CN218124324U - 一种适应零碳建筑的能量路由器*** - Google Patents

一种适应零碳建筑的能量路由器*** Download PDF

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熊平
柳丹
曹侃
邓万婷
蔡萱
何宇航
叶畅
胡畔
康逸群
江克郑
谭道军
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Hubei Fangyuan Dongli Electric Power Science Research Co ltd
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
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Abstract

一种适用于零碳建筑的能量路由器***，包括控制保护***、直流母线、与控制保护***连接的第一双向AC/DC变流器、第二双向AC/DC变流器、DC/DC风机变流器、DC/DC光伏变流器、双向储能DC/DC变流器、双向DC/DC充电桩、单向DC/AC变流器，直流母线与第一双向AC/DC变流器和第二双向AC/DC变流器的直流侧相连，同时与DC/DC风机变流器、DC/DC光伏变流器、DC/DC光伏变流器、双向储能DC/DC变流器、单向DC/AC变流器的直流侧相连。本实用新型采用共直流母线方式，便于扩展及即插即用需求；在上级电网故障情况下，可实现建筑就地孤网运行，满足建筑负荷或部分建筑负荷紧急供电需求。

Description

一种适应零碳建筑的能量路由器***
技术领域
本实用新型涉及电气建筑技术领域，特别涉及的是一种适应零碳建筑的能量路由器***。
背景技术
建筑领域是碳排放的重点领域之一，建筑领域碳排放占全球碳排放总量的39％。随着国家“双碳”目标的不断推进，降低建筑领域碳排放已成为当前亟待开展的工作。特别是，随着屋顶光伏及电动汽车不断增加，为打造零碳建筑提供了重要契机。当前，现有屋顶光伏与风机基本为无序接入建筑，所发电量送向上级电网；同时充电桩也是根据实际需要建设，并从市电取电。未考虑增加储能之后的风电、光伏、储能及充电桩之间的协调优化，增加了能量的消耗与浪费，不利于双碳目标的实现。
实际上，在风、光、储及充电桩之间进行就地能源优化，再根据需要将多余电量送向市电或者从市电取电，可以实现建筑的低碳或者零碳运行。因此，建设零碳建筑的能量路由器***，可以通过就地调度控制实现风光储及负荷的实时控制与优化，最大程度实现建筑零碳运行，达到楼宇低碳与零碳节能效果。同时，采用共直流母线方式，便于扩展及即插即用需求；并且，在上级电网故障情况下，可实现建筑就地孤网运行，满足建筑负荷或部分建筑负荷紧急供电需求。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述不足，本实用新型提供一种适应零碳建筑的能量路由器***，实现零碳建筑风光资源接入，通过就地调度控制实现风光储及负荷的实时控制与优化，最大程度实现建筑零碳运行，达到楼宇低碳与零碳节能效果；同时，采用共直流母线方式，便于扩展及即插即用需求；并且，在上级电网故障情况下，可实现建筑就地孤网运行，满足建筑负荷或部分建筑负荷紧急供电需求。
本实用新型采用如下技术方案：
一种适应零碳建筑的能量路由器***，包括控制保护***、直流母线、与控制保护***连接的第一双向AC/DC变流器、第二双向AC/DC变流器、DC/DC风机变流器、DC/DC光伏变流器、双向储能DC/DC变流器、双向DC/DC充电桩、单向DC/AC变流器，所述的直流母线与第一双向AC/DC变流器和第二双向AC/DC变流器的直流侧相连，同时与DC/DC风机变流器、DC/DC光伏变流器、DC/DC光伏变流器、双向储能DC/DC变流器、单向DC/AC变流器的直流侧相连。
进一步的，所述第一双向AC/DC变流器包括双向AC/DC变流器交流侧断路器、双向AC/DC变流器直流侧断路器，第一双向AC/DC变流器的双向AC/DC变流器交流侧断路器与第一上级配电变压器相连，双向AC/DC变流器直流侧断路器与直流母线相连。
