CN110829433A - 一种新型电能交互*** - Google Patents

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沈旺旺
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Abstract

本发明公开了一种新型电能交互***，包括呈对称分布的布局相同的A***和B***，A***和B***通过双***变压器与电网连接，A***和B***均包括3段交流母线和1段直流母线，第一交流母线与双***变压器之间设置开关一，A***和B***的第二交流母线之间设置交流联络开关；第三交流母线与直流母线连接，A***和B***的直流母线之间设置直流联络开关；第一交流母线上连接多个交流负荷，第二交流母线上连接多个不间断负荷，直流母线上连接储能电池、风机、光伏发电装置、电动汽车和直流负荷，本发明所公开的***能保证***内不间断负荷的供电可靠性，实现用电经济性。

Description

一种新型电能交互***
技术领域
本发明涉及一种新型电能交互***。
背景技术
能源危机和环境污染问题，使绿色清洁可再生能源开发利用成为研究的热点。集中式的光伏和风电发电场站建设导致新能源发电的难以消纳。在微电网技术发展中，将分布式发电与新能源消纳相结合，并结合电动汽车的快速发展，将“变配用光储充放”一体化深度结合，在微电网内部高比例消纳可再生能源发电，做到就地利用，高效转换，减少长距离输送，是提高新能源消纳的有效解决方案，具有极高的实用性和实践意义。
微电网***应能通过对微电网内部负荷、储能装置、电动汽车充放电的调节，根据电网峰谷电价的情况，适时调节多种能源的发电和利用，以选择最经济的用能成本为目标，充分利用储能电池、电动汽车动力电池资源、和其它可调配负荷资源，并考虑未来结合冷、热、水等其它能源应用，综合管理调控，提高能效利用率，优化资产和资源配置，并具备参与电网调峰调频等辅助服务技术支撑手段，提高微网***和大电网***的总体能源效益。
近年来，电动汽车发展迅速，其无序的移动负荷，给配电网带来严峻挑战。电动汽车是新能源微网***的重要元素，利用电动汽车动力电池作为分布式移动储能装置参与微电网调节，通过新能源微网***调控，可实现电动汽车充电及放电，调整区域电网的电量和功率的平衡，实现区域配电容量无需增容，即可满足电动汽车充电需求，又能通过放电行为为电动汽车车主带来收益，还能提高***的设备利用率，同时保障电网的运行安全。这样可以大幅度降低新能源微电网的储能投资成本，提高新能源微电网经济性，实现能源辅助服务，将电动汽车由单纯的消费品转变成能源服务设备，实现电动汽车价值最大化。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种新型电能交互***，以达到交直流电源均可以实现互供，最大程度的保证供电可靠性的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种新型电能交互***，包括呈对称分布的布局相同的A***和B***，所述A***和B***通过双***变压器与电网连接，所述A***和B***均包括3段交流母线和1段直流母线，第一交流母线与双***变压器之间设置开关一，第一交流母线和第二交流母线之间设置开关二，第二交流母线和第三交流母线之间设置开关三，A***和B***的第二交流母线之间设置交流联络开关；第三交流母线与直流母线连接，A***和B***的直流母线之间设置直流联络开关；第一交流母线上连接多个交流负荷，第二交流母线上连接多个不间断负荷，直流母线上连接储能电池、风机、光伏发电装置、电动汽车和直流负荷。
上述方案中，所述第三交流母线与直流母线之间设置AC/DC变换器。
上述方案中，所述储能电池、风机、电动汽车与直流母线之间分别设置DC/DC变换器。
上述方案中，所述光伏发电装置与直流母线之间设置MPPT控制器。
上述方案中，所述直流负荷与直流母线之间设置直流开关。
进一步的技术方案中，所述AC/DC变换器以及DC/DC变换器均为双向电能变换器。
进一步的技术方案中，所述交流负荷与第一交流母线之间设置交流开关，所述不间断负荷与第二交流母线之间设置交流开关。
通过上述技术方案，本发明提供的一种新型电能交互***具有以下优点：
1、最大程度的保证***内不间断负荷的供电可靠性。
2、可以控制实现电动汽车、储能电池等有序充放电，实现削峰填谷。
3、实现各电源之间的下垂特性。
4、通过内部电能交互实现用电经济性。
5、***的并网运行方式和离网运行方式都具有稳定的运行策略。
6、A***和B***的交直流***均可实现电能交互，互为供给。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例所公开的一种新型电能交互***结构示意图；
图2为本发明实施例所公开的电能交互***运行状态示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种新型电能交互***，如图1所示的结构，该***包含高压开关、配电变压器、低压配电等传统一次***，以及汽车充放电、储能充放电、光伏发电、风电等新能源***，包含功率变换装置等电力电子功率单元，包含智能监控、智能调度等二次***，以及通讯***等，以上所有子***完全集成在户外的箱式外壳内，实现即插即用，交直流电源均可以实现互供，最大程度的保证供电可靠性，是一种新型电能交互***。
