CN215343934U - 基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***，包括多条交流母线，且每条交流母线分别通过各自的换流阀连接至高压直流母线，所述的高压直流母线通过直流断路器和直流变压器连接于低压直流母线，所述的低压直流母线分别通过负载DC/DC变压器和DC/AC逆变器连接于直流负载和交流负载，且所述的低压直流母线连接有清洁能源发电单元。本方案能够实现不同电压等级供区互联互济，满足区内高端制造类企业对供电可靠性和电能质量的要求。
Description
技术领域
本实用新型属于配用电网技术领域，尤其是涉及一种基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***。
背景技术
在配用电网领域，随着分布式电源接入量的不断增大、电动汽车普及率的不断提高以及柔性可控负荷的不断增多，使得传统配电网面临电能质量下降、电能损耗增加、通道资源不足等诸多的挑战。而有些城区的配电网现状网架基础薄弱，尤其是一些各种不同高压供区并存(主要是10KV与20KV供区并存)的区内，随着分布式电源接入量的不断增大、电动汽车普及率的不断提高以及柔性可控负荷的不断增多导致供区不平衡现象长期存在，使区内供电可靠性和电能质量下降。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***。
为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：
一种基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***，包括多条交流母线，且每条交流母线分别通过各自的换流阀连接至高压直流母线，所述的高压直流母线通过直流断路器和直流变压器连接于低压直流母线，所述的低压直流母线分别通过负载DC/DC变压器和DC/AC逆变器连接于直流负载和交流负载，且所述的低压直流母线连接有清洁能源发电单元。
在上述的基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***中，所述的直流断路器和直流变压器之间设置有两个分别对应于正极母线和负极母线的电抗器。
在上述的基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***中，包括多条低压直流母线，且低压直流母线之间通过低压母联断路器相连。
在上述的基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***中，每条低压直流母线均通过直流断路器和直流变压器连接于所述的高压直流母线。
在上述的基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***中，所述的清洁能源发电单元包括光伏发电单元、风力发电单元和储能单元。
在上述的基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***中，所述的光伏发电单元包括光伏组件和光伏DC/DC变流器；
所述的风力发电单元包括风机组件和风力DC/DC变流器；
所述的储能单元包括储能模块和储能DC/DC变流器；
所述的光伏组件、风机组件和储能模块分别通过所述的光伏DC/DC变流器、风力DC/DC变流器和储能DC/DC变流器连接于所述的低压直流母线。
在上述的基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***中，所述的换流阀均为全桥/半桥MMC拓扑结构的MMC结构换流阀。
在上述的基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***中，所述的直流断路器为混合式直流断路器。
在上述的基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***中，所述的直流变压器包括连接于高压端的高压侧单相全桥电路和连接于低压端的低压侧单相全桥电路。
在上述的基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***中，所述的直流变压器包括多个高压侧单相全桥电路和多个低压侧单相全桥电路，且多个高压侧全桥电路之间相互串联，多个低压侧全桥电路之间相互并联。
本实用新型的优点在于：实现不同电压等级供区互联互济，满足区内高端制造类企业对供电可靠性和电能质量的要求；同时接入光伏、风能等新能源为区内直流、交流负荷供电，增加供电通道，降低外部电网故障对区内负荷的影响；变压器高压侧串联低压侧并联的形式能够避免功率半导体器件串联均压问题，同时实现低压大电流直流供电需求。
附图说明
图1是本发明基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***的电路***架构图；
图2是本发明基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***中直流断路器电路示意图；
图3是本发明基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***中直流变流器电路示意图。
附图标记：交流母线1；换流阀2；高压直流母线3；直流断路器4；直流变压器5；低压直流母线6；负载DC/DC变压器7；DC/AC逆变器8；直流负载9；交流负载10；电抗器11；低压母联断路器12；光伏组件13；光伏DC/DC变流器14；风机组件15；风力DC/DC变流器16；储能模块17；储能DC/DC变流器18；高压侧单相全桥电路21；低压侧单相全桥电路22。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
如图1所示，本实施例公开了一种基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***，包括多条交流母线1，且每条交流母线1分别通过各自的换流阀2连接至高压直流母线3以形成多端口柔性直流供电网络结构，实现不同电源的合环运行及不同电压等级供区互联互济，满足区内高端制造类企业对供电可靠性和电能质量的要求。
具体地，高压直流母线3通过直流断路器4和直流变压器5连接于低压直流母线6，且直流断路器4和直流变压器5之间设置有两个分别对应于正极母线和负极母线的电抗器11。通过电抗器11的设置，能够限制断路电流上升率和断路电流。具体地，本***包括多条低压直流母线6，且低压直流母线6之间通过低压母联断路器12相连。每条低压直流母线6均通过直流断路器4和直流变压器5连接于所述的高压直流母线3。
进一步地，低压直流母线6分别通过负载DC/DC变压器7和DC/AC逆变器8连接于直流负载9和交流负载10，实现交直流负载综合配电。
优选地，低压直流母线6连接有清洁能源发电单元。能够提供电源供给通道，解决目前通道资源不足的问题，且能够在外部电网出现故障的情况下实现暂时供电，为重要负荷提供电力支撑，降低外部电网故障对区内负荷的影响。
具体地，清洁能源发电单元包括光伏发电单元、风力发电单元和储能单元。
其中光伏发电单元包括光伏组件13和光伏DC/DC变流器14；
风力发电单元包括风机组件15和风力DC/DC变流器16；
储能单元包括储能模块17和储能DC/DC变流器18；
