CN202633970U

CN202633970U - 一种分布式电网***

Info

Publication number: CN202633970U
Application number: CN 201220181957
Authority: CN
Inventors: 郑小华; 申志军; 王致杰; 王扬
Original assignee: Shanghai Dianji University
Current assignee: Shanghai Dianji University
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2022-04-26

Abstract

本实用新型涉及分布式发电技术、分布式电源以及微型电网领域，具体为一种适用于不接入大电网运行的分布式电网***；该***包括：一备用电源、一储能设备、一能源管理器、一第一断路器、一第二断路器、一公共母线、一第三断路器、一第四断路器、一第五断路器、一第六断路器、一第七断路器、一第八断路器、第一分布式电源、第二分布式电源、第三分布式电源、一第一负载、一第二负载和一第三负载。该***利用无源孤岛控制模式以及分布式电网的电源功率控制，以获得综合价值最大化、效率最大化和性价比最高的技术效益。在这种模式下，不仅提高了有功功率输出，而且各储能装置也可根据负荷需求提高功率输出，使电网***更先进、更有效。

Description

一种分布式电网***

技术领域

本实用新型涉及分布式发电技术、分布式电源以及微型电网领域，具体是一种适用于不接入大电网运行的分布式电网***。

背景技术

目前，电网作为我国国家发展战略重点内容之一受到持续关注。目标电网的核心在于，建设具备智能判断与自适应能力的电网***，该电网***允许多能源入网并采用分布式管理，从而可对用电情况进行实时监控及信息采集，实现对电能的最优配置及利用，提高电网运营的可靠性和能源利用效率。已知的分布式电源的种类很多，包括小水电、风力发电、光伏电源、燃料电池和储能装置。但是由于分布式电源（例如太阳能和风能发电）受自然条件的影响，电能输出存在不连续或不稳定情况。如何使分布式电源能通过配置满足用户的用电需求，是人们所关注的问题。另外，在一些比较偏远的地区需要有效地远距离输送电能，电厂为了解决电能输送的问题，在蓄电及送电方面做了大量投入。因此，如何最大发挥电能的投资效益，降低电能的输送成本成为现在亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述的问题，提供一种分布式电网***，该电网***利用无源孤岛控制模式，以及分布式电网***的电源功率控制，各分布式电源作为独立单元可按自身功率输出的特性以及性价比等因素决定各自的输出量，以获得综合价值最大化、效率最大化和性价比最高的技术效益。在这种无源孤岛控制模式下，不仅提高了有功功率输出，而且各储能装置也可根据负荷需求相应提高了功率输出，使电网***更先进、更有效。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种分布式电网***，包括以下单元：

一备用电源，分别与一储能设备、一能源管理器和一第一断路器电连接；

一储能设备，分别与所述备用电源、一第二断路器和一能源管理器电连接；

一能源管理器，分别与所述备用电源、所述储能设备、所述第二断路器、一第六断路器、一第七断路器、一第八断路器、第一分布式电源、第二分布式电源和第三分布式电源电连接；

一第一断路器，分别与所述备用电源、一公共母线和所述第二断路器电连接；

一第二断路器，分别与所述储能设备、所述能源管理器、所述第一断路器和所述公共母线电连接；

一公共母线，分别与所述第一断路器、所述第二断路器、所述第三断路器、所述第四断路器和所述第五断路器电连接；

一第三断路器，分别与所述公共母线、所述第六断路器和所述第一分布式电源电连接；

一第四断路器，分别与所述公共母线、所述第七断路器和所述第二分布式电源电连接；

一第五断路器，分别与所述公共母线、所述第八断路器和所述第三分布式电源电连接；

一第六断路器，分别与所述第三断路器、所述第一分布式电源、所述能源管理器和一第一负载电连接；

一第七断路器，分别与所述第四断路器、所述第二分布式电源、所述能源管理器和一第二负载电连接；

一第八断路器，分别与所述第五断路器、所述第三分布式电源、所述能源管理器和一第三负载电连接；

第一分布式电源，分别与所述第三断路器、所述第六断路器和所述能源管理器电连接；

第二分布式电源，分别与所述第四断路器、所述第七断路器和所述能源管理器电连接；

第三分布式电源，分别与所述第五断路器、所述第八断路器和所述能源管理器电连接；

一第一负载，与所述第六断路器电连接；

一第二负载，与所述第七断路器电连接；

一第三负载，与所述第八断路器电连接。

进一步，所述第一分布式电源为一个或多个分布式电源。

进一步，所述第一分布式电源为多个分布式电源时，多个第一分布式电源彼此并联连接。

进一步，所述第二分布式电源为一个或多个分布式电源。

进一步，所述第二分布式电源为多个分布式电源时，多个第二分布式电源彼此并联连接。

进一步，所述第三分布式电源为一个或多个分布式电源。

进一步，所述第三分布式电源为多个分布式电源时，多个第三分布式电源彼此并联连接。

进一步，所述的备用电源采用燃料电源。

进一步，所述的储能设备包括超级电容或超高速飞轮。

进一步，所述的能源管理器包括若干个电力电子器件。

本实用新型一种分布式电网***的积极效果是：

（1）利用无源孤岛控制模式以及分布式电网***的电源功率控制，各分布式电源作为独立单元可以按自身功率输出的特性以及性价比等因素决定各自的输出量，可获得综合价值最大化、效率最大化和性价比最高的技术效益。在这种无源孤岛控制模式下，不仅提高了有功功率输出，而且各储能装置也可根据负荷需求相应提高了功率输出，使电网***更先进、更有效。

