本實(shí)用新型涉及微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型友好型智能微電網(wǎng)。
背景技術(shù)：
微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)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)。微電網(wǎng)以內(nèi)部分布式清潔能源為主電源，包括：風(fēng)電、光電、生物質(zhì)發(fā)電等，是以新能源綜合利用為目標(biāo)的發(fā)電形式。微電網(wǎng)具備完整的發(fā)輸配電功能，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)的功率平衡與能量優(yōu)化。
微電網(wǎng)電壓等級(jí)一般在10kV以下，電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模一般在兆瓦級(jí)及以下，電網(wǎng)與終端用戶或設(shè)備相連，電能就地利用。微電網(wǎng)內(nèi)部自主進(jìn)行負(fù)荷、發(fā)電、儲(chǔ)能的協(xié)調(diào)控制。微電網(wǎng)與大電網(wǎng)既可以并網(wǎng)運(yùn)行也可以離網(wǎng)運(yùn)行，對大電網(wǎng)有一定的支撐作用，可為用戶提供優(yōu)質(zhì)可靠的電力。當(dāng)微電網(wǎng)與外部電網(wǎng)分離時(shí)，微電網(wǎng)的供電側(cè)能夠維持對自身內(nèi)部用電負(fù)荷的電能供應(yīng)的平衡。
普通微電網(wǎng)通常采用AC400V低壓共交流母線方式，系統(tǒng)中的各微源、儲(chǔ)能、發(fā)電機(jī)等單元不需要電壓轉(zhuǎn)換即可聯(lián)接入微電網(wǎng)母線中。
由于微電網(wǎng)中存在著多種能源輸入（風(fēng)、光、天然氣等），多種能源輸出（電能、熱能等）、多種能源轉(zhuǎn)換單元（風(fēng)/電、光/電、熱/電、交流/直流/交流）以及多種運(yùn)行狀態(tài)（并網(wǎng)、離網(wǎng)）使得微電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性相對于單個(gè)的分布式發(fā)電系統(tǒng)而言更加復(fù)雜。
傳統(tǒng)微電網(wǎng)對電網(wǎng)安全和電能質(zhì)量的影響：
由于分布式能源形式多樣、發(fā)電特性各異、位置分散、數(shù)量較多，所以分布式發(fā)電裝置在啟動(dòng)/停止的切換過程中，容易導(dǎo)致微電網(wǎng)電壓的快速變化；也會(huì)在微電網(wǎng)與大電網(wǎng)簡單并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，對大電網(wǎng)產(chǎn)生較大的沖擊。
微電網(wǎng)中，在分布式能源高滲透比下，短路故障時(shí)，微電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓跌落容易導(dǎo)致大量分布式電源從網(wǎng)內(nèi)斷開，微電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性受到威脅。
微電網(wǎng)中，在分布式能源高滲透比下，易引起穩(wěn)態(tài)情況下電壓電流的振蕩失穩(wěn)，對微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響。
由于不同的能源輸入設(shè)備的電壓偏差，會(huì)改變微電網(wǎng)原有的電壓分布。
微電網(wǎng)中的電力電子設(shè)備接口將諧波引入到交流母線系統(tǒng)當(dāng)中。
風(fēng)電、光伏等功率輸出有一定的間歇性，使得微電網(wǎng)功率平衡控制難度加大。
微電網(wǎng)中的間歇式分布電源，使得網(wǎng)內(nèi)的系統(tǒng)控制難度加大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是：提供一種新型友好型智能微電網(wǎng)，該微電網(wǎng)較好的解決和適應(yīng)了分布式電源發(fā)電特性各異、位置分散、數(shù)量較多，對微電網(wǎng)的供電可靠性、安全性、電能質(zhì)量方面產(chǎn)生的負(fù)面影響。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：
一種新型友好型智能微電網(wǎng)，包括直流母線、交流母線、分布式電源、超級(jí)電容和儲(chǔ)能裝置，以及同時(shí)與所述直流母線和所述交流母線連接的DC/AC雙向變流器；
所述分布式電源包括光伏發(fā)電裝置和風(fēng)力發(fā)電機(jī)；
所述直流母線分別通過一DC/DC變換器與所述光伏發(fā)電裝置、所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)、所述超級(jí)電容與直流負(fù)荷連接；