且光伏组件13、风机组件15和储能模块17分别通过光伏DC/DC变流器14、风力DC/DC变流器16和储能DC/DC变流器18连接于低压直流母线6。每个光伏发电单元按需要可设置多个光伏DC/DC变流器14，同样地，每个风力发电单元可按需要设置多个风力DC/DC变流器16，每个储能单元可按需要设置多个储能DC/DC变流器18。
优选地，换流阀2均为全桥/半桥MMC拓扑结构的MMC结构换流阀2。且本实施例以1条20KV交流母线和2条10KV交流母线为例，20KV交流母线对应的换流阀2采用全桥MMC拓扑结构，2个10KV交流母线对应的换流阀2采用半桥MMC拓扑结构。
进一步地，直流断路器4可以为机械式直流开关设备，也可以为混合式直流断路器。本实施例优选后者，且如图2所示，本实施例的混合式直流断路器包括高速机械开关D1、电力电子器件组成的通态阀组Q1、电力电子器件组成的限流阀组Q2、氧化锌避雷器MOV和隔离刀闸K1、K2。
正常导通情况下，电流通过通态损耗很小的高速机械开关D1和通态阀组Q1流过。限流阀组Q2处于闭锁状态；正常分断情况下，高速机械开关D1、通态阀组Q1、限流阀组Q2均处于分断状态，高速机械开关D1和限流阀组Q2承受断口电压；故障切换过程：检测到故障，先分开通态阀组Q1，电流转移至限流阀组Q2支路，高速机械开关D1零电流快速分开后，分断限流阀组Q2，MOV起到限压和吸收故障电流能量作用。
具体地，直流变压器5包括连接于高压端的高压侧单相全桥电路21和连接于低压端的低压侧单相全桥电路22。且优选地，如图3所示，本实施例的直流变压器5包括多个高压侧单相全桥电路21和多个低压侧单相全桥电路22，且多个高压侧全桥电路21之间相互串联，多个低压侧全桥电路22之间相互并联。本方案高压侧单相全桥电路串联的形式，解决了功率半导体器件串联均压问题；低压侧单相全桥电路并联的形式实现低压大电流直流供电需求。本方案的直流变压器能够在实现变压的同时在高压直流电发生波动时，可以保证低压直流电压稳定，并且同时确保高频交流环节电压匹配，进而减小环流，提高直流变压器的平均效率。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了交流母线1；换流阀2；高压直流母线3；直流断路器4；直流变压器5；低压直流母线6；负载DC/DC变压器7；DC/AC逆变器8；直流负载9；交流负载10；电抗器11；低压母联断路器12；光伏组件13；光伏DC/DC变流器14；风机组件15；风力DC/DC变流器16；储能模块17；储能DC/DC变流器18；高压侧单相全桥电路21；低压侧单相全桥电路22等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
Claims (10)
1.一种基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***，其特征在于，包括多条交流母线(1)，且每条交流母线(1)分别通过各自的换流阀(2)连接至高压直流母线(3)，所述的高压直流母线(3)通过直流断路器(4)和直流变压器(5)连接于低压直流母线(6)，所述的低压直流母线(6)分别通过负载DC/DC变压器(7)和DC/AC逆变器(8)连接于直流负载(9)和交流负载(10)，且所述的低压直流母线(6)连接有清洁能源发电单元。
2.根据权利要求1所述的基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***，其特征在于，所述的直流断路器(4)和直流变压器(5)之间设置有两个分别对应于正极母线和负极母线的电抗器(11)。
3.根据权利要求2所述的基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***，其特征在于，包括多条低压直流母线(6)，且低压直流母线(6)之间通过低压母联断路器(12)相连。
4.根据权利要求3所述的基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***，其特征在于，每条低压直流母线(6)均通过直流断路器(4)和直流变压器(5)连接于所述的高压直流母线(3)。
5.根据权利要求4所述的基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***，其特征在于，所述的清洁能源发电单元包括光伏发电单元、风力发电单元和储能单元。
6.根据权利要求5所述的基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***，其特征在于，所述的光伏发电单元包括光伏组件(13)和光伏DC/DC变流器(14)；
所述的风力发电单元包括风机组件(15)和风力DC/DC变流器(16)；
所述的储能单元包括储能模块(17)和储能DC/DC变流器(18)；
所述的光伏组件(13)、风机组件(15)和储能模块(17)分别通过所述的光伏DC/DC变流器(14)、风力DC/DC变流器(16)和储能DC/DC变流器(18)连接于所述的低压直流母线(6)。
7.根据权利要求1所述的基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***，其特征在于，所述的换流阀(2)均为全桥/半桥MMC拓扑结构的MMC结构换流阀(2)。
8.根据权利要求7所述的基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***，其特征在于，所述的直流断路器(4)为混合式直流断路器。
9.根据权利要求6所述的基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***，其特征在于，所述的直流变压器(5)包括连接于高压端的高压侧单相全桥电路(21)和连接于低压端的低压侧单相全桥电路(22)。
10.根据权利要求9所述的基于柔性直流风光储的交直流综合能源配电网***，其特征在于，所述的直流变压器(5)包括多个高压侧单相全桥电路(21)和多个低压侧单相全桥电路(22)，且多个高压侧单相全桥电路(21)之间相互串联，多个低压侧单相全桥电路(22)之间相互并联。
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|---|---|---|---|---|
| CN117293890A (zh) * | 2023-11-24 | 2023-12-26 | 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种多电压等级柔直***及其母线间的协调控制方法 |
| CN117674147A (zh) * | 2023-12-05 | 2024-03-08 | 燕山大学 | 一种多微网接入的双直流母线架构单相电能路由器 |
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| CN117293890B (zh) * | 2023-11-24 | 2024-03-22 | 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种多电压等级柔直***及其母线间的协调控制方法 |
| CN117674147A (zh) * | 2023-12-05 | 2024-03-08 | 燕山大学 | 一种多微网接入的双直流母线架构单相电能路由器 |
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