負(fù)載再切負(fù)載優(yōu)先級(jí)高的重要負(fù)載，對(duì)分布式電源出力的調(diào)整，原則是優(yōu)先保證可再生能源的最大出力發(fā)電，甚至可通過(guò)儲(chǔ)能設(shè)備由放電改為充電來(lái)吸收多余電量的方式，最終達(dá)到微電網(wǎng)離網(wǎng)后的供需平衡目標(biāo)。
[0106]更多細(xì)節(jié)，可參照?qǐng)D7示出的本發(fā)明采用微電網(wǎng)集中控制器714所實(shí)行的孤島微電網(wǎng)負(fù)載平衡控制原理示意圖。
[0107]如圖8所示，是圖6中微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)713的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0108]從中可以看出該微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)713至少包括儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控模塊、微電網(wǎng)綜合監(jiān)視與統(tǒng)計(jì)模塊以及下述模塊中的至少一個(gè):小型核能發(fā)電監(jiān)控模塊、風(fēng)力發(fā)電監(jiān)控模塊、光伏發(fā)電監(jiān)控模塊、柴油發(fā)電監(jiān)控模塊、海浪能發(fā)電監(jiān)控模塊、潮汐能發(fā)電監(jiān)控模塊、微型燃?xì)獍l(fā)電監(jiān)控模塊、生物質(zhì)發(fā)電監(jiān)控模塊和海上溫差能發(fā)電監(jiān)控模塊，圖中示出了所有的模塊;可以理解的是，在其他的實(shí)施例中，根據(jù)前述分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)5具體的類型和數(shù)量，可以在該微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)713中布署對(duì)應(yīng)的監(jiān)控模塊。下面將對(duì)每一模塊進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0109]I)小型核能發(fā)電監(jiān)控模塊
[0110]用于對(duì)小型堆核電站發(fā)電或核動(dòng)力發(fā)電船發(fā)電的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、報(bào)警信息進(jìn)行全面的監(jiān)視，并對(duì)小型堆核電站或核動(dòng)力發(fā)電船發(fā)電進(jìn)行多方面的統(tǒng)計(jì)和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)小型堆核電站或核動(dòng)力發(fā)電船發(fā)電的全方面掌控。
[0111]2)風(fēng)力發(fā)電監(jiān)控模塊
[0112]用于對(duì)風(fēng)機(jī)發(fā)電的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、報(bào)警信息進(jìn)行全面的監(jiān)視，并對(duì)風(fēng)機(jī)發(fā)電進(jìn)行多方面的統(tǒng)計(jì)和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)發(fā)電的全方面掌控。
[0113]3)光伏發(fā)電監(jiān)控模塊
[0114]用于對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、報(bào)警信息進(jìn)行全面的監(jiān)視，并對(duì)光伏發(fā)電進(jìn)行多方面的統(tǒng)計(jì)和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏發(fā)電的全方面掌控。
[0115]4)柴油發(fā)電監(jiān)控模塊
[0116]用于對(duì)柴油發(fā)電的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、報(bào)警信息進(jìn)行全面的監(jiān)視，并對(duì)柴油發(fā)電進(jìn)行多方面的統(tǒng)計(jì)和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)柴油發(fā)電的全方面掌控。
[0117]5)海浪能發(fā)電監(jiān)控模塊
[0118]用于對(duì)海浪發(fā)電的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、報(bào)警信息進(jìn)行全面的監(jiān)視，并對(duì)海浪發(fā)電進(jìn)行多方面的統(tǒng)計(jì)和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)海浪發(fā)電的全方面掌控。
[0119]6)潮汐能發(fā)電監(jiān)控模塊
[0120]用于對(duì)潮汐能發(fā)電的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、報(bào)警信息進(jìn)行全面的監(jiān)視，并對(duì)潮汐能發(fā)電進(jìn)行多方面的統(tǒng)計(jì)和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)潮汐能發(fā)電的全方面掌控。
[0121]7)微型燃?xì)獍l(fā)電監(jiān)控模塊
