城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其中使用提供穩(wěn)定輸出電力的柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)，為接入到同一個(gè)饋線的交流負(fù)荷進(jìn)行供電，并以風(fēng)光儲系統(tǒng)作為輔助供電源；使用含燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)供型同步機(jī)組供冷供熱，并為同一個(gè)饋線的交流負(fù)荷供電；使用分布式電源為接入同一直流母線的直流負(fù)荷供電，通過逆變器后為接入同一交流母線的交流負(fù)荷供電，進(jìn)而通過另一變壓器后接入到其中一個(gè)饋線實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。本實(shí)用新型以并網(wǎng)目標(biāo)，所供負(fù)荷為邊界條件，提出了適應(yīng)于城市電網(wǎng)的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)基礎(chǔ)方案，具備較好的工程實(shí)用性。
【專利說明】
城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及供電領(lǐng)域，特別涉及一種城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國的能源結(jié)構(gòu)與負(fù)荷特性決定了西部、北部作為發(fā)電基地，中部東部作為負(fù)荷中心的電力工業(yè)發(fā)展特性。由此，通過長距離，大容量的輸電通道連接發(fā)電基地及負(fù)荷中心的輸電形式成為我國主要輸電形式。但這種形式發(fā)生事故時(shí)事故容易擴(kuò)散，且對于負(fù)荷中心的調(diào)峰問題造成較大壓力。而大范圍遠(yuǎn)距離的輸電，調(diào)峰較難，因此，可以考慮從需求側(cè)管理的角度解決。而靈活方便的分布式供電可以成為長距離，大容量供電模式的重要補(bǔ)充。但是普遍使用新能源的分布式發(fā)電受自然因素制約嚴(yán)重，這一因素直接導(dǎo)致了分布式電源、用電負(fù)荷、儲能裝置和控制裝置等結(jié)合而成的微電網(wǎng)概念。
[0003]實(shí)際工程中，根據(jù)微電網(wǎng)構(gòu)成電源的不同，微電網(wǎng)典型結(jié)構(gòu)分類的不同，微電網(wǎng)建設(shè)地點(diǎn)，建設(shè)目的的不同，最后微電網(wǎng)的并網(wǎng)方式也不盡相同。微電網(wǎng)典型電源主要分為單一電源、風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)及聯(lián)供類電源、生物質(zhì)能微電網(wǎng)等多種類型。微電網(wǎng)典型結(jié)構(gòu)有交流微電網(wǎng)、直流微電網(wǎng)、交直流微電網(wǎng)
[0004]其中，對于可再生能源種類較為單一的某些地區(qū)，主要采取適合當(dāng)?shù)氐目稍偕茉醋鳛槲㈦娋W(wǎng)基礎(chǔ)電源，同時(shí)為滿足不同的建設(shè)目的，配置不同的儲能及輔助的其他新能源電源。一般來說，單一電源類地區(qū)主要以風(fēng)電和光伏為主。以風(fēng)電為主的微電網(wǎng)，主要應(yīng)用于我國西部，北部等風(fēng)力資源為一類或二類，但較為偏遠(yuǎn)的地區(qū)，主要用于向當(dāng)?shù)毓?yīng)電力，作為大電網(wǎng)的重要補(bǔ)充。此外，東南沿海省份以風(fēng)電為主的微電網(wǎng)，容量較小，且往往配有光伏，儲能等其他能源，主要以科學(xué)研究為主，一般采用并網(wǎng)型，需要大電網(wǎng)支援。
[0005]離網(wǎng)型光伏微電網(wǎng)為了解決晚上無陽光的問題，主要通過配置儲能設(shè)備滿足晚上的電力需求。限于成本，離網(wǎng)型光伏微電網(wǎng)所供負(fù)荷往往較小，且對供電可靠性要求不高。并網(wǎng)型光伏微電網(wǎng)一般不配置或少量配置儲能，配置目的主要為改善電能質(zhì)量。建設(shè)地點(diǎn)則為電網(wǎng)較強(qiáng)的城市，而且往往與建筑相結(jié)合，避免占地過多，比如在公共設(shè)施、商業(yè)建筑及工業(yè)廠房屋頂?shù)劝惭b并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。
[0006]風(fēng)光儲聯(lián)合供電微電網(wǎng)是指以光伏發(fā)電和風(fēng)機(jī)發(fā)電為主要功能形式的微電網(wǎng)，可以結(jié)合風(fēng)電及光伏發(fā)電的特點(diǎn)，形成優(yōu)勢互補(bǔ)。比如，風(fēng)力發(fā)電往往白天發(fā)電少，夜間發(fā)電多，而光伏正相反。風(fēng)光結(jié)合可以在某種程度上減小微電網(wǎng)電源的波動性。為在更廣泛的范圍內(nèi)體現(xiàn)風(fēng)光互補(bǔ)，同時(shí)保證微電網(wǎng)的電能質(zhì)量滿足其他要求，需要配置一定量的儲能設(shè)備。但風(fēng)光儲微電網(wǎng)由于配置了一定量的儲能裝置，成本往往較高，為了能最大程度削弱成本過高的開發(fā)壓力，這類微電網(wǎng)往往在風(fēng)光資源相對較好，電力市場較為成熟，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)作為試點(diǎn)開發(fā)。成本的因素限制了風(fēng)光儲微電網(wǎng)在一般地區(qū)的開發(fā)潛力。
