一種基于直流微電網(wǎng)的多母線(xiàn)居民區(qū)供電系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于直流微電網(wǎng)的多母線(xiàn)居民區(qū)供電系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)可再生能源的高效梯級(jí)利用及居民區(qū)供電系統(tǒng)對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施的有效整合。系統(tǒng)設(shè)置有三級(jí)直流母線(xiàn)，公共電網(wǎng)單元、混合儲(chǔ)能單元、電動(dòng)汽車(chē)充電單元、分布式電源單元和納米電網(wǎng)供電單元分別通過(guò)特定的變換器連接在500V的一級(jí)高壓直流母線(xiàn)；380V的二級(jí)中壓直流母線(xiàn)設(shè)置于納米電網(wǎng)中，為居民高壓負(fù)荷供電；48V的三級(jí)低壓直流母線(xiàn)可以為家庭中日益增多的低壓電子設(shè)備供電。直流微電網(wǎng)與納米電網(wǎng)均有并網(wǎng)和孤島兩種運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)結(jié)合三級(jí)直流母線(xiàn)架構(gòu)，提高居民區(qū)供電系統(tǒng)的供電可靠性、經(jīng)濟(jì)性和多樣性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于直流微電網(wǎng)的多母線(xiàn)居民區(qū)供電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種居民區(qū)供電系統(tǒng)。尤其是涉及一種利用基于混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的直流微電網(wǎng)整體供電，納米電網(wǎng)獨(dú)立供電，同時(shí)滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)快速與慢速兩種充電需求的多母線(xiàn)居民區(qū)供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，電力系統(tǒng)呈現(xiàn)出用電負(fù)荷不斷增加、輸電容量逐漸增大的特點(diǎn)。大容量集中式發(fā)電、遠(yuǎn)距離高電壓傳輸?shù)幕ヂ?lián)大電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)成本高、運(yùn)行難度大、調(diào)節(jié)能力弱的問(wèn)題日益凸顯，難以滿(mǎn)足用戶(hù)越來(lái)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(chǔ)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(qiáng)、投入成本低等優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)發(fā)利用高效經(jīng)濟(jì)、靈活可靠的分布式發(fā)電技術(shù)是解決能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題的有效途徑。為了減緩大規(guī)模的分布式電源單機(jī)入網(wǎng)對(duì)大電網(wǎng)的沖擊，彌補(bǔ)電力系統(tǒng)對(duì)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(shì)，微電網(wǎng)的概念應(yīng)運(yùn)而生。
[0003]微電網(wǎng)是由分布式電源、負(fù)荷單元及儲(chǔ)能裝置按照特定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成的具備獨(dú)立管理、保護(hù)、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(yùn)行模式，并且可以在兩種模式之間平滑無(wú)縫切換，一般通過(guò)單點(diǎn)接入主網(wǎng)，具有“即插即用”的靈活性和可控性，是未來(lái)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(shí)，能實(shí)現(xiàn)公共電網(wǎng)、分布式電源與負(fù)荷的一體化協(xié)調(diào)運(yùn)行和各種能源資源的梯級(jí)高效利用；當(dāng)大電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，微電網(wǎng)通過(guò)解列控制進(jìn)入孤島模式，單獨(dú)向敏感負(fù)荷供電，充分滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)供電安全性、可靠性需求。