[0122]用于對(duì)微型燃?xì)獍l(fā)電的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、報(bào)警信息進(jìn)行全面的監(jiān)視，并對(duì)微型燃?xì)獍l(fā)電進(jìn)行多方面的統(tǒng)計(jì)和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)微型燃?xì)獍l(fā)電的全方面掌控。
[0123]8)生物質(zhì)發(fā)電監(jiān)控模塊
[0124]用于對(duì)生物質(zhì)發(fā)電的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、報(bào)警信息進(jìn)行全面的監(jiān)視，并對(duì)生物質(zhì)發(fā)電進(jìn)行多方面的統(tǒng)計(jì)和分析。
[0125]9)海上溫差能發(fā)電監(jiān)控模塊
[0126]用于對(duì)海上溫差能發(fā)電的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、報(bào)警信息進(jìn)行全面的監(jiān)視，并對(duì)海上溫差能發(fā)電進(jìn)行多方面的統(tǒng)計(jì)和分析。
[0127]10)儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控模塊
[0128]用于對(duì)儲(chǔ)能電池和超級(jí)電容的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、報(bào)警信息進(jìn)行全面的監(jiān)視，并對(duì)儲(chǔ)能電池和超級(jí)電容進(jìn)行多方面的統(tǒng)計(jì)和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能電池和超級(jí)電容的全方面掌控。
[0129]11)微電網(wǎng)綜合監(jiān)視與統(tǒng)計(jì)模塊
[0130]用于統(tǒng)一監(jiān)視微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的綜合信息，包括微網(wǎng)系統(tǒng)頻率、微網(wǎng)入口處的電壓、配電上下網(wǎng)功率、并實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)微網(wǎng)總發(fā)電出力、儲(chǔ)能剩余容量、微網(wǎng)總有功負(fù)載、總無(wú)功負(fù)載、敏感負(fù)載總有功、可控負(fù)載總有功、完全可切除負(fù)載總有功，并監(jiān)視微網(wǎng)內(nèi)部各斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài)、各支路有無(wú)功功率、各設(shè)備的報(bào)警等實(shí)時(shí)信息，完成整個(gè)微電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和統(tǒng)
i+o
[0131]為了更進(jìn)一步的理解本發(fā)明的工作原理和應(yīng)用場(chǎng)景所，下述將結(jié)合三個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0132]具體地，根據(jù)孤島負(fù)載大小及實(shí)際需求，本發(fā)明中對(duì)孤島微電網(wǎng)進(jìn)行綜合供電可以采如下的三種實(shí)施方式:
[0133]方式一:孤島小型堆核電站為主電源長(zhǎng)期供電方式；
[0134]方式二:核動(dòng)力發(fā)電船為主電源停靠孤島長(zhǎng)期供電方式；
[0135]方式三:核動(dòng)力發(fā)電船為主電源通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)供電方式。
[0136]三種實(shí)施方式可以獨(dú)立實(shí)施，互不關(guān)聯(lián)。對(duì)于孤島負(fù)載較大的情況，可以采用方式一或方式二供電方式;對(duì)于孤島負(fù)載較小的情況，可以米用方式三的供電方式。
[0137]方式一:孤島小型堆核電站為主電源長(zhǎng)期供電方式
[0138]如圖9所示，示出了本發(fā)明的實(shí)施方式一中系統(tǒng)整體控制原理示意圖。
[0139]在該實(shí)施方式一中，在孤島上建設(shè)陸上小型堆核電站，通過(guò)開(kāi)關(guān)站分配電力為孤島負(fù)載供電。
[0140]正常情況下，陸上由小型堆核電站作為主能源，其他分布式能源(包括光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、海浪能發(fā)電、潮汐能發(fā)電、微型燃?xì)獍l(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、海上溫差能發(fā)電)作為輔助能源為孤島電網(wǎng)供電。陸上小型堆核電站通過(guò)常規(guī)電力電纜為孤島負(fù)載供電；。柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)作為應(yīng)急電源，在主能源和輔助能源都失去的工況下使用。主能源系統(tǒng)、輔助能源系統(tǒng)、大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)和超級(jí)電容與孤島微電網(wǎng)綜合控制管理中心之間存在通訊及控制通道，確保在孤島微電網(wǎng)綜合控制管理中心的統(tǒng)一管理和控制下實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)運(yùn)行。