[0007]微電網(wǎng)實(shí)際建設(shè)時(shí)，除風(fēng)光儲等應(yīng)用范圍較廣，相對成本較低的電源外，也有其他類型電源。目前我國諸多城市均開發(fā)工業(yè)園區(qū)、高科技園區(qū)，這類園區(qū)往往有較為穩(wěn)定的冷熱負(fù)荷需求。燃?xì)廨啓C(jī)具備單位功率費(fèi)用較低，環(huán)境友好，能源利用率高等特點(diǎn)，因此，燃?xì)廨啓C(jī)成為提供園區(qū)冷熱電聯(lián)供的中堅(jiān)力量。通過充分燃燒天然氣推動汽輪機(jī)發(fā)電，直接利用廢氣供熱或通過溴化鋰機(jī)組制冷，以滿足冷熱負(fù)荷需求，提高能源利用率。但是限制燃?xì)廨啓C(jī)的主要因素在于氣源的落實(shí)。我國天然氣儲量分布不均，西氣東輸工程對于東部大中城市天然氣供應(yīng)有限，且價(jià)格往往較貴。因此目前燃機(jī)系統(tǒng)利用場合較少，僅限于天然氣供應(yīng)相對較為充足的大城市，且一般均為并網(wǎng)型電網(wǎng)，僅用來供應(yīng)冷熱負(fù)荷。
[0008]生物質(zhì)能分為多種，包括木材碎肩、秸桿、沼氣、生活垃圾等等。我國資源豐富，不同的地區(qū)也適用于不同的生物質(zhì)能。比如，林業(yè)較為發(fā)達(dá)的東北部地區(qū)，可以利用采伐剩余碎肩作為生物質(zhì)發(fā)電原材料。中東部農(nóng)業(yè)較為發(fā)達(dá)的省份，適合以秸桿，糧食加工殘?jiān)茸鳛樯镔|(zhì)能發(fā)電的原材料。而廣大農(nóng)村地區(qū)，適宜發(fā)展畜禽養(yǎng)殖廢棄物沼氣發(fā)電等，并同時(shí)采用生活垃圾和農(nóng)作物秸桿等生物質(zhì)能，以這些供能系統(tǒng)為基礎(chǔ)發(fā)展微電網(wǎng)。
[0009]交流微電網(wǎng)目前還是微電網(wǎng)主流，以成熟交流電網(wǎng)為基本網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，在負(fù)荷側(cè)進(jìn)行負(fù)荷及微電網(wǎng)電源分配，成為交流微電網(wǎng)的雛形。
[0010]對于分布式電源較多，負(fù)荷較小的情況，可以選擇直流微電網(wǎng)。采用直流微電網(wǎng)，可以大量減少交流微電網(wǎng)中大量使用的變流器，使分布式電源中的電力直接由直流負(fù)荷消納，結(jié)構(gòu)更為簡單，損耗更小，效率更高。
[0011]混合型交直流微電網(wǎng)通過交流系統(tǒng)與戶用交流網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)系，通過逆變器與直流微電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)。這種微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)靈活，適用于各類負(fù)荷。但是這種微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，相對建設(shè)成本較高。
[0012]可見，微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)靈活，適用面廣，不能僅針對某一種電網(wǎng)、負(fù)荷情況提出微電網(wǎng)并網(wǎng)方式，應(yīng)根據(jù)周邊電網(wǎng)、負(fù)荷類型或負(fù)荷需求等邊界條件，考慮不同邊界條件的微電網(wǎng)并網(wǎng)方案。因此，如何快速有效地選擇合適的微電網(wǎng)并網(wǎng)方式，對提高微電網(wǎng)實(shí)際工程的建設(shè)效率有著重要意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0013]本實(shí)用新型提供一種城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，針對城市電網(wǎng)為外部電網(wǎng)的情況，根據(jù)不同的并網(wǎng)目標(biāo)及所供負(fù)荷，提出相適應(yīng)的微電網(wǎng)典型并網(wǎng)方案。
[0014]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其中包含以中壓母線經(jīng)過公共連接點(diǎn)連接變壓器來接入外部電網(wǎng)的以下一種或多種微電網(wǎng):
[0015]使用提供穩(wěn)定輸出電力的柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)為交流負(fù)荷進(jìn)行供電，所述交流負(fù)荷與所述柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)接入到中壓母線后的同一個(gè)饋線，并且將風(fēng)光儲系統(tǒng)接入到該饋線作為所述交流負(fù)荷的輔助供電源;并且，接入到除該饋線以外的至少一個(gè)其他饋線上的負(fù)荷，通過所述其他饋線直接連接至中壓母線；
