CN104467146A - 一种电能智能调配换流装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于新能源电力技术领域，具体涉及一种电能智能调配换流装置。通过外接直流电力为电能智能调配换流装置供电，使其启动和运行，完成微电网的黑启动；在用电高峰而且外接直流电力不能供电时段，由蓄电池组直流输入端口接入直流母线后经防逆流电路接电控开关及保护电路，并经电控开关及保护电路连接外接直流电力转出端口，使蓄电池组外接并网逆变器为微电网供电，大大增加微电网的供电出力。在不增加储能子***配比规模也不增加辅助供电电力源的条件下，通过调控发电子***的光伏阵列和储能子***的蓄电池组的供电路径与供电方式，实现黑启动和全天候具备发电时段的最大出力之目的，由此解决现有技术方案造成微电网不能黑启动和不能实现全天候具备发电时段最大出力的难题。
Description
技术领域
本发明属于新能源电力技术领域，具体涉及一种电能智能调配换流装置。
背景技术
分布式新能源电力应用发展趋向于以自用为主的微电网方式，较大规模应用项目大都是构成离网型微电网，特别是光电或风电为主的新能源发电供电微电网***，现有技术大多采用小型转子发电***(如：柴油发电机组发电)，将其作为电压源支撑微电网电力线，使光电(或风电)以电流源方式运行，作为微电网的并网供电单元，由于其光电或风电电力不稳定性，需要通过配置储能单元，为了平抑光电(或风电)的不稳定性，配置一定比例的储能子***以及合理的***设计建立稳定可靠的发电供电微电网***以光电为例如图1所示；
如上所述，其中微电网的现有技术核心是，利用柴油发动机发电作为微电网的支撑电力，建立电网环境并保证微电网电力线具有稳定的电压与频率，使得光伏发电单元通过并网逆变器发电并向微电网供电；为了使不稳定的光伏电力能稳定供电给用户负载，通过配置储能子***调节微电网的电力余缺，平抑微电网的电力波动。
现有技术方案利用柴油发动机发电作为微电网的支撑电力，其柴油发电不仅成本高，而且造成环境污染。对此，新能源电力界的科学工作者为了改变此状况，希望去掉柴油发电机发电作为支撑，建设全新能源的微电网***，如图2所示；
利用双向储能换流器作为微电网的电压源，替代柴油发电单元支撑和建立微电网必不可缺的电压与频率，使微电网中光伏发电单元能够并网发电。
由于利用双向储能换流器作为微电网的电压源时，充放电不受控，会使作为电压源的储能***产生过充或过放；特别是光伏发电是间歇性的根据阳光的多与少对应发电多与少，发电依赖于天气的状况，因天气不好可能连续几天不能发电，这就促使储能***产生过放的状况，会使作为电压源装置的双向储能换流器产生保护性停机，至使微电网瘫痪，更加严重的是此时作为电压源装置的双向储能换流器必须在储能***充电至达到启动电压的电量才能再次启动运行，由于微电网已经停运，此时即使天气具备发电的条件，由于(光伏)并网逆变器具有防孤岛功能，在电网及微电网电力线无电时，其防孤岛功能会终止其发电供电，因此并网逆变器也不会发电供电，故此现有技术方案大都采用可控的柴油发电机组；另外，在发电时段由发电子***和储能子***共同出力为用户负载供电，如遇天气不好发电子***不能供电时，只有储能子***供电，此时出力减少不能满足用户负载的正常用电需求，对此现有技术方案大都采用通过增加储能子***的配置达到增加供电出力的目的，这样会大幅增加投资而且造成资源浪费。
众所周之，若要起动微电网的发电单元发电供电，就必须使储能子***先能开机启动储能双向换流器，建立微电网的电压与频率，使光伏单元可以发电供电。由于现有技术的储能双向换流器的启动电压高于放电保护电压，所以在放电保护后，无法实现黑启动，即使光伏可以发电，也因微电网无电压源而不能启动运行。
发明内容
为了克服现有技术与方案的这些缺陷，使微电网在不增加储能子***出力装置的情况下全天候具备发电时段的最大出力，并且实现黑启动即天气具备发电的条件时，就能启动电压源装置，使微电网电力线建立电压与频率，恢复微电网的运行并发电供电。本发明提出一种电能智能调配换流装置，在不增加储能子***配比规模也不增加辅助供电电力源的条件下，通过调控发电子***的光伏阵列和储能子***的蓄电池组的供电路径与供电方式，实现黑启动和全天候具备发电时段的最大出力之目的，由此解决现有技术方案造成微电网不能黑启动和不能实现全天候具备发电时段最大出力的难题。