[0141]正常情況下，儲(chǔ)能系統(tǒng)由小型堆核電站提供電力充電，處于浮充模式；
[0142]在小型堆核電站故障停電、強(qiáng)臺(tái)風(fēng)天氣應(yīng)急停機(jī)等應(yīng)急情況下，通過(guò)電力控制系統(tǒng)自動(dòng)切換，優(yōu)先通過(guò)島上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)、海浪能發(fā)電系統(tǒng)、潮汐能發(fā)電系統(tǒng)、微型燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)、生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)、海上溫差能發(fā)電系統(tǒng)等分布式能源發(fā)電新能源系統(tǒng)供電，儲(chǔ)能系統(tǒng)處于浮充模式，柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)作為備用能源；
[0143]非正常運(yùn)行工況應(yīng)急情況下，由于理論上應(yīng)急時(shí)間很短，儲(chǔ)能系統(tǒng)不需要配置太大的容量，儲(chǔ)能系統(tǒng)主要擔(dān)負(fù)著改善孤島電能質(zhì)量、改善風(fēng)能等可再生能源接入質(zhì)量、保證重要負(fù)載持續(xù)供電等作用，新能源系統(tǒng)為儲(chǔ)能系統(tǒng)提供充電電源，一旦新能源系統(tǒng)供電不足或無(wú)法提供電力時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)開(kāi)始放電，為孤島電網(wǎng)供電，柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)作為備用電源為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電。
[0144]對(duì)于距離較遠(yuǎn)的孤島群，在各孤島上建立獨(dú)立的小型堆核電站;對(duì)于距離較近的孤島群，以負(fù)載最大的孤島作為供電主站，通過(guò)海上電纜連接起來(lái)為其他臨近孤島群統(tǒng)一供電，形成較大的孤島群微電網(wǎng)供電系統(tǒng)。
[0145]方式二:核動(dòng)力發(fā)電船為主電源?？亢u長(zhǎng)期供電方式
[0146]如圖10所示，示出了本發(fā)明的實(shí)施方式二中系統(tǒng)整體控制原理示意圖。
[0147]在該實(shí)施方式二中，配置核動(dòng)力發(fā)電船，核動(dòng)力發(fā)電船作為主能源，其他分布式能源(包括光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、海浪能發(fā)電、潮汐能發(fā)電、微型燃?xì)獍l(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、海上溫差能發(fā)電)作為輔助能源。核動(dòng)力發(fā)電船通過(guò)常規(guī)電力電纜為孤島負(fù)載供電。柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)作為應(yīng)急電源，在主能源和輔助能源都失去的工況下使用。主能源系統(tǒng)、輔助能源系統(tǒng)、大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)和超級(jí)電容與孤島微電網(wǎng)綜合控制管理中心之間存在通訊及控制通道，確保在孤島微電網(wǎng)綜合控制管理中心的統(tǒng)一管理和控制下實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)運(yùn)行。
[0148]核動(dòng)力發(fā)電船需要?？吭诤０?需要修建專門的碼頭、船塢或停泊裝置)通過(guò)海底電纜與岸電相連。；
[0149]岸電需建設(shè)開(kāi)關(guān)站，核動(dòng)力發(fā)電船通過(guò)電纜接入開(kāi)關(guān)站為孤島供電。
[0150]正常情況下，由核動(dòng)力發(fā)電機(jī)為孤島電網(wǎng)供電。
[0151]正常情況下，儲(chǔ)能系統(tǒng)由核動(dòng)力發(fā)電船提供電力充電，處于浮充模式。；
[0152]在非正常運(yùn)行工況下應(yīng)急情況如核動(dòng)力發(fā)電船故障停電、臺(tái)風(fēng)天氣應(yīng)急停機(jī)，通過(guò)電力控制系統(tǒng)自動(dòng)切換，優(yōu)先通過(guò)島上的風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能、海浪能發(fā)電、微型燃?xì)獍l(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、海上溫差能發(fā)電等分布式能源發(fā)電新能源系統(tǒng)供電，儲(chǔ)能系統(tǒng)處于浮充模式，柴油發(fā)電系統(tǒng)作為備用電源。
[0153]非正常運(yùn)行工況應(yīng)急情況下，由于理論上應(yīng)急時(shí)間很短，儲(chǔ)能系統(tǒng)不需要配置太大的容量，儲(chǔ)能系統(tǒng)主要擔(dān)負(fù)著改善孤島電能質(zhì)量、改善風(fēng)能等可再生能源接入質(zhì)量、保證重要負(fù)載持續(xù)供電等作用，分布式能源發(fā)電新能源系統(tǒng)為儲(chǔ)能系統(tǒng)提供充電電源，一旦分布式能源發(fā)電新能源系統(tǒng)供電不足或無(wú)法提供電力時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)開(kāi)始放電，為孤島電網(wǎng)供電，柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)作為備用能源電源為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電。