[0016]使用含燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)供型同步機(jī)組負(fù)責(zé)對冷熱負(fù)荷進(jìn)行供冷供熱，并為與該聯(lián)供型同步機(jī)組接入到中壓母線后的同一個(gè)饋線的交流負(fù)荷進(jìn)行供電；并且，接入到除該饋線以外的至少一個(gè)其他饋線上的負(fù)荷，通過所述其他饋線直接連接至中壓母線
[0017]使用分布式電源為直流負(fù)荷進(jìn)行供電，所述直流負(fù)荷與所述分布式電源接入同一直流母線;所述直流母線上的供電通過逆變器接入一交流母線，并為接入同一交流母線的交流負(fù)荷供電；所述交流母線的供電通過另一變壓器接入到中壓母線后的其中一個(gè)饋線；并且，接入到除該饋線以外的至少一個(gè)其他饋線上的負(fù)荷，通過所述其他饋線直接連接至中壓母線。
[0018]優(yōu)選地，以柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)為同一個(gè)饋線的交流負(fù)荷供電的微電網(wǎng)，設(shè)置在工業(yè)園區(qū)，該微電網(wǎng)采用交流系統(tǒng)并入原有電網(wǎng)系統(tǒng)。
[0019]優(yōu)選地，以同一饋線中風(fēng)光儲系統(tǒng)及提供穩(wěn)定輸出電力的柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)供電的交流負(fù)荷，其供電可靠性要求高于接入到另一饋線的其他負(fù)荷的供電可靠性要求。
[0020]優(yōu)選地，含穩(wěn)定輸出電力的柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)的微電網(wǎng)中，設(shè)置有以交流系統(tǒng)并網(wǎng)的燃?xì)廨啓C(jī)或生物質(zhì)機(jī)組。
[0021]優(yōu)選地，在含穩(wěn)定輸出電力的柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)的微電網(wǎng)中，以風(fēng)光儲系統(tǒng)替換所述柴發(fā)系統(tǒng)來為所述交流負(fù)荷進(jìn)行供電。
[0022]優(yōu)選地，以含燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)供型同步機(jī)組負(fù)責(zé)供冷供熱并兼顧為同一個(gè)饋線的交流負(fù)荷供電的微電網(wǎng)，設(shè)置在工業(yè)園區(qū)或高科技園區(qū)；該微電網(wǎng)采用交流系統(tǒng)并入原有電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，在中壓母線后的另一個(gè)饋線處的光伏電站、風(fēng)機(jī)、能量型儲能裝置中的任意一種或其任意組合為接入到該另一個(gè)饋線的交流負(fù)荷進(jìn)行輔助供電；在中壓母線后的又一個(gè)饋線處接入有可斷電負(fù)荷。
[0023]優(yōu)選地，以含燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)供型同步機(jī)組負(fù)責(zé)供冷供熱并兼顧為同一個(gè)饋線的交流負(fù)荷供電的微電網(wǎng)，設(shè)置在工業(yè)園區(qū)或高科技園區(qū)；該微電網(wǎng)采用交直流系統(tǒng)并入原有電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，光伏電站、風(fēng)機(jī)、功率型儲能裝置中的任意一種或其任意組合，為接入到與其所在同一直流母線的直流負(fù)荷進(jìn)行輔助供電；
[0024]直流母線的供電通過逆變器連接變壓器后接入到中壓母線后的另一個(gè)饋線，并為接入到該另一個(gè)饋線的一些可斷電負(fù)荷供電;在中壓母線后的又一個(gè)饋線處接入有另一些可斷電負(fù)荷。
[0025]優(yōu)選地，在中壓母線后的又一個(gè)饋線處接入的可斷電負(fù)荷，其供電可靠性要求低于其他饋線處的交流負(fù)荷或直流負(fù)荷的供電可靠性要求。
[0026]優(yōu)選地，含分布式電源的微電網(wǎng)設(shè)置在城區(qū)各建筑屋頂或周邊空地，該微電網(wǎng)的分布式電源包含:單一電源、風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電電源、化學(xué)燃料電池電源中的任意一種，所述單一電源是光伏電源或風(fēng)電電源;該微電網(wǎng)采用交流系統(tǒng)并入原有電網(wǎng)系統(tǒng)。
[0027]優(yōu)選地，光伏電站、風(fēng)機(jī)、功率型儲能裝置中的任意一種或其組合，為接入到與其所在同一直流母線的直流負(fù)荷進(jìn)行供電；在中壓母線后的另一個(gè)饋線處接入有其他的交流負(fù)荷;在中壓母線后的又一個(gè)饋線處接入有可斷電負(fù)荷;所述直流負(fù)荷的供電可靠性要求，高于該微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)中其他負(fù)荷的供電可靠性要求。
[0028]本實(shí)用新型的另一個(gè)技術(shù)方案是提供一種城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其中依次包含:變電站級別微電網(wǎng)、饋線級別微電網(wǎng)、單/多用戶級別微電網(wǎng)；