[0004]與交流微電網(wǎng)相比，直流微電網(wǎng)優(yōu)勢(shì)明顯:I)不需考慮分布式電源同步并網(wǎng)、三相不平衡等問(wèn)題，系統(tǒng)控制變量少使運(yùn)行控制更加簡(jiǎn)單可靠;2)不需要對(duì)電壓的相角和頻率進(jìn)行跟蹤控制，通過(guò)控制直流母線(xiàn)電壓的穩(wěn)定即可實(shí)現(xiàn)分布式電源和負(fù)荷的協(xié)調(diào)控制；3)不需考慮無(wú)功功率的流動(dòng)，使各部分損耗降低，電力系統(tǒng)整體效率提高;4)有功潮流更加容易控制，對(duì)強(qiáng)間歇性的風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源有更好的兼容性;5)雖然初期投資成本較高，但低故障率使運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本較低，因此使用周期內(nèi)的綜合成本較低，經(jīng)濟(jì)效益較高。
[0005]隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及生活水平的提高，人們對(duì)居民區(qū)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和多樣性提出了更高的要求，同時(shí)不同電壓等級(jí)、不同供電形式的用電設(shè)備促使居民區(qū)供電系統(tǒng)向更加智能、高效的方向發(fā)展。另一方面，電動(dòng)汽車(chē)正逐步普及并蓬勃發(fā)展，是未來(lái)新一代的交通工具，具有很多優(yōu)勢(shì)。未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)將是人們生活不可或缺的一部分，大量的電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施是電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的基礎(chǔ)。因此，居民供電系統(tǒng)應(yīng)該具備電動(dòng)汽車(chē)充電能力，能夠兼容電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施。而納米電網(wǎng)是用于單一負(fù)荷供電的小型微電網(wǎng)，具有簡(jiǎn)單易控、靈活高效的特點(diǎn)，可以為單棟建筑進(jìn)行可靠性供電，具有更多技術(shù)和監(jiān)管優(yōu)勢(shì)，更易進(jìn)行大規(guī)模普遍推廣。多納米電網(wǎng)與分布式電源可以形成直流微電網(wǎng)供電系統(tǒng)，利用直流微電網(wǎng)的兼容性與互動(dòng)性，可以形成集成分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車(chē)充電的多母線(xiàn)居民區(qū)供電系統(tǒng)，在充分利用可再生能源的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)供電的多樣性、可靠性、安全性和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)能源的高效梯級(jí)利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種基于直流微電網(wǎng)的多母線(xiàn)居民區(qū)供電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)可再生能源的高效梯級(jí)利用及居民區(qū)供電系統(tǒng)對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施的有效整合，提高居民區(qū)供電系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性與安全性，增加居民區(qū)供電系統(tǒng)對(duì)不同電壓等級(jí)、不同供電形式的用電設(shè)備兼容的多樣性，緩解環(huán)境污染和能源危機(jī)的壓力。