本发明提出一种电能智能调配换流装置，包括：双向换流电路模块、直流母线、蓄电池组直流输入端口、防逆流电路、电控开关及保护电路、外接直流电力输入端口、装置智能控制模块、装置总线、换流电路交流输出端口、装置***电源控制模块、装置内部供电电源模块、装置内部供电线路、外接直流电力识别电路、外接输入直流电力线以及外接直流电力转出端口，其特征是：
蓄电池组直流输入端口通过直流母线连接双向换流电路模块，由双向换流电路模块接换流电路交流输出端口，构成储能双向换流电力路径；
由外接直流电力输入端口接入电控开关及保护电路后经防逆流电路接直流母线及连通双向换流电路模块，由双向换流电路模块连接换流电路交流输出端口，构成外接直流电力供电换流路径；
蓄电池组直流输入端口和外接直流电力输入端口分别连接装置***电源控制模块，由装置***电源控制模块连接装置内部供电电源，装置内部供电电源模块通过装置内部供电线路接入双向换流电路模块和装置智能控制模块，构成装置内部供电路径；
外接直流电力输入端口接入电控开关及保护电路由电控开关及保护电路连接外接直流电力转出端口，构成外接直流电力的转出电力路径；
由蓄电池组直流输入端口接入直流母线后经防逆流电路接电控开关及保护电路，并经电控开关及保护电路连接外接直流电力转出端口，构成蓄电池组外接直流供电的电力路径；
装置智能控制模块通过装置总线连接双向换流电路模块、防逆流电路、电控开关及保护电路、外接直流电力识别电路，构成监控通信链路；
外接直流电力识别电路通过装置总线分别连接外接直流电力线和装置***电源控制模块，构成外接直流电力监控信息路径。
本发明一种电能智能调配换流装置，其特征还在于蓄电池和外接直流电力源均可通过装置***电源控制模块和装置内部供电电源连接，构成电能智能调配换流装置用电供电路径。
本发明克服了现有技术的缺陷，使得微电网特别是离网型微电网彻底摆脱了对柴油发电机的依赖，本发明在不增加***规模资源的前提下，彻底解决了微电网和新能源发电供电***的自启动黑启动以及增加微电网供电出力的关键技术难题，使得新能源发电供电***不仅不再依赖柴油发电机或其他可控发电源，而且还节省投资和运维成本，尤其是更加清洁环保。
附图说明
图1为现有技术构建离网型微电网的原理示意图。
图2为现有技术没有柴油发电单元新能源离网型微电网的原理示意图。
图3为一种电能智能调配换流装置***的原理示意图。
具体实施方式
作为实施例子，结合图1对一种电能智能调配换流装置给予说明，但是，本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。
现有技术构建离网型微电网的原理示意图，如图1所示。
现有技术没有柴油发电单元新能源离网型微电网的原理示意图，如图2所示。
如图3所示，本发明的一种电能智能调配换流装置，包括：双向换流电路模块(1)、直流母线(2)、蓄电池组直流输入端口(3)、防逆流电路(4)、电控开关及保护电路(5)、外接直流电力输入端口(6)、装置智能控制模块(7)、装置总线(8)、换流电路交流输出端口(9)、装置***电源控制模块(10)、装置内部供电电源模块(11)、装置内部供电线路(12)、外接直流电力识别电路(13)、外接输入直流电力线(14)以及外接直流电力转出端口(15)，其特征是：
蓄电池组直流输入端口(3)通过直流母线(2)连接双向换流电路模块(1)，由双向换流电路模块(1)接换流电路交流输出端口(9)，构成储能双向换流电力路径；
由外接直流电力输入端口(6)接入电控开关及保护电路(5)后经防逆流电路(4)接直流母线(2)及连通双向换流电路模块(1)，由双向换流电路模块(1)连接换流电路交流输出端口(9)，构成外接直流电力供电换流路径；
蓄电池组直流输入端口(3)和外接直流电力输入端口(6)分别连接装置***电源控制模块(10)，由装置***电源控制模块(10)连接装置内部供电电源(11)，装置内部供电电源模块(11)通过装置内部供电线路(12)接入双向换流电路模块(1)和装置智能控制模块(7)，构成装置内部供电路径；