[0029]所述變電站級別微電網(wǎng)設(shè)兩個(gè)開關(guān)站，各站設(shè)兩段第一母線，通過相應(yīng)的公共連接點(diǎn)連接第一變壓器來并入外部電網(wǎng)；
[0030]所述單/多用戶級別微電網(wǎng)的一些光伏電站，通過該級相應(yīng)的饋線接入到該級的第二母線，并使該級的第二母線通過第二變壓器接入到相應(yīng)開關(guān)站的第一母線；
[0031]所述單/多用戶級別微電網(wǎng)的風(fēng)機(jī)、儲能系統(tǒng)、柴發(fā)系統(tǒng)、另一些光伏電站中的一種或多種，接入到該級的同一段第三母線并為通過整流器同樣接入該第三母線的直流負(fù)荷供電；所述第三母線還通過所述饋線級別微電網(wǎng)的第三變壓器與饋線級別微電網(wǎng)的相應(yīng)饋線連接，并通過饋線級別微電網(wǎng)的第四母線連接第四變壓器以接入到相應(yīng)開關(guān)站的第一母線；
[0032]所述饋線級別微電網(wǎng)的光伏電站通過一切換開關(guān)，選擇接入到該級的饋線并進(jìn)而通過該級的第五母線直接接入到相應(yīng)開關(guān)站的第一母線，或選擇接入到所述單/多用戶級別微電網(wǎng)的所述單/多用戶級別微電網(wǎng)的第三母線；
[0033]所述饋線級別微電網(wǎng)的燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)、儲能電池中的任意一種或其任意組合接入到該級的第六母線，該第六母線的供電通過另一切換開關(guān)，選擇通過相應(yīng)開關(guān)站的饋線接入到第一母線，或選擇接入到所述單/多用戶級別微電網(wǎng)的第三母線。
[0034]綜上所述，本實(shí)用新型在充分調(diào)研國內(nèi)外微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)和典型示范工程的基礎(chǔ)上，結(jié)合微電網(wǎng)自身特性和我國的能源結(jié)構(gòu)，以微電網(wǎng)典型電源模式，研究并提出了基于微電網(wǎng)的分布式風(fēng)光儲系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)，包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、微電網(wǎng)內(nèi)部的電氣接線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、供電制式(直流/交流供電和三相/單相供電)、相應(yīng)負(fù)荷和分布式電源所在微電網(wǎng)的位置等等。本實(shí)用新型以并網(wǎng)目標(biāo)，所供負(fù)荷為邊界條件，提出了適應(yīng)于城市電網(wǎng)的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)基礎(chǔ)方案，具備較好的工程實(shí)用性。
【附圖說明】
[0035]圖1是本實(shí)用新型所述城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)在方案IA的示意圖；
[0036]圖2是本實(shí)用新型中在方案IB第一實(shí)施例的示意圖；
[0037]圖3是本實(shí)用新型中在方案IB第二實(shí)施例的示意圖；
[0038]圖4是本實(shí)用新型中在方案IC的示意圖；
[0039]圖5是本實(shí)用新型一個(gè)并網(wǎng)組合方案的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]本實(shí)用新型中以外界電網(wǎng)的不同為基礎(chǔ)約束條件，以并網(wǎng)目標(biāo)，所供負(fù)荷為邊界條件，提出適應(yīng)于不同邊界條件的微電網(wǎng)典型并網(wǎng)基礎(chǔ)方案，實(shí)際工程時(shí)，可根據(jù)業(yè)主方面不同需求，組合各類基礎(chǔ)方案。
[0041]本實(shí)用新型中的并網(wǎng)目標(biāo)是城市電網(wǎng)，包括:市區(qū)，周邊近郊，工業(yè)園區(qū)，高科技園區(qū)等電網(wǎng)相對較為發(fā)達(dá)的地區(qū)。在區(qū)域內(nèi)，不同地區(qū)往往建設(shè)微電網(wǎng)的初衷不盡相同，總的來說分為以下幾種類型:
[0042](I)提高供電可靠性。這種并網(wǎng)目標(biāo)往往是最常見的，對于城市電網(wǎng)的末端地區(qū)，往往會存在此類要求，特別是某些位于城市周邊的輕重工業(yè)負(fù)荷。在這種情況下，企業(yè)一般考慮自備電廠或小型發(fā)電設(shè)備，當(dāng)外界電網(wǎng)故障情況下，自備電廠啟動，為負(fù)荷供電。
[0043](2)采用能源聯(lián)供方式提高能源利用率。這種并網(wǎng)目標(biāo)在高科技園區(qū)或者工業(yè)園區(qū)內(nèi)比較常見。采用這種并網(wǎng)目標(biāo)的地區(qū)一般冷熱電負(fù)荷距離較近，冷熱負(fù)荷相對比較明確，在有電網(wǎng)為負(fù)荷供電的條件下，利用聯(lián)供系統(tǒng)，一方面滿足自身冷熱負(fù)荷需求，另一方面提高能源效率，依靠相關(guān)政策一定程度上提高經(jīng)濟(jì)性。