进一步的，所述第二双向AC/DC变流器包括双向AC/DC变流器交流侧断路器、双向AC/DC变流器直流侧断路器，第二双向AC/DC变流器的双向AC/DC变流器交流侧断路器与第二上级配电变压器相连，双向AC/DC变流器直流侧断路器与直流母线相连。
进一步的，所述的DC/DC风机变流器输出直流侧与直流母线相连，输入直流侧与风电机组相连，用于将风电能量送到直流母线。
进一步的，所述DC/DC光伏变流器的输入侧与光伏电源相连，输出侧与直流母线相连，用于将光伏发电能量送到直流母线。
进一步的，所述双向储能DC/DC变流器输入侧与储能相连，输出侧与直流母线相连，用于实现储能对能量的充电和放电功能。
进一步的，所述的双向DC/DC充电桩的输入侧与电动汽车相连，输出侧与直流母线相连，用于实现对电动汽车电池的充电和放电功能。
进一步的，所述的单向DC/AC变流器与交流负荷相连，用于给交流负荷供给能量。
进一步的，所述的控制保护***通过光纤与第一双向AC/DC变流器和第二双向AC/DC变流器的控制器相连。
本实用新型的技术优点是：本方案采用共直流母线方式，并且采用成熟的DC/DC与AC/DC等变流器，造价便宜且便于扩展；同时通过能量路由器控制***可实现储能、光伏、风电和负荷就地能量调度优化，方便建筑打造零碳或低碳工程；并且，在上级电网故障情况下可实现零碳建筑就地孤网运行，能满足部分负荷紧急供电需求。
附图说明
图1是本实用新型一种适应零碳建筑的能量路由器***结构示意图。
图中：1—第一双向AC/DC变流器，11—双向AC/DC变流器交流侧断路器，12—双向AC/DC变流器直流侧断路器，2—第二双向AC/DC变流器，21—双向AC/DC变流器交流侧断路器，22—双向AC/DC变流器直流侧断路器，3—直流母线，4—DC/DC风机变流器，5—第一DC/DC光伏变流器，6—第二DC/DC光伏变流器，7—双向储能DC/DC变流器，8—双向DC/DC充电桩，9—单向DC/AC变流器，10—控制保护***。
具体实施方式
下面结合本实用新型中的附图和具体实施例，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1，本实用新型适应零碳建筑的能量路由器***其中一个实施例，包括第一双向AC/DC变流器1、第二双向AC/DC变流器2、直流母线3、DC/DC风机变流器4、第一DC/DC光伏变流器5、第二DC/DC光伏变流器6、双向储能DC/DC变流器7、双向DC/DC充电桩8、单向DC/AC变流器9、控制保护***10。
所述第一双向AC/DC变流器1包括双向AC/DC变流器交流侧断路器11、双向AC/DC变流器直流侧断路器12，第一双向AC/DC变流器1的双向AC/DC变流器交流侧断路器11与第一上级配电变压器相连，用于零碳建筑风电和光伏所发电量的送出及获取市电，双向AC/DC变流器直流侧断路器12与直流母线3相连。
所述第二双向AC/DC变流器2包括双向AC/DC变流器交流侧断路器21、双向AC/DC变流器直流侧断路器22，第二双向AC/DC变流器2的双向AC/DC变流器交流侧断路器21与第二上级配电变压器相连，双向AC/DC变流器直流侧断路器22与直流母线3相连。
所述第一双向AC/DC变流器1和所述所述第二双向AC/DC变流器2均与控制保护***10相连，两者之间可以通过控制保护***10进行功率分配，确定两个AC/DC变流器从上级配变获取的市电或送出新能源功率大小。
所述第一双向AC/DC变流器1和第二双向AC/DC变流器2直流侧与直流母线3相连，便于将交流电转化为直流电。
所述的直流母线3与第一双向AC/DC变流器1和第二双向AC/DC变流器2的直流侧相连，同时与DC/DC风机变流器4、DC/DC光伏变流器5、DC/DC光伏变流器6、双向储能DC/DC变流器7、双向DC/DC充电桩8、单向DC/AC变流器10的直流侧相连。
所述的DC/DC风机变流器4输出直流侧与直流母线3相连，输入直流侧与风电机组相连，用于将风电能量送到直流母线3；
所述的第一DC/DC光伏变流器5和第二DC/DC光伏变流器6输入侧与光伏电源相连，输出侧与直流母线3相连，用于将光伏发电能量送到直流母线3；
所述双向储能DC/DC变流器7输入侧与储能相连，输出侧与直流母线3相连，用于实现储能对能量的充电和放电功能；