[0154]對(duì)于距離較遠(yuǎn)的孤島群，在各孤島上設(shè)置獨(dú)立的核動(dòng)力發(fā)電船;對(duì)于距離較近的孤島群，以負(fù)載最大的孤島作為供電主站，通過(guò)海上電纜連接起來(lái)為其他臨近孤島群統(tǒng)一集中供電，構(gòu)成較大的孤島群微電網(wǎng)供電系統(tǒng)。
[0155]儲(chǔ)能系統(tǒng)廠房可以采用分布式布置。
[0156]對(duì)島礁負(fù)載進(jìn)行重要度分級(jí)。對(duì)于重要負(fù)載如軍用雷達(dá)，修建專用儲(chǔ)能廠房，可考慮地下修建方式;對(duì)于次級(jí)重要負(fù)載，修建次級(jí)重要儲(chǔ)能廠房供電;對(duì)于普通負(fù)載如普通居民生活用電，可修建普通陸上廠房供電。根據(jù)負(fù)載分級(jí)及實(shí)際需求，可選擇采用固定式站房式儲(chǔ)能廠房、固定集裝箱式儲(chǔ)能站和移動(dòng)式儲(chǔ)能站三種方式。
[0157]方式三:核動(dòng)力發(fā)電船為主電源通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)供電方式
[0158]如圖11所示，示出了本發(fā)明的實(shí)施方式三中系統(tǒng)整體控制原理示意圖。
[0159]在該實(shí)施方式三中，配置核動(dòng)力發(fā)電船，核動(dòng)力發(fā)電船作為主能源，其他分布式能源(包括光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、海浪能發(fā)電、潮汐能發(fā)電、微型燃?xì)獍l(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、海上溫差能發(fā)電)作為輔助能源。核動(dòng)力發(fā)電船通過(guò)常規(guī)電力電纜為大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)和超級(jí)電容充電，大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)和超級(jí)電容放電對(duì)孤島負(fù)載供電。柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)作為應(yīng)急電源，在主能源和輔助能源都失去的工況下使用。主能源系統(tǒng)、輔助能源系統(tǒng)、大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)和超級(jí)電容與孤島微電網(wǎng)綜合控制管理中心之間存在通訊及控制通道，確保在孤島微電網(wǎng)綜合控制管理中心的統(tǒng)一管理和控制下實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)運(yùn)行。
[0160]對(duì)于孤島負(fù)載較小的情況，而核動(dòng)力發(fā)電船輸出容量較大的情況下，核動(dòng)力發(fā)電船可以為多個(gè)孤島供電。此種情況下，需要核動(dòng)力發(fā)電船輪流為各孤島電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)充電，儲(chǔ)能系統(tǒng)需保證一定的時(shí)間內(nèi)(如一周、半個(gè)月等)為孤島電網(wǎng)持續(xù)供電。此種情況下，由于孤島電力主要由大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)供電，大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)需要配置比較大的容量。
[0161]本發(fā)明所述的第三種實(shí)施方式下，核動(dòng)力發(fā)電發(fā)電動(dòng)力船不需要?？吭诤０?，不需要修建專門的碼頭。充電工作時(shí)，核動(dòng)力發(fā)電發(fā)電動(dòng)力船通過(guò)專門的系泊系統(tǒng)與海底保持連接固定，然后通過(guò)海底電纜與岸電開(kāi)關(guān)站相連供電。。
[0162]正常工況情況下，核動(dòng)力發(fā)電船在一定的時(shí)間內(nèi)為孤島儲(chǔ)能系統(tǒng)充電，島上分布式能源發(fā)電新能源系統(tǒng)優(yōu)先為孤島供電，儲(chǔ)能系統(tǒng)系統(tǒng)作為備用，在儲(chǔ)能系統(tǒng)電力不夠的情況下啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)供電。；
[0163]在核動(dòng)力發(fā)電船故障停運(yùn)、持續(xù)臺(tái)風(fēng)等非正常運(yùn)行工況應(yīng)急情況下，孤島分布式能源新能源及儲(chǔ)能系統(tǒng)電力供應(yīng)不足的情況下，需啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)為孤島電網(wǎng)供電。