[0044](3)利用微電網(wǎng)消納分布式電源，減少用電量或提高房產(chǎn)附加值。這種情況在城區(qū)內(nèi)或小范圍工業(yè)廠區(qū)內(nèi)利用較多，多使用屋頂建設(shè)，從而限制了此種微電網(wǎng)的容量規(guī)模?？偟恼f來，這種微電網(wǎng)形式多變，小容量多布點(diǎn)的特點(diǎn)比較明顯。
[0045]本實(shí)用新型涉及的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)屬于城市電網(wǎng)的區(qū)域，一般為城市、商業(yè)區(qū)，高科技園區(qū)或輕重工業(yè)區(qū)，負(fù)荷類型主要為工商業(yè)負(fù)荷、城區(qū)負(fù)荷等。
[0046]對于工業(yè)負(fù)荷，量大穩(wěn)定是其兩個(gè)最突出的特點(diǎn)。此外，對于工業(yè)園區(qū)、高科技園區(qū)，工業(yè)負(fù)荷往往與商業(yè)負(fù)荷，居民負(fù)荷共存。在這種園區(qū)內(nèi)供電系統(tǒng)與居民負(fù)荷比較相似，但相對于居民負(fù)荷，園區(qū)內(nèi)負(fù)荷特性峰谷差較小，曲線更為平緩。
[0047]城區(qū)負(fù)荷包括內(nèi)容較多，一般主要指服務(wù)業(yè)，表現(xiàn)在大型商廈、高級寫字樓、賓館等負(fù)荷。一般情況下，大型商廈、高級寫字樓負(fù)荷特性主要表現(xiàn)為負(fù)荷曲線峰谷差較大，曲線較為規(guī)律且負(fù)荷穩(wěn)定，每年變化不大，其用電高峰時(shí)段和電網(wǎng)總體負(fù)荷的高峰較為重疊，且與夏季、冬季溫度變化關(guān)系較為密切。對于賓館來說，由于賓館入住率不確定，因此賓館日負(fù)荷曲線較為不確定，但在工作日及節(jié)假日，旅游旺季及淡季之間差別較大。
[0048]針對以上城區(qū)微電網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)，負(fù)荷特性等基本前提，本實(shí)用新型提出適應(yīng)城區(qū)電網(wǎng)的微電網(wǎng)并網(wǎng)典型方案:
[0049]方案1A:
[0050]本方案的建設(shè)地點(diǎn)為工業(yè)園區(qū)或其他有需求的場所，且并網(wǎng)主要目標(biāo)為提高負(fù)荷供電可靠性。微電網(wǎng)電源以柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)等可以穩(wěn)定輸出電力的電源為主，為對供電可靠性要求較高的負(fù)荷供電，同時(shí)采用部分風(fēng)光儲系統(tǒng)為輔助，以適當(dāng)降低柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)庀到y(tǒng)燃料成本。微電網(wǎng)采用交流系統(tǒng)并入廠區(qū)內(nèi)原有電網(wǎng)系統(tǒng)。
[0051]基于CERTS系統(tǒng)的交流微電網(wǎng)中，所供負(fù)荷劃分主要依據(jù)供電可靠性要求，對于供電可靠性要求較高的重要負(fù)荷，可以通過A饋線供電，有儲能裝置的支撐。對供電可靠性要求一般的負(fù)荷，可以通過B饋線供電，該饋線上安裝一定量分布式電源供電。其他負(fù)荷可以由饋線C供電。
[0052]在此基礎(chǔ)上，方案IA的典型并網(wǎng)方案如圖1所示，包含外部電網(wǎng)通過變壓器及公共連接點(diǎn)(PCC)連接中壓母線，此后，柴發(fā)系統(tǒng)直接與重要負(fù)荷接入同一饋線A，保證在外部電網(wǎng)斷電時(shí)能夠及時(shí)為重要負(fù)荷供電；風(fēng)光儲系統(tǒng)接入該饋線A作為輔助。一般負(fù)荷則接入另一饋線B。
[0053]方案1B:
[0054]本方案的建設(shè)地點(diǎn)位于工業(yè)園區(qū)或高科技園區(qū)，并網(wǎng)主要目標(biāo)為提高能源利用率，利用能源聯(lián)供方式解決園區(qū)內(nèi)供冷供熱問題并兼顧供電可靠性。微電網(wǎng)電源采用以燃?xì)廨啓C(jī)為主的聯(lián)供型同步機(jī)組，輔以小容量光伏、風(fēng)電及儲能裝置，可以采用交流系統(tǒng)或交直流微電網(wǎng)系統(tǒng)并入電網(wǎng)。
[0055]方案IB與方案IA的主要區(qū)別在于方案IB為以熱定電方式，主要保證廠區(qū)內(nèi)供熱供冷，在保證冷熱負(fù)荷的基礎(chǔ)上，保證部分電負(fù)荷。因此，該類微電網(wǎng)中電負(fù)荷的供電可靠性只能兼顧，無法保證。
[0056]方案IB的交流系統(tǒng)并網(wǎng)方案如圖2所示，負(fù)責(zé)冷熱負(fù)荷的聯(lián)供型同步機(jī)組與重要負(fù)荷接入同一饋線A;光伏電站、或風(fēng)機(jī)、或能量型儲能裝置提供的電源作為輔助，為接入同一饋線C的其他重要負(fù)荷、重要辦公負(fù)荷等供電；可斷電負(fù)荷由饋線B供電，并網(wǎng)狀態(tài)下由大電網(wǎng)供電，離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)該負(fù)荷可以切除。
[0057]此外，方案IB可以直接選擇直流系統(tǒng)為重要直流負(fù)荷(如中央機(jī)房)供電，也可以選擇交流系統(tǒng)兼顧其他負(fù)荷，結(jié)構(gòu)上與方案IA有較大差別。