外接直流电力输入端口(6)接入电控开关及保护电路(5)由电控开关及保护电路(5)连接外接直流电力转出端口(15)，构成外接直流电力的转出电力路径；
由蓄电池组直流输入端口(3)接入直流母线(2)后经防逆流电路(4)接电控开关及保护电路(5)，并经电控开关及保护电路(5)连接外接直流电力转出端口(15)，构成蓄电池组外接直流供电的电力路径；
装置智能控制模块(7)通过装置总线(8)连接双向换流电路模块(1)、防逆流电路(4)、电控开关及保护电路(5)、外接直流电力识别电路(13)，构成监控通信链路；
外接直流电力识别电路(13)通过装置总线(8)分别连接外接直流电力线(14)和装置***电源控制模块(10)，构成外接直流电力监控信息路径。
本发明一种电能智能调配换流装置，其特征还在于蓄电池和外接直流电力源均可通过装置***电源控制模块(10)和装置内部供电电源(11)连接，构成电能智能调配换流装置用电供电路径。
利用本发明的一种电能智能调配换流装置所构成的离网型微电网，在发电单元具备发电条件时，通过外接直流电力为本发明电能智能调配换流装置供电，使其启动和运行，并可实现作为电压源VF换流单元的双向换流电路模块(1)完成微电网的黑启动，从而使微电网正常运行和发电供电，在正常运行后，外接直流电力通过外接直流电力输入端口(6)接入电控开关及保护电路(5)由电控开关及保护电路(5)控制实现连接外接直流电力转出端口(15)，使外接直流电力接入并网逆变器为微电网供电；在用电高峰而且外接直流电力不能供电时段，由蓄电池组直流输入端口(3)接入直流母线(2)后经防逆流电路(4)接电控开关及保护电路(5)，并经电控开关及保护电路(5)连接外接直流电力转出端口(15)，使蓄电池组外接并网逆变器为微电网供电，大大增加微电网的供电出力。
Claims (2)
1.一种电能智能调配换流装置，包括：双向换流电路模块(1)、直流母线(2)、蓄电池组直流输入端口(3)、防逆流电路(4)、电控开关及保护电路(5)、外接直流电力输入端口(6)、装置智能控制模块(7)、装置总线(8)、换流电路交流输出端口(9)、装置***电源控制模块(10)、装置内部供电电源模块(11)、装置内部供电线路(12)、外接直流电力识别电路(13)、外接输入直流电力线(14)以及外接直流电力转出端口(15)，其特征是：
蓄电池组直流输入端口(3)通过直流母线(2)连接双向换流电路模块(1)，由双向换流电路模块(1)接换流电路交流输出端口(9)，构成储能双向换流电力路径；
由外接直流电力输入端口(6)接入电控开关及保护电路(5)后经防逆流电路(4)接直流母线(2)及连通双向换流电路模块(1)，由双向换流电路模块(1)连接换流电路交流输出端口(9)，构成外接直流电力供电换流路径；
蓄电池组直流输入端口(3)和外接直流电力输入端口(6)分别连接装置***电源控制模块(10)，由装置***电源控制模块(10)连接装置内部供电电源(11)，装置内部供电电源模块(11)通过装置内部供电线路(12)接入双向换流电路模块(1)和装置智能控制模块(7)，构成装置内部供电路径；
外接直流电力输入端口(6)接入电控开关及保护电路(5)由电控开关及保护电路(5)连接外接直流电力转出端口(15)，构成外接直流电力的转出电力路径；
由蓄电池组直流输入端口(3)接入直流母线(2)后经防逆流电路(4)接电控开关及保护电路(5)，并经电控开关及保护电路(5)连接外接直流电力转出端口(15)，构成蓄电池组外接直流供电的电力路径；
装置智能控制模块(7)通过装置总线(8)连接双向换流电路模块(1)、防逆流电路(4)、电控开关及保护电路(5)、外接直流电力识别电路(13)，构成监控通信链路；
外接直流电力识别电路(13)通过装置总线(8)分别连接外接直流电力线(14)和装置***电源控制模块(10)，构成外接直流电力监控信息路径。
2.根据权利要求1所述一种电能智能调配换流装置，其特征还在于蓄电池和外接直流电力源均可通过装置***电源控制模块(10)和装置内部供电电源(11)连接，构成电能智能调配换流装置用电供电路径。
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