如图1所示的***包括呈对称分布的布局相同的A***和B***，A***和B***通过双***变压器与电网连接，A***和B***均包括3段交流母线和1段直流母线，A***和B***的第一交流母线与双***变压器之间设置开关一AQF1和BQF1，可以从电网侧获取电源，通过双***变压器进行电压等级转换。
A***和B***的第一交流母线和第二交流母线之间分别设置开关二AQF2和BQF2，第二交流母线和第三交流母线之间设置开关三AQF3和BQF3，A***和B***的第二交流母线之间设置交流联络开关QF1，可以在两侧交流母线之间实现互供和切换。
第三交流母线与直流母线连接，第三交流母线与直流母线之间设置AC/DC变换器。A***和B***的直流母线之间设置直流联络开关QF2，可以在两侧直流母线之间实现互供和切换。
第一交流母线上连接多个交流负荷，第二交流母线上连接多个不间断负荷，不间断负荷为高等级负荷，需要不间断供电。直流母线上连接储能电池、风机、光伏发电装置、电动汽车和直流负荷。储能电池、风机、电动汽车与直流母线之间分别设置DC/DC变换器。光伏发电装置与直流母线之间设置MPPT控制器。A***和B***的直流负荷与直流母线之间分别设置直流开关AD1和BD1。
A***和B***的交流负荷与第一交流母线之间分别设置交流开关A3、A4、A5、A6…和B3、B4、B5、B6…，A***和B***的不间断负荷与第二交流母线之间分别设置交流开关A1、A2…和B1、B2…，每个负荷可单独进行控制。
该***正常运行时，从电网侧获取电源，通过双***变压器进行电压等级转换，***内开关AQF1、AQF2、AQF3、BQF1、BQF2、BQF3均处于闭合状态，***内所有AC/DC、DC/DC均为双向电力电子电能变换单元，储能电池和电动汽车根据设定时间进行有序充放电，所有交直流负荷优先利用***内电能进行供电，电能供给不足时，再从电网取电。若***内光伏发电量和电池放电量超过负荷用电时，也可以往电网输送电能。
当电网***停电时，此电能***会迅速启动离网运行状态，此时会切断AQF2和BQF2开关，将***中的非重要负荷的开关A3-A6、B3-B6切断，迅速启动储能放电和电动汽车放电等手段，通过AC/DC、DC/DC电力电子功率变换单元保证A***第二交流母线和B***第二交流母线处于有电状态，从而保证了第二交流母线上不间断负荷的供电可靠性。
此电能交互***的另外一个重要优势在于交流母线和直流母线之间均设有联络开关，当其中一面供电出现故障，例如此时电网处于停电状态，AQF3由于故障无法闭合，若无交流联络开关QF1，A***的不间断负荷会处于断电状态，此时就可以闭合交流联络开关QF1保证不间断负荷的供电可靠性。同时直流母线间的直流联络开关也起着至关重要的重要，当某一面直流电能冗余或者不足时，可以通过闭合直流联络开关QF2实现电能互相补给。
此电能交互***最大程度的保证了A***和B***不间断负荷的供电可靠性，交直流电源均可以实现互供，并且更高的实现了用电经济性。并且通过多个电力电子元件实现***稳定平滑切换，运用下垂控制原理使各电源之间实现下垂特性。
此电能交互***共有2种运行状态，如图2所示：
并网运行状态：
并网运行状态属***的长期稳态。并网运行时，***主要应保障通过对分布式发电、储能、电动汽车充放电的调度，最大限度接地消纳分布式发电、***经济用电、降低峰谷差为综合目标。在不同应用场合下，各目标的优先级别可能有所不同，***的智能功率变换设备、稳定运行控制装置、和EMS策略应能通过配置方案，对运行目标的执行方式进行配置。
离网运行状态：
离网运行状态属***的中长期稳态，在孤岛微电网供电项目中，离网运行状态为主要运行状态。离网运行时，***应主要保障微网***内重要负荷和其它负荷的规划设计供电时长目标，通过对储能装置、电动汽车、分布式电源、以及不同重要程度级别负荷的调节，保障***持续稳定的瞬态功率平衡和大时间尺度下的能量保证。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种新型电能交互***，其特征在于，包括呈对称分布的布局相同的A***和B***，所述A***和B***通过双***变压器与电网连接，所述A***和B***均包括3段交流母线和1段直流母线，第一交流母线与双***变压器之间设置开关一，第一交流母线和第二交流母线之间设置开关二，第二交流母线和第三交流母线之间设置开关三，A***和B***的第二交流母线之间设置交流联络开关；第三交流母线与直流母线连接，A***和B***的直流母线之间设置直流联络开关；第一交流母线上连接多个交流负荷，第二交流母线上连接多个不间断负荷，直流母线上连接储能电池、风机、光伏发电装置、电动汽车和直流负荷。
2.根据权利要求1所述的一种新型电能交互***，其特征在于，所述第三交流母线与直流母线之间设置AC/DC变换器。
3.根据权利要求1所述的一种新型电能交互***，其特征在于，所述储能电池、风机、电动汽车与直流母线之间分别设置DC/DC变换器。
4.根据权利要求1所述的一种新型电能交互***，其特征在于，所述光伏发电装置与直流母线之间设置MPPT控制器。
5.根据权利要求1所述的一种新型电能交互***，其特征在于，所述直流负荷与直流母线之间设置直流开关。
6.根据权利要求2或3所述的一种新型电能交互***，其特征在于，所述AC/DC变换器以及DC/DC变换器均为双向电能变换器。
7.根据权利要求1所述的一种新型电能交互***，其特征在于，所述交流负荷与第一交流母线之间设置交流开关，所述不间断负荷与第二交流母线之间设置交流开关。
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