[0058]方案IB的交直流系統(tǒng)并網(wǎng)方案如圖3所示，饋線A、B處與圖2中基本相同，不同之處在于光伏電站、或風(fēng)機(jī)、或功率型儲能裝置等接入直流母線，為同樣接入該直流母線的重要辦公負(fù)荷供電;直流母線的供電通過逆變器、變壓器處理后接入饋線C，在該饋線C處可以接入可斷電負(fù)荷。
[0059]方案1C:
[0060]本并網(wǎng)方案的建設(shè)地點(diǎn)位于城區(qū)各建筑屋頂或周邊空地，并網(wǎng)目標(biāo)為消納分布式電源，小規(guī)模應(yīng)用，提高房產(chǎn)附加值。微電網(wǎng)電源的類型主要考慮采用光伏、風(fēng)電等單一電源，或采用風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電、化學(xué)燃料電池等類型電源。利用房屋原有交流系統(tǒng)并入電網(wǎng)。
[0061]方案IC的典型并網(wǎng)方案如圖4所示，光伏電站、或風(fēng)機(jī)、或功率型儲能裝置等接入直流母線，為同樣接入該直流母線的重要辦公負(fù)荷供電;直流母線的供電通過逆變器后，為市政負(fù)荷、商場、超市等的交流負(fù)荷供電，并可進(jìn)一步通過變壓器接入饋線C;一般負(fù)荷及可斷電負(fù)荷分別接入饋線A、B。
[0062]綜上所述，方案IA以提高供電可靠性為并網(wǎng)目標(biāo)，適用于不可斷電的重要負(fù)荷，對電能質(zhì)量要求高，因此使用柴發(fā)系統(tǒng)為主，加配少量風(fēng)光儲系統(tǒng)，條件允許下可選擇燃?xì)廨啓C(jī)、生物質(zhì)機(jī)組，以交流系統(tǒng)方式并網(wǎng)；若負(fù)荷對電能質(zhì)量要求不高的，可以將柴發(fā)系統(tǒng)替換為風(fēng)光儲系統(tǒng)。方案B以解決冷熱負(fù)荷需求為并網(wǎng)目標(biāo)，兼顧供電可靠性，冷熱負(fù)荷必須滿足，而電負(fù)荷兼顧，電源選擇上以燃?xì)廨啓C(jī)為主，加配少量風(fēng)光儲，通過交流系統(tǒng)、直流系統(tǒng)方式并網(wǎng)，以熱定電，因而對供電可靠性不做保證。方案IC以消納分布式電源為并網(wǎng)目標(biāo)，適用于普通居民、商業(yè)等負(fù)荷，選擇單一電源或風(fēng)光儲、燃料電池等為主電源，以交流系統(tǒng)方式并網(wǎng)。
[0063]然而，在實(shí)際工程中，這些基礎(chǔ)方案并不能涵蓋所有需求，一般通過將其組合，選擇合適的并網(wǎng)組合方案。
[0064]如圖5所示的一個(gè)實(shí)例為某學(xué)院微電網(wǎng)項(xiàng)目，并網(wǎng)目標(biāo)為科學(xué)技術(shù)研究，兼顧能源的最大化利用并提高負(fù)荷的供電可靠性，因此應(yīng)用了較多類型的微電網(wǎng)電源:光伏發(fā)電組件、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、微燃機(jī)組和柴油發(fā)電機(jī)組。本工程充分利用校園內(nèi)的樓頂以及空曠地帶安裝一定容量的光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，并接入燃?xì)廨啓C(jī)、儲能裝置、電動汽車充電站，與大電網(wǎng)一起為院內(nèi)負(fù)荷供電。同時(shí)，建設(shè)智能用電系統(tǒng)，在研究生宿舍樓實(shí)現(xiàn)智能用電雙向互動。
[0065]交流微電網(wǎng)的一種典型結(jié)構(gòu)，是將主微電網(wǎng)設(shè)置為1kV的開閉所作為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，開閉所母線間母聯(lián)開關(guān)一般情況下斷開;一級微電網(wǎng)可以由該開閉所下的環(huán)網(wǎng)單元、配電所等構(gòu)成，由開閉所兩段母線分別提供電源;二級微電網(wǎng)可以由用戶內(nèi)部配電房構(gòu)成，由開閉所或環(huán)網(wǎng)單元，配電所分別供電。
[0066]在此基礎(chǔ)上，本例中形成了如圖5所示的變電站級別微電網(wǎng)、饋線級別微電網(wǎng)、單/多用戶級別微電網(wǎng)(分別對應(yīng)主微電網(wǎng)、一級微電網(wǎng)、二級微電網(wǎng))。變電站級別微電網(wǎng)設(shè)兩個(gè)開關(guān)站，各站設(shè)兩段母線;單/多用戶級別微電網(wǎng)的光伏電站通過相應(yīng)的饋線可以接入該級的一母線，并使該級的母線通過變壓器接入相應(yīng)開關(guān)站的母線;單/多用戶級別微電網(wǎng)的光伏電站、風(fēng)機(jī)、儲能系統(tǒng)、柴發(fā)系統(tǒng)等接入該級的同一段母線，可以為該級中通過整流器同樣接入該段母線的直流負(fù)荷供電，且該同一段母線通過變壓器接入到饋線級別微電網(wǎng)的一饋線;饋線級別微電網(wǎng)的母線可以獲取來自所述單/多用戶級別微電網(wǎng)的供電通過變壓器接入到相應(yīng)開關(guān)站饋線進(jìn)而接入開關(guān)站的母線，或者也可以獲取接入該饋線級別微電網(wǎng)饋線的光伏電站的供電，并直接通過相應(yīng)開關(guān)站的饋線接入開關(guān)站的母線;饋線級別微電網(wǎng)的光伏電站，通過一切換開關(guān)選擇接入該級的饋線，或選擇接入所述單/多用戶級別微電網(wǎng)的所述同一段母線;所述饋線級別微電網(wǎng)的燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)、儲能電池等，通過該級一母線連接一切換開關(guān)，以選擇接入相應(yīng)開關(guān)站的一饋線進(jìn)而連接開關(guān)站的母線，或選擇接入所述單/多用戶級別微電網(wǎng)的所述同一段母線。
