一種適用于可持續建筑的雙母線直流極微型電網系統的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種電力系統直流極微電網系統與熱電聯產系統相結合的供電系統。尤其是指含有雙母線結構用于可持續建筑的，將房屋電能系統與熱能系統相結合的，具有高能量利用率的直流極微電網供電系統。
【背景技術】
[0002]隨著經濟的快速發展，能源危機和環境污染已成為當今世界所面臨的嚴重問題。可持續建筑可以實現建筑的“零耗能”，利用新能源發電，降低有限的化石燃料的消耗，減少空氣污染，實現節能減排和城市的可持續發展，是未來城市大力發展的住宅類型。
[0003]目前，公知的可持續建筑是利用保溫材料作為墻壁、使用LED照明等方法提高節能性；利用分布式可再生能源發電提供電力。但是，與微型電網相比，分布式可再生能源發電能源利用率低，控制結構分散，用戶操作復雜。一般的可持續住宅電、熱能量系統分開管理，不能實現能量的最大化利用。
[0004]本發明采用極微型電網將可再生能源、儲能系統、熱電聯產系統結合起來，形成一個污染少、能源利用率高、安裝地點靈活的智能微電網，節省了輸配電資源和運行費用，減少了集中輸電的線路損耗，減少了電同總容量，改善了電網峰谷性能，提高了可靠性。同時系統通過熱電聯產系統、熱水箱和電加熱器將房屋熱能系統與電能系統相結合，實現能量的綜合管理。
[0005]其中，采用直流微電網形式，它具有無集膚效應、損耗小、效率高、無需無功補償、不存在交流供電系統固有的穩定問題、輸送距離和功率也不受電力系統同步運行穩定性的限制以及易于控制等優點。采用雙母線結構滿足不同電器的對電壓等級的要求，減少中間變流器環節電能的損耗。
【發明內容】
[0006]本發明為實現分布式能源的高效率利用，解決可持續建筑“零能耗”問題，為用戶提供方便、經濟的電力能源，提出一種符合現代建筑特點的直流極微型電網系統。該系統采用380V和48V雙母線結構將分布式能源發電、儲能系統、熱電聯產系統、負荷以及控制系統結合在一起，使住宅電網成為大電網的一個可控負載，可以工作在孤島和并網兩種工作模式。儲能系統采用超級電容和換電式電動汽車電池混合儲能結構，同時系統通過熱電聯產系統、熱水箱和電加熱器將房屋熱能系統與電能系統相結合，實現能量的綜合管理。
[0007]本發明采用的技術方案是:
[0008]將雙向交流-直流(AC-DC)變換器、分布式電源、包含超級電容和換電式電動汽車電池的混合儲能系統、熱電聯產系統以及負荷通過直流母線在可持續建筑內構成雙母線直流極微電網，通過微電網的控制提高電能質量。
[0009]極微電網可以通過雙向交流-直流(AC-DC)變換器并聯接入交流電網。雙向交流-直流(AC-DC)變換器既可以是電壓源變換器，也可以是電流源變換器。雙向交流-直流(AC-DC)變換器若采用脈寬調制(PWM)控制，則可以減少系統諧波，提高系統的功率因數。
[0010]在每套房里都設置-套熱電聯產系統，系統通過直流-直流(DC-DC)變換器與直流母線相連。熱電聯產系統不僅可以提供電能，而且為用戶提供生活用水或者暖通空調用水。同時系統通過熱電聯產系統、熱水箱和電加熱器將房屋熱能系統與電能系統相結合，實現能量的綜合管理。
[0011]混合儲能系統由超級電容和換電式電動汽車電池組成，通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器與直流母線相連。當極微電網系統電能過剩時，直流母線電壓升高而達到所限定的電壓閾值，混合儲能系統吸收多余的電能并通過充放電機向電動汽車動力電池充電，除此以外的多余電能通過雙向交流-直流(AC-DC)變換器(此時為逆變器)回饋到交流電網，以避免直流母線電壓超過限定值；當極微電網系統電能不足時，直流母線電壓降低到所限定的電壓閾值，雙向交流-直流(AC-DC)變換器(此時為整流器)將交流電能變為直流電能向直流母線供電，混合儲能系統放電向直流母線供電，以避免直流母線電壓低于限定值，維持系統的功率平衡。
[0012]如果分布式電源和儲能系統容量足夠大，則極微電網不僅可以運行在并網狀態，而且可以運行在離網(或孤島)狀態。在交流供電系統故障時，可以運行在離網(或孤島)狀態，由分布式電源和儲能系統為房屋供電。
[0013]極微電網采用380V和48V雙母線結構。高電壓(380V)用來驅動家用大功率、輸入端含有功率因數校正電路的電器，因為這些產品中間級電壓一般在380V左右，匹配其行業標準，并且能取消大多數家用電器與交流電網連接的整流器。低電壓(48V)與電信標準電壓相同，可以直接連接小型電子設備，提高其效率和安全性。
[0014]系統中變換器的控制既可以采用主從控制，也可以采用對等控制或下垂控制，又可以采用分層控制。系統中控制指令可以由控制中心通過通訊系統給定，也可以根據系統的電壓和電流給定。
[0015]本發明與現有技術相比，具有的優點是:
[0016]在可持續建筑中，利用直流極微電網將分布式能源發電、儲能系統、熱電聯產系統、負荷以及控制系統結合在一起，實現了分布式新能源的有效利用、提高了供電質量；提出雙母線直流極微電網結構，滿足不同電器的對電壓等級的要求，減少中間變流器環節電能的損耗；利用熱電聯產系統提高能源利用效率，同時為用戶提供生活用水；通過熱電聯產系統、熱水箱和電加熱器將房屋熱能系統與電能系統相結合，實現綜合能量管理；基于超級電容和換電式電動汽車電池的混合儲能系統實現了能量的回收，減小了直流母線電壓的波動；如果分布式電源和儲能系統容量足夠大，系統可以孤島運行，從而提高了可持續住宅的供電可靠性。
【附圖說明】
[0017]圖1為含熱電聯產系統的雙母線直流極微電網系統結構圖。
[0018]圖2為混合儲能系統結構框圖。
[0019]圖3為熱電聯產系統圖。
具體實施方案
[0020]下面結合附圖對本發明做進一步說明。
[0021]參照附圖1，本發明專利所公開的是一種適用于可持續建筑含熱電聯產系統的雙母線直流極微電網系統。該