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種基于直流微電網(wǎng)的多母線(xiàn)居民區(qū)供電系統(tǒng)，包括公共電網(wǎng)單元、混合儲(chǔ)能單元、電動(dòng)汽車(chē)充電單元、分布式電源單元、納米電網(wǎng)供電單元和一級(jí)直流母線(xiàn)，其中:所述的公共電網(wǎng)單元，公共電網(wǎng)連接一個(gè)變壓器，變壓器的另一側(cè)對(duì)應(yīng)連接一個(gè)雙向交流-直流(AC-DC)變換器，雙向交流-直流(AC-DC)變換器的另一側(cè)連接在一級(jí)直流母線(xiàn)上;所述的混合儲(chǔ)能單元，混合儲(chǔ)能系統(tǒng)連接一個(gè)初級(jí)雙向直流-直流(DC-DC)變換器，初級(jí)雙向直流-直流(DC-DC)變換器的另一側(cè)對(duì)應(yīng)連接在一級(jí)直流母線(xiàn)上；所述的電動(dòng)汽車(chē)充電單元，電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池連接一個(gè)雙向直流-直流(DC-DC)變換器，雙向直流-直流(DC-DC)變換器的另一側(cè)連接在一級(jí)直流母線(xiàn)上;所述的分布式電源單元，包括燃料電池、光伏電池、微燃機(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其中燃料電池和光伏電池都各自通過(guò)一個(gè)直流-直流(DC-DC)變換器連接在一級(jí)直流母線(xiàn)上，微燃機(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)都各自通過(guò)一個(gè)交流-直流(AC-DC)變換器連接在一級(jí)直流母線(xiàn)上;所述的納米電網(wǎng)供電單元，納米電網(wǎng)連接一個(gè)雙向直流-直流(DC-DC)變換器，雙向直流-直流(DC-DC)變換器的另一側(cè)連接在一級(jí)直流母線(xiàn)上。
[0007]所述的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)包括兩個(gè)次級(jí)雙向直流-直流(DC-DC)變換器、蓄電池和超級(jí)電容，其中兩個(gè)次級(jí)雙向直流-直流(DC-DC)變換器的一側(cè)分別對(duì)應(yīng)連接蓄電池和超級(jí)電容，另一側(cè)通過(guò)并聯(lián)方式連接初級(jí)雙向直流-直流(DC-DC)變換器。
[0008]所述的納米電網(wǎng)包括一個(gè)通過(guò)雙向直流-直流(DC-DC)變換器連接在一級(jí)直流母線(xiàn)上的放射狀二級(jí)直流母線(xiàn)、一個(gè)通過(guò)單向直流-直流(DC-DC)變換器連接在放射狀二級(jí)直流母線(xiàn)上的放射狀三級(jí)直流母線(xiàn)、通過(guò)直流-直流(DC-DC)變換器連接在放射狀三級(jí)直流母線(xiàn)上的低壓直流負(fù)荷、通過(guò)直流-交流(DC-AC)變換器連接在放射狀三級(jí)直流母線(xiàn)上的低壓交流負(fù)荷、蓄電池、光伏電池、燃料電池、電動(dòng)汽車(chē)、通過(guò)直流-交流(DC-AC)變換器連接在放射狀二級(jí)直流母線(xiàn)上的高壓交流負(fù)荷和通過(guò)直流-直流(DC-DC)變換器連接在放射狀二級(jí)直流母線(xiàn)上的高壓直流負(fù)荷，其中，蓄電池和電動(dòng)汽車(chē)分別通過(guò)雙向直流-直流(DC-DC)變換器連接在放射狀二級(jí)直流母線(xiàn)上，光伏電池和燃料電池分別通過(guò)直流-直流(DC-DC)變換器連接在放射狀二級(jí)直流母線(xiàn)上。
[0009]所述的納米電網(wǎng)包括一個(gè)通過(guò)雙向直流-直流(DC-DC)變換器連接在一級(jí)直流母線(xiàn)上的環(huán)狀二級(jí)直流母線(xiàn)、一個(gè)通過(guò)單向直流-直流(DC-DC)變換器連接在環(huán)狀二級(jí)直流母線(xiàn)上的環(huán)狀三級(jí)直流母線(xiàn)、通過(guò)直流-直流(DC-DC)變換器連接在環(huán)狀三級(jí)直流母線(xiàn)上的低壓直流負(fù)荷、通過(guò)直流-交流(DC-AC)變換器連接在環(huán)狀三級(jí)直流母線(xiàn)上的低壓交流負(fù)荷、蓄電池、光伏電池、燃料電池、電動(dòng)汽車(chē)、通過(guò)直流-交流(DC-AC)變換器連接在環(huán)狀二級(jí)直流母線(xiàn)上的高壓交流負(fù)荷和通過(guò)直流-直流(DC-DC)變換器連接在環(huán)狀二級(jí)直流母線(xiàn)上的高壓直流負(fù)荷，其中，蓄電池和電動(dòng)汽車(chē)分別通過(guò)雙向直流-直流(DC-DC)變換器連接在環(huán)狀二級(jí)直流母線(xiàn)上，光伏電池和燃料電池分別通過(guò)直流-直流(DC-DC)變換器連接在環(huán)狀二級(jí)直流母線(xiàn)上。