[0067]本項(xiàng)目位于市區(qū)，周邊電網(wǎng)屬于城市電網(wǎng)，且本項(xiàng)目目的為搭建一套功能完善的微電網(wǎng)系統(tǒng)，以科研需求為主，兼顧實(shí)現(xiàn)光伏、風(fēng)機(jī)可再生能源的最大化利用，因此考慮基礎(chǔ)方案為方案IA及方案1C，將兩者方案結(jié)合，既滿足提高供電可靠性的要求，也可以滿足多種微電網(wǎng)電源綜合使用帶來的科研價(jià)值，使本項(xiàng)目滿足多負(fù)荷、多電源的科研要求。
[0068]盡管本實(shí)用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本實(shí)用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本實(shí)用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于， 所述微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，包含以中壓母線經(jīng)過公共連接點(diǎn)連接變壓器來接入外部電網(wǎng)的以下一種或多種微電網(wǎng): 使用提供穩(wěn)定輸出電力的柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)為交流負(fù)荷進(jìn)行供電，所述交流負(fù)荷與所述柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)接入到中壓母線后的同一個(gè)饋線，并且將風(fēng)光儲系統(tǒng)接入到該饋線作為所述交流負(fù)荷的輔助供電源;并且，接入到除該饋線以外的至少一個(gè)其他饋線上的負(fù)荷，通過所述其他饋線直接連接至中壓母線； 使用含燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)供型同步機(jī)組負(fù)責(zé)對冷熱負(fù)荷進(jìn)行供冷供熱，并為與該聯(lián)供型同步機(jī)組接入到中壓母線后的同一個(gè)饋線的交流負(fù)荷進(jìn)行供電；并且，接入到除該饋線以外的至少一個(gè)其他饋線上的負(fù)荷，通過所述其他饋線直接連接至中壓母線； 使用分布式電源為直流負(fù)荷進(jìn)行供電，所述直流負(fù)荷與所述分布式電源接入同一直流母線;所述直流母線上的供電通過逆變器接入一交流母線并為接入同一交流母線的交流負(fù)荷供電;所述交流母線的供電通過另一變壓器接入到中壓母線后的其中一個(gè)饋線;并且，接入到除該饋線以外的至少一個(gè)其他饋線上的負(fù)荷，通過所述其他饋線直接連接至中壓母線。2.如權(quán)利要求1所述的城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于， 以柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)為同一個(gè)饋線的交流負(fù)荷供電的微電網(wǎng)，設(shè)置在工業(yè)園區(qū)，該微電網(wǎng)采用交流系統(tǒng)并入原有電網(wǎng)系統(tǒng)。3.如權(quán)利要求1或2所述的城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于， 以同一饋線中風(fēng)光儲系統(tǒng)及提供穩(wěn)定輸出電力的柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)供電的交流負(fù)荷，其供電可靠性要求高于接入到另一饋線的其他負(fù)荷的供電可靠性要求。4.如權(quán)利要求2所述的城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于， 含穩(wěn)定輸出電力的柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)的微電網(wǎng)中，設(shè)置有以交流系統(tǒng)并網(wǎng)的燃?xì)廨啓C(jī)或生物質(zhì)機(jī)組。5.如權(quán)利要求2所述的城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于， 在含穩(wěn)定輸出電力的柴發(fā)系統(tǒng)或燃?xì)廨啓C(jī)的微電網(wǎng)中，以風(fēng)光儲系統(tǒng)替換所述柴發(fā)系統(tǒng)來為所述交流負(fù)荷進(jìn)行供電。6.如權(quán)利要求1所述的城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于， 以含燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)供型同步機(jī)組負(fù)責(zé)供冷供熱并兼顧為同一個(gè)饋線的交流負(fù)荷供電的微電網(wǎng)，設(shè)置在工業(yè)園區(qū)或高科技園區(qū)；該微電網(wǎng)采用交流系統(tǒng)并入原有電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，在中壓母線后的另一個(gè)饋線處的光伏電站、風(fēng)機(jī)、能量型儲能裝置中的任意一種或其任意組合為接入到該另一個(gè)饋線的交流負(fù)荷進(jìn)行輔助供電;在中壓母線后的又一個(gè)饋線處接入有可斷電負(fù)荷。