（2）利用备用电源装置以保证独立运行的电网***的供电稳定。当其他可再生能源相对充足时，自动停止不可再生燃料发电装置的运行，这样可节省不可再生资源。

（3）多个分布式电源可以同时对负荷提供电能和电压支持，有效降低了负荷对大电网的依赖，分担大电网的供电压力，减小远距离输电损耗。

（4）当分布式电源提供的电能超过负荷用电时，通过能量管理器向储能设备充电，以备在不充足的时候向负载供电。

（5）当整个电网***中所有电源的电量不能满足需求时，通过能量管理器自动断开非重要负载，以满足重要级别负载的运行。

附图说明

图1是本实用新型一种分布式电网***的结构示意图；

图中的标号分别表示：

1、备用电源；2、储能设备；3、能量管理器；4、第一断路器；5、第二断路器；6、公共母线；7、第三断路器；8、第四断路器；9、第五断路器；10、第六断路器；11、第七断路器；12、第八断路器；13、第一分布式电源；14、第二分布式电源；15、第三分布式电源；16、第一反馈线；17、第二反馈线；18、第三反馈线；19、第一负载；20、第二负载；21、第三负载。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型一种分布式电网***的具体实施方式做详细说明。

本实用新型所述的电网***利用无源孤岛控制模式，以获得综合价值最大化、效率最大化和性价比最高的技术效益。无源孤岛控制模式是指分布式电网***(或微型电网***)在不接入大电网的情况下，可以在一些偏远的地区能持续给负载供电。在这种无源孤岛控制模式下，所述分布式电网不接入大电网运行，同时能够根据用电负荷的需求，自动调整分布式电源的输出量，使整个电网***更先进、更有效。

参见图1，一种分布式电网***包括：一备用电源1，分别与一储能设备2、一能源管理器3和一第一断路器4电连接；一储能设备2，分别与所述备用电源1、一第二断路器5和一能源管理器3电连接；一能源管理器3，分别与所述备用电源1、所述储能设备2、所述第二断路器5、一第六断路器10、一第七断路器11、一第八断路器12、第一分布式电源13、第二分布式电源14和第三分布式电源15电连接；一第一断路器4，分别与所述备用电源1、一公共母线6和所述第二断路器5电连接；一第二断路器5，分别与所述储能设备2、所述能源管理器3、所述第一断路器4和所述公共母线6电连接；一公共母线6，分别与所述第一断路器4、所述第二断路器5、所述第三断路器7、所述第四断路器8和所述第五断路器9电连接；一第三断路器7，分别与所述公共母线6、所述第六断路器10和所述第一分布式电源13电连接；一第四断路器8，分别与所述公共母线6、所述第七断路器11和所述第二分布式电源14电连接；一第五断路器9，分别与所述公共母线6、所述第八断路器12和所述第三分布式电源15电连接；一第六断路器10，分别与所述第三断路器7、所述第一分布式电源13、所述能源管理器3和一第一负载19电连接；一第七断路器11，分别与所述第四断路器8、所述第二分布式电源14、所述能源管理器3和一第二负载20电连接；一第八断路器12，分别与所述第五断路器9、所述第三分布式电源15、所述能源管理器3和一第三负载21电连接；第一分布式电源13，分别与所述第三断路器7、所述第六断路器10和所述能源管理器3电连接；第二分布式电源14，分别与所述第四断路器8、所述第七断路器11和所述能源管理器3电连接；第三分布式电源15，分别与所述第五断路器9、所述第八断路器12和所述能源管理器3电连接；一第一负载19，与所述第六断路器10电连接；一第二负载20，与所述第七断路器11电连接；一第三负载21，与所述第八断路器12电连接。

本实用新型一种分布式电网***，所述第一分布式电源13、所述第二分布式电源14和所述第三分布式电源15均有一个或多个分布式电源。在本实施例中（参见图1），所述第一分布式电源13、所述第二分布式电源14和所述第三分布式电源15均有彼此并联连接的3个分布式电源。

所述的备用电源1采用相对较稳定的燃料电源（例如氢燃料电池）。在使用多个分布式电源的同时，该分布式电源***设有相对较稳定的备用电源（或称备用发电装置），备用电源1主要使用燃料电源发电，当其他可再生能源发电装置(例如光伏发电***、风力发电***)供电不足的时候，启动相对稳定的备用电源1，以保证独立运行的分布式电网***的供电稳定。当其他可再生能源相对充足的时候，自动停止不可再生燃料发电装置的运行，以节省不可再生资源。