[0164]非正常運(yùn)行工況下，分布式能源可再生能源發(fā)電系統(tǒng)超過(guò)孤島負(fù)載用電時(shí)，以及分布式可再生能源發(fā)電和大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)能夠維持負(fù)載較長(zhǎng)時(shí)間用電時(shí)，所有柴油機(jī)停運(yùn)，直到分布式可再生能源發(fā)電不足以維持負(fù)載時(shí)投入柴油發(fā)電機(jī)。在柴油發(fā)電機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，依靠?jī)?chǔ)能的調(diào)節(jié)作用，盡量多利用分布式可再生能源發(fā)電以減少燃料的消耗。依靠準(zhǔn)確的負(fù)載預(yù)測(cè)和分布式可再生能源發(fā)電預(yù)測(cè)，提高系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和可靠性，最大限度利用風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等可再生能源光出力和減少損失負(fù)載容量的同時(shí)，應(yīng)該盡量減少柴油發(fā)電機(jī)啟停機(jī)次數(shù)以及儲(chǔ)能充放電循環(huán)次數(shù)。
[0165]儲(chǔ)能系統(tǒng)廠房可以采用分布式布置。
[0166]對(duì)島礁負(fù)載進(jìn)行重要度分級(jí)。對(duì)于重要負(fù)載如軍用雷達(dá)，修建專用儲(chǔ)能廠房，可考慮地下修建方式;對(duì)于次級(jí)重要負(fù)載，修建次級(jí)重要儲(chǔ)能廠房供電;對(duì)于普通負(fù)載如普通居民生活用電，可修建普通陸上廠房供電。根據(jù)負(fù)載分級(jí)及實(shí)際需求，可選擇采用固定式站房式儲(chǔ)能廠房、固定集裝箱式儲(chǔ)能站和移動(dòng)式儲(chǔ)能站三種方式。
[0167]實(shí)施本發(fā)明，具有如下的有益效果:
[0168]本發(fā)明將小型堆核電站或核動(dòng)力發(fā)電船與多種分布式能源相結(jié)合，充分發(fā)揮小型堆核電站輸出容量大、電力質(zhì)量穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)性和可靠性高以及分布式能源清潔環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)包含了各種可再生能源作為能源補(bǔ)充，電源選擇范圍非常廣，為邊遠(yuǎn)海島等獨(dú)立孤島或孤島群的綜合能源供給及保障提供了有效解決方案，可以解決孤島綜合供電、海水淡化、區(qū)域供熱、艦船供能及海上能源補(bǔ)給等綜合能源供給及保障問(wèn)題；
[0169]本發(fā)明方案通過(guò)小型堆核電站或核動(dòng)力發(fā)電船作為孤島主電源，可以滿足孤島對(duì)大容量用電的需求。
[0170]本發(fā)明配置了微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)、微電網(wǎng)管理系統(tǒng)，可以非常高效、可靠地對(duì)孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理，通過(guò)將二次測(cè)控保護(hù)、通訊與數(shù)據(jù)采集在內(nèi)的設(shè)備和微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)孤島微電網(wǎng)供電網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)運(yùn)行，最終建成一個(gè)包含核、風(fēng)、光、柴、儲(chǔ)、微一體的智能化供電系統(tǒng)，利用微電網(wǎng)的實(shí)時(shí)調(diào)度與控制實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的高效、安全運(yùn)轉(zhuǎn)；
[0171]本發(fā)明基于混合儲(chǔ)能(大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)、超級(jí)電容)的分布式電源，采用混合儲(chǔ)能控制技術(shù)，將蓄電池和超級(jí)電容器混合使用，應(yīng)用于可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，使蓄電池能量密度大和超級(jí)電容功率密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)相結(jié)合，會(huì)大大提升整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性能。
[0172]以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)，其特征在于，包括: 作為孤島微電網(wǎng)的主電源的小型堆核發(fā)電設(shè)備； 用于將所述小型堆核發(fā)電設(shè)備接入微電網(wǎng)的開(kāi)關(guān)站； 用于儲(chǔ)能的大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)以及超級(jí)電容； 作為孤島微電網(wǎng)的輔助電源的分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)； 作為孤島微電網(wǎng)的應(yīng)急能源的柴油發(fā)電系統(tǒng)；以及 微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)； 