7.如權(quán)利要求1所述的城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于， 以含燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)供型同步機(jī)組負(fù)責(zé)供冷供熱并兼顧為同一個(gè)饋線的交流負(fù)荷供電的微電網(wǎng)，設(shè)置在工業(yè)園區(qū)或高科技園區(qū)；該微電網(wǎng)采用交直流系統(tǒng)并入原有電網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，光伏電站、風(fēng)機(jī)、功率型儲能裝置中的任意一種或其任意組合，為接入到與其所在同一直流母線的直流負(fù)荷進(jìn)行輔助供電； 直流母線的供電通過逆變器連接變壓器后接入到中壓母線后的另一個(gè)饋線，并為接入到該另一個(gè)饋線的一些可斷電負(fù)荷供電；在中壓母線后的又一個(gè)饋線處接入有另一些可斷電負(fù)荷。8.如權(quán)利要求6或7所述的城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于， 在中壓母線后的又一個(gè)饋線處接入的可斷電負(fù)荷，其供電可靠性要求低于其他饋線處的交流負(fù)荷或直流負(fù)荷的供電可靠性要求。9.如權(quán)利要求1所述的城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于， 含分布式電源的微電網(wǎng)設(shè)置在城區(qū)各建筑屋頂或周邊空地，該微電網(wǎng)的分布式電源包含:單一電源、風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā)電電源、化學(xué)燃料電池電源中的任意一種，所述單一電源是光伏電源或風(fēng)電電源;該微電網(wǎng)采用交流系統(tǒng)并入原有電網(wǎng)系統(tǒng)。10.如權(quán)利要求8所述的城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于， 光伏電站、風(fēng)機(jī)、功率型儲能裝置中的任意一種或其組合，為接入到與其所在同一直流母線的直流負(fù)荷進(jìn)行供電；在中壓母線后的另一個(gè)饋線處接入有其他的交流負(fù)荷;在中壓母線后的又一個(gè)饋線處接入有可斷電負(fù)荷;所述直流負(fù)荷的供電可靠性要求，高于該微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)中其他負(fù)荷的供電可靠性要求。11.一種城市電網(wǎng)中的微電網(wǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，依次包含:變電站級別微電網(wǎng)、饋線級別微電網(wǎng)、單/多用戶級別微電網(wǎng)； 其中，所述變電站級別微電網(wǎng)設(shè)兩個(gè)開關(guān)站，各站設(shè)兩段第一母線，通過相應(yīng)的公共連接點(diǎn)連接第一變壓器來并入外部電網(wǎng)； 所述單/多用戶級別微電網(wǎng)的一些光伏電站，通過該級相應(yīng)的饋線接入到該級的第二母線，并使該級的第二母線通過第二變壓器接入到相應(yīng)開關(guān)站的第一母線； 所述單/多用戶級別微電網(wǎng)的風(fēng)機(jī)、儲能系統(tǒng)、柴發(fā)系統(tǒng)、另一些光伏電站中的一種或多種，接入到該級的同一段第三母線并為通過整流器同樣接入該第三母線的直流負(fù)荷供電;所述第三母線還通過所述饋線級別微電網(wǎng)的第三變壓器與饋線級別微電網(wǎng)的相應(yīng)饋線連接，并通過饋線級別微電網(wǎng)的第四母線連接第四變壓器以接入到相應(yīng)開關(guān)站的第一母線； 所述饋線級別微電網(wǎng)的光伏電站通過一切換開關(guān)，選擇接入到該級的饋線并進(jìn)而通過該級的第五母線直接接入到相應(yīng)開關(guān)站的第一母線，或選擇接入到所述單/多用戶級別微電網(wǎng)的所述單/多用戶級別微電網(wǎng)的第三母線； 所述饋線級別微電網(wǎng)的燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)、儲能電池中的任意一種或其任意組合接入到該級的第六母線，該第六母線的供電通過另一切換開關(guān)，選擇通過相應(yīng)開關(guān)站的饋線接入到第一母線，或選擇接入到所述單/多用戶級別微電網(wǎng)的第三母線。
【文檔編號】H02J3/38GK205489557SQ201520879671
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年11月6日
【發(fā)明人】王賽, 王賽一, 袁智強(qiáng), 顧辰方, 華月申, 吳正驊, 徐文進(jìn), 賈建軍, 閭文浩, 許浩鈞, 唐勇俊, 魏小淤, 曹哲, 邢潔, 曹娜, 曹萌, 王伊?xí)?
【申請人】國網(wǎng)上海市電力公司, 上海電力設(shè)計(jì)院有限公司