所述交流母線還與交流負(fù)荷連接，且通過隔離變壓器與微燃機(jī)連接；
還包括電連接的并網(wǎng)控制器和微網(wǎng)控制器，所述并網(wǎng)控制器分別與所述DC/AC雙向變流器連接，所述交流負(fù)荷、所述微燃機(jī)、所述DC/AC雙向變流器和各所述DC/DC變換器分別與所述微網(wǎng)控制器連接。
優(yōu)選方式為 ，所述儲(chǔ)能裝置為儲(chǔ)能電池。
采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型的有益效果是：由于本實(shí)用新型的新型友好型智能微電網(wǎng)包括直流母線、交流母線、分布式電源、超級(jí)電容和儲(chǔ)能裝置，以及同時(shí)與直流母線和交流母線連接的DC/AC雙向變流器；還包括并網(wǎng)控制器和微網(wǎng)控制器。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）可增強(qiáng)供電連續(xù)性和可靠性，提高電源品質(zhì)和供電質(zhì)量，有效減少交流母線的諧波，減小相位差，提高控制系統(tǒng)的可靠性；2）可同時(shí)滿足用戶對電能質(zhì)量和供電可靠性、安全性方面的需求；3）可通過選擇與主電網(wǎng)的并網(wǎng)運(yùn)行或離網(wǎng)運(yùn)行的方式，解決供電與需求的不平衡關(guān)系；4）減少了高滲透率分布式電源簡單并網(wǎng)對電網(wǎng)的不利影響；5) 對微電網(wǎng)中的直流負(fù)荷，直接通過直流母線系統(tǒng)提供直流電，可減少使用變流裝置，降低設(shè)備成本及變流過程的能量損耗；6）通過直流母線系統(tǒng)供電，供電回路中主要存在電阻損耗，相同供電過程的線路能量損耗較交流供電回路??；7）由于DC/DC換流器比AC/DC整流器的電能轉(zhuǎn)換效率高，在系統(tǒng)中，更多的采用DC/DC換流器，降低了電能轉(zhuǎn)換的能量損失；8）可對單設(shè)施的交、直流負(fù)荷進(jìn)行供電；如：單體建筑、獨(dú)立用電的交直流用電設(shè)備；9）大大提高微電網(wǎng)中分布式電源的有效運(yùn)行時(shí)間，提高可再生能源的優(yōu)化利用率；10）通過微電網(wǎng)的監(jiān)控平臺(tái)，對系統(tǒng)設(shè)備以及各支路的電壓、電流、功率、有功無功、功率因數(shù)等電能數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析；通過微電網(wǎng)控制器對微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。
附圖說明
圖1是本實(shí)用新型的新型友好型智能微電網(wǎng)的原理框圖;
圖中：1—直流母線、2—交流母線。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
如圖1所示，一種新型友好型智能微電網(wǎng)包括直流母線1、交流母線2、分布式電源、超級(jí)電容和儲(chǔ)能裝置，以及同時(shí)與直流母線1和交流母線2連接的DC/AC雙向變流器；其中分布式電源包括光伏發(fā)電裝置和風(fēng)力發(fā)電機(jī)。本實(shí)施例的儲(chǔ)能裝置為儲(chǔ)能電池。
直流母線1分別通過一DC/DC變換器與光伏發(fā)電裝置、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、超級(jí)電容與直流負(fù)荷連接。
交流母線2還與交流負(fù)荷連接，且通過隔離變壓器與微燃機(jī)連接。
還包括電連接的并網(wǎng)控制器和微網(wǎng)控制器，其中并網(wǎng)控制器分別與DC/AC雙向變流器連接，交流負(fù)荷、微燃機(jī)、DC/AC雙向變流器和各DC/DC變換器分別與微網(wǎng)控制器連接；整個(gè)微電網(wǎng)在交流側(cè)通過并網(wǎng)控制器實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)側(cè)的并網(wǎng)。
本實(shí)用新型的友好型智能微電網(wǎng)，超級(jí)電容作為儲(chǔ)能設(shè)備和能量緩沖設(shè)備，可解決微電網(wǎng)中的諧波問題、功率因數(shù)問題、負(fù)荷波動(dòng)等電能質(zhì)量問題。由于超級(jí)電容的充放電響應(yīng)速度快、瞬時(shí)充放電流大，使用超級(jí)電容作為儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)存微電網(wǎng)中剩余電能，能達(dá)到微電網(wǎng)內(nèi)能源的瞬間動(dòng)態(tài)平衡。超級(jí)電容是友好型智能微網(wǎng)維持系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的主要設(shè)備之一。
微燃機(jī)作為可靠持續(xù)的電源支撐，在分布式電源的間歇期，支撐微電網(wǎng)的能量平衡，保證整個(gè)微電網(wǎng)在離網(wǎng)情況下持續(xù)運(yùn)行。