[0010]本實(shí)用新型提供一種基于直流微電網(wǎng)的多母線(xiàn)居民區(qū)供電系統(tǒng)，其有益效果是:實(shí)現(xiàn)分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)及電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施在居民區(qū)供電系統(tǒng)的有效整合，增加了居民區(qū)供電系統(tǒng)的功能多樣性，提高居民區(qū)供電的可靠性和穩(wěn)定性;利用蓄電池和超級(jí)電容組成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，平抑功率波動(dòng)，提高居民區(qū)供電質(zhì)量；混合儲(chǔ)能系統(tǒng)采取兩級(jí)控制器，增加功率的可調(diào)度性;采取三級(jí)直流母線(xiàn)的連接方式，提高能源的利用效率及居民區(qū)供電的靈活性;各納米電網(wǎng)結(jié)合電動(dòng)汽車(chē)充電單元、混合儲(chǔ)能單元、分布式電網(wǎng)單元，形成居民區(qū)的直流微電網(wǎng)供電區(qū)域，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為基于直流微電網(wǎng)的多母線(xiàn)居民區(qū)供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3為放射狀納米電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4為環(huán)狀納米電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中
[0016]1:公共電網(wǎng)單元2:混合儲(chǔ)能單元
[0017]3:電動(dòng)汽車(chē)充電單元4:分布式電源單元
[0018]5:納米電網(wǎng)供電單元6:—級(jí)直流母線(xiàn)
[0019]11:公共電網(wǎng)12:變壓器
[0020]13:雙向交流-直流變換器 21:混合儲(chǔ)能系統(tǒng)
[0021]22:初級(jí)雙向直流-直流變換器31:電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池
[0022]32:雙向直流-直流變換器 41:燃料電池
[0023]42:光伏電池43:微燃機(jī)
[0024]44:風(fēng)力發(fā)電機(jī)45:直流-直流變換器
[0025]46:直流-直流變換器47:交流-直流變換器
[0026]48:交流-直流變換器51:納米電網(wǎng)
[0027]52:雙向直流-直流變換器
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的一種基于直流微電網(wǎng)的多母線(xiàn)居民區(qū)供電系統(tǒng)作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0029]本實(shí)用新型的一種基于直流微電網(wǎng)的多母線(xiàn)居民區(qū)供電系統(tǒng)，通過(guò)分布式電源、混合儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車(chē)充電站及納米電網(wǎng)形成直流微電網(wǎng)系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)置有三級(jí)直流母線(xiàn)，一級(jí)直流母線(xiàn)是電壓等級(jí)為500V的高壓直流母線(xiàn)，二級(jí)直流母線(xiàn)是電壓等級(jí)為380V的中壓直流母線(xiàn)，三級(jí)直流母線(xiàn)是電壓等級(jí)為48V的低壓直流母線(xiàn)，通過(guò)多級(jí)直流母線(xiàn)的設(shè)置，從而增加系統(tǒng)的功能多樣性，提高供電效率。