所述的储能设备2包括超级电容或超高速飞轮。该储能设备2是一个足够容量的储能设备，以保证分布式电网***独立运行时的稳定性。

所述的能源管理器3包括若干电力电子器件。其中所述电力电子器件，例如并网逆变器，静态开关等等。各分布式电源的功率输出大小由能量管理器3统一调节。在所述分布式电网***的结构中，多个分布式电源可以同时对负荷提供电能和电压支持，有效降低了负荷对大电网的依赖，分担了大电网的供电压力，减小了远距离输电损耗。当分布式电源提供的电能超过负荷用电的时候，通过能量管理器3向储能设备2充电，以备在不充足的时候向负载供电。

第一分布式电源13、第二分布式电源14和第三分布式电源15主要是通过一些新能源以供电，其中所述新能源，例如风力发电，海浪发电等等。

在基于新能源的分布式电源独立运行而组成分布式电网***中，进一步包括第一反馈线16、第二反馈线17和第三反馈线18。通过第一反馈线16，第三断路器7与第六断路器10电连接。通过第二反馈线17，第四断路器8与第七断路器11电连接。通过第三反馈线18，第五断路器9与第八断路器12电连接。在每条反馈线上各自独立安装设置多个分布式电源（第一分布式电源13、第二分布式电源14和第三分布式电源15），在三条反馈线上可以设置其中某一条反馈线上的负载为非重要的负载，本实施例中设置第三反馈线18上的第三负载21为非重要负载，即在分布式电网***超载运行的时候可以断开，但不会对分布式电网***及用户产生较大影响的负载。而其他负载则设置为重要负载，例如第一负载19和第二负载20。也就是说，第一反馈线16上的第一分布式电源13、第二反馈线17上的第二分布式电源14和第三反馈线18上的第三分布式电源15依次优先地向第一负载19、第二负载20和第三负载21提供电能，这样不仅可以减少电能的输送成本，并且也提高了电网的稳定性。

当整个分布式电网***中的所有分布式电源以及备用电源1和储能设备2同时都在为负荷（第一负荷19、第二负荷20和第三负荷21）供电时，所有电源的电能不能满足用电负荷需求，则通过能量管理器3断开非重要负载(如第三反馈线18上的第三负载21)与第三反馈线18上的第八断路器12，该第三反馈线18的第三分布式电源15提供的电能分别转向第一反馈线16上的第一负载19和第二反馈线17上的第二负载20，尽可能满足重要级别的负载（如第一负载19和第二负载20）的运行。

无源孤岛模式运行的分布式电网***的控制策略主要是通过分布式电网***的电源功率控制，各分布式电源作为独立单元可以按自身功率输出的特性以及性价比等因素决定各自的输出量，以获得综合价值最大化、效率最大化和性价比最高的技术效益。例如，分布式电网***采用光伏电源和储能设备（燃料电池）对负载提供电能。在供电过程中存在以下几种情况：第一种情况，光伏电源输出功率大于负载需求，光伏电源输出电量的多余部分则存储在储能设备中，在这个过程中燃料电池不工作；第二种情况，光伏电源输出功率刚好等于负载需求，在这个过程中燃料电池也不工作；第三种情况，光伏电源输出功率小于负载需求，在这个过程中燃料电池需工作，燃料电池的输出电量弥补了光伏电源输出量的不足。在所有过程中，在满足负载需求的情况下，燃料电池尽可能少用，因为燃料电池相对更加昂贵。考虑到成本因素，尽量采用以下方法：当成本较低的分布式电源所产生的电能足以带动负载的时候，成本较高的储能设备就可以停止工作，这样以达到效率最大化，性价比最高。

以上所述仅是本实用新型的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种分布式电网***，其特征在于，包括以下单元：

一第一负载，与所述第六断路器电连接；

一第二负载，与所述第七断路器电连接；

一第三负载，与所述第八断路器电连接。

2.如权利要求1所述的一种分布式电网***，其特征在于，所述第一分布式电源为一个或多个分布式电源。

3.如权利要求2所述的一种分布式电网***，其特征在于，所述第一分布式电源为多个分布式电源时，多个第一分布式电源彼此并联连接。

4.如权利要求1所述的一种分布式电网***，其特征在于，所述第二分布式电源为一个或多个分布式电源。

5.如权利要求4所述的一种分布式电网***，其特征在于，所述第二分布式电源为多个分布式电源时，多个第二分布式电源彼此并联连接。

6.如权利要求1所述的一种分布式电网***，其特征在于，所述第三分布式电源为一个或多个分布式电源。

7.如权利要求6所述的一种分布式电网***，其特征在于，所述第三分布式电源为多个分布式电源时，多个第三分布式电源彼此并联连接。

8.如权利要求1所述的一种分布式电网***，其特征在于，所述的备用电源采用燃料电源。

9.如权利要求1所述的一种分布式电网***，其特征在于，所述的储能设备包括超级电容或超高速飞轮。

10.如权利要求1所述的一种分布式电网***，其特征在于，所述的能源管理器包括若干个电力电子器件。