并網(wǎng)控制器測量電網(wǎng)側(cè)的電壓、頻率、相位，進(jìn)行并列條件的檢測與判斷。在微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的交流電壓差、頻率差小于允許值且相位角差接近零度時(shí)進(jìn)行同期合閘，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)或離網(wǎng)操作。
電網(wǎng)側(cè)與大電網(wǎng)的6kV～35kV配電系統(tǒng)連接，與大電網(wǎng)進(jìn)行電能的輸送與輸入，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)或離網(wǎng)兩種運(yùn)行方式。
本實(shí)用新型可根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全網(wǎng)的功率平衡協(xié)調(diào)控制，微網(wǎng)控制器通過對微電網(wǎng)內(nèi)部不同的分布式發(fā)電設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備、微燃機(jī)、交直流負(fù)荷、DC/AC雙向變流器、并網(wǎng)控制器的優(yōu)化控制，提高發(fā)電/供電的可靠性、穩(wěn)定性，優(yōu)化微電網(wǎng)與大電網(wǎng)之間的并網(wǎng)控制，通過多種能源形式滿足微電網(wǎng)用戶的能源需求。
微網(wǎng)控制器對全微電網(wǎng)范圍內(nèi)的運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行采集，包括：風(fēng)力發(fā)電機(jī)線路運(yùn)行數(shù)據(jù)信息、光伏線路運(yùn)行數(shù)據(jù)信息、儲(chǔ)能裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)信息、負(fù)荷側(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息、微電網(wǎng)與主電網(wǎng)分界點(diǎn)的頻率、電壓、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)信息；通過暫態(tài)穩(wěn)控保護(hù)策略，對微電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全網(wǎng)的功率平衡協(xié)調(diào)控制，對穩(wěn)態(tài)情況下電壓電流的振蕩失穩(wěn)起到抑制作用，保證微電網(wǎng)在離網(wǎng)運(yùn)行或并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的暫態(tài)穩(wěn)定，提高分布式能源通過微電網(wǎng)在大電網(wǎng)中的占比或滲透率。
綜上所述，本實(shí)用新型的友好型智能微電網(wǎng)通過分布式電源與交、直流母線并存的友好型微電網(wǎng)，配置超級(jí)電容等多種類型的儲(chǔ)能裝置，利用微燃機(jī)平衡網(wǎng)內(nèi)的能量平衡，通過電力電子裝置進(jìn)行微電網(wǎng)的能量平衡調(diào)節(jié)，能夠解決以下問題：
1）微電網(wǎng)與主電網(wǎng)離網(wǎng)后，如果微電網(wǎng)的電源總量遠(yuǎn)小于總負(fù)荷，微電網(wǎng)不可能穩(wěn)定運(yùn)行，經(jīng)過較短時(shí)間后微電網(wǎng)崩潰。采用交直流母線并存系統(tǒng)、微燃機(jī)發(fā)電、超級(jí)電容等直流儲(chǔ)能裝置和措施后，可有效平衡網(wǎng)內(nèi)的能量平衡，提高微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性。
2）在分布式能源高滲透比下，通過直流母線供電，可以對暫態(tài)過程進(jìn)行有效控制，提高供電的連續(xù)性、可靠性。
3）在分布式能源高滲透比下，對穩(wěn)態(tài)情況下電壓電流的振蕩失穩(wěn)起到抑制作用（可抑制次同步振蕩）。
4）通過直流母線超級(jí)電容的緩沖、支持作用，來抵抗電機(jī)啟動(dòng)擾動(dòng)、完成帶載無縫切換。
5）滿足特定用戶的供電服務(wù)需求（如：為交流電機(jī)的變頻驅(qū)動(dòng)裝置，直接提供DC537V-678V直流電源，省去變頻驅(qū)動(dòng)裝置的AC/DC整流裝置）。
6）超級(jí)電容器作為儲(chǔ)能設(shè)備和能量緩沖，同時(shí)解決微電網(wǎng)中的諧波問題、功率因數(shù)問題、負(fù)荷波動(dòng)等電能質(zhì)量問題。
7）采用直流母線方式，避免間歇式電源對電網(wǎng)安全、電能質(zhì)量的直接影響。
以上所述本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同一種新型友好型智能微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。