一級(jí)直流母線(xiàn)上設(shè)置有公共電網(wǎng)單元、混合儲(chǔ)能單元、電動(dòng)汽車(chē)充電單元、分布式電源單元和納米電網(wǎng)供電單元，其中:直流微電網(wǎng)可以通過(guò)與公共電網(wǎng)單元的通斷來(lái)控制并網(wǎng)或孤島運(yùn)行狀態(tài);混合儲(chǔ)能單元可以通過(guò)充放電控制來(lái)平衡系統(tǒng)功率波動(dòng)，從而維持直流母線(xiàn)電壓穩(wěn)定；電動(dòng)汽車(chē)充電單元為快速充電站，滿(mǎn)足對(duì)時(shí)間要求較高的充電需求;分布式電源單元包括輸出交流電的微燃機(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)、輸出直流電的燃料電池和光伏電池，可以為整個(gè)居民區(qū)提供能量;納米電網(wǎng)供電單元中的每棟建筑可以形成納米電網(wǎng)供電系統(tǒng)，同樣可以獨(dú)立控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，提高供電穩(wěn)定性。二級(jí)直流母線(xiàn)設(shè)置于納米電網(wǎng)中，為了增加系統(tǒng)的供電效率，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，此部分的分布式電源只有輸出直流電的光伏電池和燃料電池，同時(shí)米用蓄電池來(lái)平抑功率波動(dòng)。三級(jí)直流母線(xiàn)為家庭中日益增多的低壓電子設(shè)備供電。
[0030]如圖1所示的一種基于直流微電網(wǎng)的多母線(xiàn)居民區(qū)供電系統(tǒng)，包括公共電網(wǎng)單元
1、混合儲(chǔ)能單元2、電動(dòng)汽車(chē)充電單元3、分布式電源單元4、納米電網(wǎng)供電單元5和一級(jí)直流母線(xiàn)6，其中:所述的公共電網(wǎng)單元I，公共電網(wǎng)11連接一個(gè)變壓器12，變壓器12的另一側(cè)對(duì)應(yīng)連接一個(gè)雙向交流-直流AC-DC變換器13，雙向交流-直流(AC-DC)變換器13的另一側(cè)連接在一級(jí)直流母線(xiàn)6上;所述的混合儲(chǔ)能單元2，混合儲(chǔ)能系統(tǒng)21連接一個(gè)初級(jí)雙向直流-直流(DC-DC)變換器22，初級(jí)雙向直流-直流(DC-DC)變換器22的另一側(cè)對(duì)應(yīng)連接在一級(jí)直流母線(xiàn)6上;所述的電動(dòng)汽車(chē)充電單元3，電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池31連接一個(gè)雙向直流-直流(DC-DC)變換器32，雙向直流-直流(DC-DC)變換器32的另一側(cè)連接在一級(jí)直流母線(xiàn)6上;所述的分布式電源單元4，包括燃料電池41、光伏電池42、微燃機(jī)43和風(fēng)力發(fā)電機(jī)44，其中燃料電池41和光伏電池42都各自通過(guò)一個(gè)直流-直流(DC-DC)變換器45/46連接在一級(jí)直流母線(xiàn)6上，微燃機(jī)43和風(fēng)力發(fā)電機(jī)44都各自通過(guò)一個(gè)交流-直流(AC-DC)變換器47/48連接在一級(jí)直流母線(xiàn)6上:所述的納米電網(wǎng)供電單元5，納米電網(wǎng)51連接一個(gè)雙向直流-直流(DC-DC)變換器52，雙向直流-直流(DC-DC)變換器52的另一側(cè)連接在一級(jí)直流母線(xiàn)6上。系統(tǒng)中各直流-直流(DC-DC)變換器、交流-直流(AC-DC)變換器及分布式電源的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)置。
[0031]直流微電網(wǎng)有并網(wǎng)和孤島兩種運(yùn)行狀態(tài)，并且可以在兩種模式之間平滑無(wú)縫切換，當(dāng)直流微電網(wǎng)處于并網(wǎng)模式時(shí)，能實(shí)現(xiàn)公共電網(wǎng)單元1、分布式電源單元4與負(fù)荷的一體化協(xié)調(diào)運(yùn)行和各種能源資源的梯級(jí)高效利用；當(dāng)公共電網(wǎng)單元I發(fā)生故障時(shí)，直流微電網(wǎng)通過(guò)解列控制進(jìn)入孤島模式，單獨(dú)向居民區(qū)負(fù)荷供電，充分滿(mǎn)足居民對(duì)供電安全性、可靠性需求。直流微電網(wǎng)系統(tǒng)可以采用主從控制模式、對(duì)等控制模式或分層控制模式，以保證系統(tǒng)的功率平衡及各直流母線(xiàn)電壓的穩(wěn)定。雙向交流-直流(AC-DC)變換器13可以采用下垂控制、恒功率控制或恒壓/恒頻控制，其控制直流微電網(wǎng)與公共電網(wǎng)11的功率交換。混合儲(chǔ)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(zhǎng)的超級(jí)電容組合成的混合儲(chǔ)能形式，提高功率輸出能力，延長(zhǎng)裝置的使用壽命。