其中，所述小型堆核發(fā)電設(shè)備、開(kāi)關(guān)站、大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)以及超級(jí)電容、分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)、柴油發(fā)電系統(tǒng)以及微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)之間通過(guò)電力傳輸線路或/及微網(wǎng)通訊線路進(jìn)行連接； 其中，所述分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)包括:光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、海浪能發(fā)電系統(tǒng)、潮汐能發(fā)電系統(tǒng)、微型燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)、生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)、海上溫差能發(fā)電系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)。2.如權(quán)利要求1所述的一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)，其特征在于， 所述小型堆核發(fā)電設(shè)備為小型堆核電站，其通過(guò)開(kāi)關(guān)站中的接入系統(tǒng)與孤島微電網(wǎng)相連接;或者 所述小型堆核發(fā)電設(shè)備為核動(dòng)力發(fā)電船，其通過(guò)海底電纜直接與開(kāi)關(guān)站中的接入系統(tǒng)相連接;或者所述核動(dòng)力發(fā)電船的輸出電纜與一浮橋裝置中的電纜接口相連，所述浮橋裝置內(nèi)通過(guò)鋪設(shè)的電纜與開(kāi)關(guān)站的接入系統(tǒng)相連接。3.如權(quán)利要求2所述的一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)，其特征在于， 所述小型堆核發(fā)電設(shè)備為建設(shè)在所述孤島上的小型堆核電站，所述小型堆核電站通過(guò)開(kāi)關(guān)站接入微電網(wǎng)為孤島負(fù)載進(jìn)行供電； 所述分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)接入所述大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)以及超級(jí)電容，所述大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)以及超級(jí)電容在所述小型堆核電站出現(xiàn)故障停電或停機(jī)時(shí)，為孤島負(fù)載進(jìn)行供電。4.如權(quán)利要求2所述的一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)，其特征在于， 所述小型堆核發(fā)電設(shè)備為核動(dòng)力發(fā)電船，所述核動(dòng)力發(fā)電船通過(guò)海底電纜與設(shè)置于孤島上的開(kāi)關(guān)站相連，通過(guò)所述開(kāi)關(guān)站接入微電網(wǎng)為孤島負(fù)載進(jìn)行供電； 所述分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)接入所述大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)以及超級(jí)電容，所述大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)以及超級(jí)電容在所述核動(dòng)力發(fā)電船出現(xiàn)故障停電或停機(jī)時(shí)，為孤島負(fù)載進(jìn)行供電。5.如權(quán)利要求2所述的一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)，其特征在于， 所述分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)接入所述大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)以及超級(jí)電容并進(jìn)行充電，優(yōu)先為孤島負(fù)載進(jìn)行供電； 所述小型堆核發(fā)電設(shè)備為核動(dòng)力發(fā)電船，所述核動(dòng)力發(fā)電船定期通過(guò)海底電纜與設(shè)置于孤島上的開(kāi)關(guān)站相連，通過(guò)所述開(kāi)關(guān)站對(duì)接入所述大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)以及超級(jí)電容進(jìn)行充電。6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)站至少包括接入系統(tǒng)、變壓器、斷路器及母線，所述接入系統(tǒng)提供有小型堆核發(fā)電設(shè)備與孤島微電網(wǎng)互相連接的接口。7.