電動(dòng)汽車(chē)充電單元3連接在一級(jí)直流母線(xiàn)6上，主要滿(mǎn)足居民的快速充電需求，雙向直流-直流(DC-DC)變換器32可以根據(jù)設(shè)定的充電指令控制充電功率。分布式電源單元4中的各微電源通過(guò)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。公共電網(wǎng)單元1、混合儲(chǔ)能單元2和分布式電源單元4可以為整個(gè)居民供電系統(tǒng)中所有建筑提供電能，而在每棟建筑的供電系統(tǒng)中同時(shí)設(shè)置納米電網(wǎng)供電單元5，納米電網(wǎng)51及雙向直流-直流(DC-DC)變換器52的數(shù)量根據(jù)實(shí)際居民供電區(qū)的建筑情況確定。當(dāng)系統(tǒng)中任意一個(gè)納米電網(wǎng)51發(fā)生故障，可以通過(guò)解列控制進(jìn)行隔離，保證居民區(qū)其他建筑的安全供電，而當(dāng)系統(tǒng)中的其他部分發(fā)生故障時(shí)，各納米電網(wǎng)51也可以通過(guò)解列控制進(jìn)入孤島運(yùn)行狀態(tài)，從而保證建筑內(nèi)的負(fù)荷供電，這樣就提高了供電可靠性、安全性和靈活性。
[0032]如圖2所示的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，次級(jí)雙向直流-直流(DC-DC)變換器211和次級(jí)雙向直流-直流(DC-DC)變換器212的一側(cè)分別對(duì)應(yīng)連接蓄電池213和超級(jí)電容214，另一側(cè)通過(guò)并聯(lián)方式連接初級(jí)雙向直流-直流(DC-DC)變換器22。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)功率波動(dòng)時(shí)，蓄電池213吸收或釋放低頻功率，超級(jí)電容214吸收或釋放高頻功率，初級(jí)雙向直流-直流(DC-DC)變換器22控制混合儲(chǔ)能系統(tǒng)21的整體功率流動(dòng)，而次級(jí)雙向直流-直流(DC-DC)變換器211和次級(jí)雙向直流-直流(DC-DC)變換器212則分別控制蓄電池213和超級(jí)電容214的功率流動(dòng)，通過(guò)兩級(jí)控制器的設(shè)置，增加功率的可調(diào)度性。
[0033]納米電網(wǎng)51的拓?fù)湫问郊瓤梢允欠派錉?如圖3)的也可以是環(huán)狀的(如圖4)，納米電網(wǎng)51包括48V和380V兩級(jí)直流母線(xiàn)，可以分別為建筑中的低壓負(fù)荷和高壓負(fù)荷供電。納米電網(wǎng)51中的蓄電池515可以平衡系統(tǒng)中的功率波動(dòng)，維持直流母線(xiàn)的穩(wěn)定，而通過(guò)雙向直流-直流(DC-DC)變換器5117可以滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池518的慢充需求。特殊情況下，當(dāng)蓄電池515不足以平抑系統(tǒng)的功率波動(dòng)時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池518可以作為儲(chǔ)能裝置參與系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)，從而增加系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
[0034]如圖3所示的放射狀納米電網(wǎng)，納米電網(wǎng)51包括一個(gè)通過(guò)雙向直流-直流(DC-DC)變換器52連接在一級(jí)直流母線(xiàn)6上的放射狀二級(jí)直流母線(xiàn)512a、一個(gè)通過(guò)單向直流-直流(DC-DC)變換器5113連接在放射狀二級(jí)直流母線(xiàn)512a上的放射狀三級(jí)直流母線(xiàn)511a、通過(guò)直流-直流(DC-DC)變換器5111連接在放射狀三級(jí)直流母線(xiàn)511a上的低壓直流負(fù)荷513、通過(guò)直流-交流(DC-AC)變換器5112連接在放射狀三級(jí)直流母線(xiàn)51 Ia上的低壓交流負(fù)荷514、蓄電池515、光伏電池516、燃料電池517、電動(dòng)汽車(chē)518、通過(guò)直流-交流(DC-AC)變換器5118連接在放射狀二級(jí)直流母線(xiàn)512a上的高壓交流負(fù)荷519和通過(guò)直流-直流(DC-DC)變換器5119連接在放射狀二級(jí)直流母線(xiàn)512a上的高壓直流負(fù)荷5110，其中，蓄電池515和電動(dòng)汽車(chē)518各通過(guò)雙向直流-直流(DC-DC)變換器5114/5117連接在放射狀二級(jí)直流母線(xiàn)512a上，光伏電池516和燃料電池517各通過(guò)直流-直流(DC-DC)變換器5115/5116連接在放射狀二級(jí)直流母線(xiàn)512a上。