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的孤島綜合能源供電及保障系統(tǒng)，其特征在于，所述微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)包括微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)包括: 電量采集模塊，用于在線采集微電網(wǎng)參數(shù)以及大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)參數(shù)信息，所述微電網(wǎng)參數(shù)包括電壓、電流、有功、無(wú)功、頻率信息，所述大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)參數(shù)包括電壓、電流、充放電信息； 信息處理模塊，用于接收來(lái)自電量采集模塊的微電網(wǎng)參數(shù)以及大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)參數(shù)，通過(guò)對(duì)所接收的信息進(jìn)行整合、處理和計(jì)算分析，判斷是否需要進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，并在確定需要進(jìn)行功率調(diào)節(jié)時(shí)制定功率調(diào)節(jié)策略，并生成控制?目號(hào)； 電力控制模塊，用于接收來(lái)自所述信息處理模塊的控制信號(hào)，根據(jù)所述控制信號(hào)執(zhí)行相應(yīng)的有功功率調(diào)節(jié)或無(wú)功功率調(diào)節(jié)。8.如權(quán)利要求7所述的孤島綜合能源供電及保障系統(tǒng)，其特征在于， 當(dāng)信息處理模塊判斷到電壓出現(xiàn)波動(dòng)超出預(yù)定閾值時(shí)，則確定需要啟動(dòng)微電網(wǎng)有功功率調(diào)節(jié)；當(dāng)信息處理模塊判斷到頻率出現(xiàn)波動(dòng)超出預(yù)定閾值時(shí)，則確定需要啟動(dòng)微電網(wǎng)無(wú)功功率調(diào)節(jié)； 其中，所述電力控制模塊進(jìn)一步包括有功功率調(diào)節(jié)模塊和無(wú)功功率調(diào)節(jié)模塊； 所述有功功率調(diào)節(jié)模塊用于在電量過(guò)剩時(shí)，控制對(duì)大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)和超級(jí)電容組進(jìn)行充電，并用于在電量不足時(shí)，控制對(duì)大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)和超級(jí)電容組進(jìn)行放電，以實(shí)現(xiàn)有功功率的動(dòng)態(tài)平衡； 所述無(wú)功功率調(diào)節(jié)模塊，用于通過(guò)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行投、切操作以實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)平衡。9.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的孤島綜合能源供電及保障系統(tǒng)，其特征在于，所述微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)進(jìn)一步包括微電網(wǎng)管理系統(tǒng)，所述微電網(wǎng)管理系統(tǒng)包括:微電網(wǎng)接入柜、微電網(wǎng)通訊屏、微電網(wǎng)測(cè)控屏和微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)，所述微電網(wǎng)測(cè)控制屏包含微電網(wǎng)集中控制器； 其中，微電網(wǎng)集中控制器用于實(shí)時(shí)檢測(cè)微電網(wǎng)頻率，如果檢測(cè)到頻率過(guò)低，則根據(jù)負(fù)載的優(yōu)先級(jí)從低到高依次切除部分負(fù)載，或調(diào)整分布式電源輸出，以使微電網(wǎng)頻率處于正常范圍； 如果檢測(cè)到頻率過(guò)高，則根據(jù)已切除的負(fù)載的優(yōu)先級(jí)從高到低依次進(jìn)行恢復(fù)，或調(diào)整分布式電源輸出，以使微電網(wǎng)頻率處于正常范圍。10.如權(quán)利要求9所述的孤島綜合能源供電及保障系統(tǒng)，其特征在于，所述微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)包括儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控模塊、微電網(wǎng)綜合監(jiān)視與統(tǒng)計(jì)模塊、以及下述模塊中的至少一個(gè):小型核能發(fā)電監(jiān)控模塊、風(fēng)力發(fā)電監(jiān)控模塊、光伏發(fā)電監(jiān)控模塊、柴油發(fā)電監(jiān)控模塊、海浪能發(fā)電監(jiān)控模塊、潮汐能發(fā)電監(jiān)控模塊、微型燃?xì)獍l(fā)電監(jiān)控模塊、生物質(zhì)發(fā)電監(jiān)控模塊和海上溫差能發(fā)電監(jiān)控模塊。
【文檔編號(hào)】H02J3/28GK106099986SQ201610626567
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月3日 公開(kāi)號(hào)201610626567.9, CN 106099986 A, CN 106099986A, CN 201610626567, CN-A-106099986, CN106099986 A, CN106099986A, CN201610626567, CN201610626567.9
【發(fā)明人】郭建林, 楊成峰, 李曦, 劉永康, 陽(yáng)忠明, 劉曉爽, 芮旻, 楊玨
【申請(qǐng)人】中廣核研究院有限公司, 中國(guó)廣核集團(tuán)有限公司, 中國(guó)廣核電力股份有限公司