[0035]如圖4所示的環(huán)狀納米電網(wǎng)，納米電網(wǎng)51包括一個(gè)通過(guò)雙向直流-直流(DC-DC)變換器52連接在一級(jí)直流母線(xiàn)6上的環(huán)狀二級(jí)直流母線(xiàn)512b、一個(gè)通過(guò)單向直流-直流(DC-DC)變換器5113連接在環(huán)狀二級(jí)直流母線(xiàn)512b上的環(huán)狀三級(jí)直流母線(xiàn)511b、通過(guò)直流-直流(DC-DC)變換器5111連接在環(huán)狀三級(jí)直流母線(xiàn)511b上的低壓直流負(fù)荷513、通過(guò)直流-交流(DC-AC)變換器5112連接在環(huán)狀三級(jí)直流母線(xiàn)511b上的低壓交流負(fù)荷514、蓄電池515、光伏電池516、燃料電池517、電動(dòng)汽車(chē)518、通過(guò)直流-交流(DC-AC)變換器5118連接在環(huán)狀二級(jí)直流母線(xiàn)512b上的高壓交流負(fù)荷519和通過(guò)直流-直流(DC-DC)變換器5119連接在環(huán)狀二級(jí)直流母線(xiàn)512b上的高壓直流負(fù)荷5110，其中，蓄電池515和電動(dòng)汽車(chē)518分別通過(guò)雙向直流-直流(DC-DC)變換器5114/5117連接在環(huán)狀二級(jí)直流母線(xiàn)512b上，光伏電池516和燃料電池517分別通過(guò)直流-直流(DC-DC)變換器5115/5116連接在環(huán)狀二級(jí)直流母線(xiàn)512b上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于直流微電網(wǎng)的多母線(xiàn)居民區(qū)供電系統(tǒng)，其特征在于，包括公共電網(wǎng)單元(I)、混合儲(chǔ)能單元(2)、電動(dòng)汽車(chē)充電單元(3)、分布式電源單元(4)、納米電網(wǎng)供電單元(5)和一級(jí)直流母線(xiàn)(6)，其中: 所述的公共電網(wǎng)單元(I)，公共電網(wǎng)(11)連接一個(gè)變壓器(12)，變壓器(12)的另一側(cè)對(duì)應(yīng)連接一個(gè)雙向交流-直流(AC-DC)變換器(13)，雙向交流-直流(AC-DC)變換器(13)的另一側(cè)連接在一級(jí)直流母線(xiàn)(6)上； 所述的混合儲(chǔ)能單元(2)，混合儲(chǔ)能系統(tǒng)(21)連接一個(gè)初級(jí)雙向直流-直流(DC-DC)變換器(22)，初級(jí)雙向直流-直流(DC-DC)變換器(22)的另一側(cè)對(duì)應(yīng)連接在一級(jí)直流母線(xiàn)(6)上； 所述的電動(dòng)汽車(chē)充電單元(3 )，電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池(31)連接一個(gè)雙向直流-直流(DC-DC)變換器(32)，雙向直流-直流(DC-DC)變換器(32)的另一側(cè)連接在一級(jí)直流母線(xiàn)(6)上； 所述的分布式電源單元(4)，包括燃料電池(41)、光伏電池(42)、微燃機(jī)(43)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)(44)，其中燃料電池(41)和光伏電池(42)都各自通過(guò)一個(gè)直流-直流(DC-DC)變換器(45/46)連接在一級(jí)直流母線(xiàn)(6)上，微燃機(jī)(43)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)(44)都各自通過(guò)一個(gè)交流-直流(AC-DC)變換器(47/48)連接在一級(jí)直流母線(xiàn)(6)上； 所述的納米電網(wǎng)供電單元(5 )，納米電網(wǎng)(51)連接一個(gè)雙向直流-直流(DC-DC)變換器(52)，雙向直流-直流(DC-DC)變換器(52)的另一側(cè)連接在一級(jí)直流母線(xiàn)(6)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于直流微電網(wǎng)的多母線(xiàn)居民區(qū)供電系統(tǒng)，其特征在于，所述的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)(21)包括次級(jí)雙向直流-直流(DC-DC)變換器(211)、次級(jí)雙向直流-直流(DC-DC)變換器(212)、蓄電池(213)和超級(jí)電容(214)，其中次級(jí)雙向直流-直流(DC-DC)變換器(211)和次級(jí)雙向直流-直流(DC-DC)變換器(212)的一側(cè)分別對(duì)應(yīng)連接蓄電池(213)和超級(jí)電容(214)，另一側(cè)通過(guò)并聯(lián)方式連接初級(jí)雙向直流-直流(DC-DC)變換器(22)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于直流微電網(wǎng)的多母線(xiàn)居民區(qū)供電系統(tǒng)，其特征在于，所述的納米電網(wǎng)(51)包括一個(gè)通過(guò)雙向直流-直流(DC-DC)變換器(52)連接在一級(jí)直流母線(xiàn)(6)上的放射狀二級(jí)直流母線(xiàn)(512a)、一個(gè)通過(guò)單向直流-直流(DC-DC)變換器(5113)連接在放射狀二級(jí)直流母線(xiàn)(512a)上的放射狀三級(jí)直流母線(xiàn)(511a)、通過(guò)直流-直流(DC-DC)變換器(5111)連接在放射狀三級(jí)直流母線(xiàn)(51 Ia)上的低壓直流負(fù)荷(513)、通過(guò)直流-交流(DC-AC)變換器(5112)連接在放射狀三級(jí)直流母線(xiàn)(511 a)上的低壓交流負(fù)荷(514 )、蓄電池(515)、光伏電池(516)、燃料電池(517)、電動(dòng)汽車(chē)(518)、通過(guò)直流-交流(DC-AC)變換器(5118)連接在放射狀二級(jí)直流母線(xiàn)(512a)上的高壓交流負(fù)荷(519)和通過(guò)直流-直流(DC-DC)變換器(5119)連接在放射狀二級(jí)直流母線(xiàn)(512a)上的高壓直流負(fù)荷(5110 )，其中，蓄電池(515)和電動(dòng)汽車(chē)(518)分別通過(guò)雙向直流-直流(DC-DC)變換器(5114/5117)連接在放射狀二級(jí)直流母線(xiàn)(512a)上，光伏電池(516)和燃料電池(517)分別通過(guò)直流-直流(DC-DC)變換器(5115/5116)連接在放射狀二級(jí)直流母線(xiàn)(512a)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于直流微電網(wǎng)的多母線(xiàn)居民區(qū)供電系統(tǒng)，其特征在于，所述的納米電網(wǎng)(51)包括一個(gè)通過(guò)雙向直流-直流(DC-DC)變換器(52)連接在一級(jí)直流母線(xiàn)(6)上的環(huán)狀二級(jí)直流母線(xiàn)(512b)、一個(gè)通過(guò)單向直流-直流(DC-DC)變換器(5113)連接在環(huán)狀二級(jí)直流母線(xiàn)(512b)上的環(huán)狀三級(jí)直流母線(xiàn)(511b)、通過(guò)直流-直流(DC-DC)變換器(5111)連接在環(huán)狀三級(jí)直流母線(xiàn)(511b)上的低壓直流負(fù)荷(513)、通過(guò)直流-交流(DC-AC)變換器(5112)連接在環(huán)狀三級(jí)直流母線(xiàn)(511b)上的低壓交流負(fù)荷(514)、蓄電池(515)、光伏電池(516)、燃料電池(517)、電動(dòng)汽車(chē)(518)、通過(guò)直流-交流(DC-AC)變換器(5118)連接在環(huán)狀二級(jí)直流母線(xiàn)(512b)上的高壓交流負(fù)荷(519)和通過(guò)直流-直流(DC-DC)變換器(5119)連接在環(huán)狀二級(jí)直流母線(xiàn)(512b)上的高壓直流負(fù)荷(5110)，其中，蓄電池(515)和電動(dòng)汽車(chē)(518)分別通過(guò)雙向直流-直流(DC-DC)變換器(5114/5117)連接在環(huán)狀二級(jí)直流母線(xiàn)(512b)上，光伏電池(516)和燃料電池(517)分別通過(guò)直流-直流(DC-DC)變換器(5115/5116)連接在環(huán)狀二級(jí)直流母線(xiàn)(512b)上。
【文檔編號(hào)】H02J1/00GK205429725SQ201620194174
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月15日
【發(fā)明人】劉青, 張立娜, 陳世超
【申請(qǐng)人】華北電力大學(xué)（保定）