所述的双向DC/DC充电桩8的输入侧与电动汽车相连，输出侧与直流母线3相连，可实现对电动汽车电池的充电和放电功能；
所述的单向DC/AC变流器10与交流负荷相连，用于给交流负荷供给能量；
所述的控制保护***10通过光纤与第一双向AC/DC变流器1和第二双向AC/DC变流器2的控制器相连，用于获取第一双向AC/DC变流器1和第二双向AC/DC变流器2的功率，并根据获取的信息进行第一双向AC/DC变流器1和第二双向AC/DC变流器2之间的功率分配，同时进行第一双向AC/DC变流器1和第二双向AC/DC变流器2直流侧的直流电压控制。
所述控制保护***10通过光纤与DC/DC风机变流器4、第一DC/DC光伏变流器5、第二DC/DC光伏变流器6、双向储能DC/DC变流器7、双向DC/DC充电桩8、单向DC/AC变流器9进行通信，获取风机和光伏发出的电量功率，储能的最大存储功率及实际功率，以及充电桩使用台数及功率，进行新能源发电量与储能及充电桩与交流负荷进行就地优化，风机和光伏所发电量先满***流负荷和直流充电桩及直流负荷，多余电量优先给储能充电，储能充满电后通过第一双向AC/DC变流器1和第二双向AC/DC变流器2之间的功率分配，进行第一双向AC/DC变流器1和第二双向AC/DC变流器2送给上级电网，当风光出力小于负荷用电需求，则优先通过储能进行供电，如果储能与风光出力不能满足负荷需求，则控制保护***根据新能源、储能及负荷需求，计算第一双向AC/DC变流器1和第二双向AC/DC变流器2的功率，从市电进行取电。
所述控制保护***10包括控制保护装置及通信模块。控制保护***10通过光纤与DC/DC模块控制器或AC/DC模块控制器相连，正常情况下将控制保护***10的功率控制指令下发至各变流器，在故障情况下通过控制保护***10判断各端口的故障信息，进而集中决策跳开相关断路器，实现故障的隔离。
应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或等同替换，而未脱离本实用新型范围的任何修改或等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种适应零碳建筑的能量路由器***，其特征在于：包括控制保护***、直流母线、与控制保护***连接的第一双向AC/DC变流器、第二双向AC/DC变流器、DC/DC风机变流器、DC/DC光伏变流器、双向储能DC/DC变流器、双向DC/DC充电桩、单向DC/AC变流器，所述的直流母线与第一双向AC/DC变流器和第二双向AC/DC变流器的直流侧相连，同时与DC/DC风机变流器、DC/DC光伏变流器、DC/DC光伏变流器、双向储能DC/DC变流器、单向DC/AC变流器的直流侧相连。
2.如权利要求1所述的适应零碳建筑的能量路由器***，其特征在于：所述第一双向AC/DC变流器包括双向AC/DC变流器交流侧断路器、双向AC/DC变流器直流侧断路器，第一双向AC/DC变流器的双向AC/DC变流器交流侧断路器与第一上级配电变压器相连，双向AC/DC变流器直流侧断路器与直流母线相连。
3.如权利要求1所述的适应零碳建筑的能量路由器***，其特征在于：所述第二双向AC/DC变流器包括双向AC/DC变流器交流侧断路器、双向AC/DC变流器直流侧断路器，第二双向AC/DC变流器的双向AC/DC变流器交流侧断路器与第二上级配电变压器相连，双向AC/DC变流器直流侧断路器与直流母线相连。
4.如权利要求1所述的适应零碳建筑的能量路由器***，其特征在于：所述的DC/DC风机变流器输出直流侧与直流母线相连，输入直流侧与风电机组相连，用于将风电能量送到直流母线。
5.如权利要求1所述的适应零碳建筑的能量路由器***，其特征在于：所述DC/DC光伏变流器的输入侧与光伏电源相连，输出侧与直流母线相连，用于将光伏发电能量送到直流母线。
6.如权利要求1所述的适应零碳建筑的能量路由器***，其特征在于：所述双向储能DC/DC变流器输入侧与储能相连，输出侧与直流母线相连，用于实现储能对能量的充电和放电功能。
7.如权利要求1所述的适应零碳建筑的能量路由器***，其特征在于：所述的双向DC/DC充电桩的输入侧与电动汽车相连，输出侧与直流母线相连，用于实现对电动汽车电池的充电和放电功能。
8.如权利要求1所述的适应零碳建筑的能量路由器***，其特征在于：所述的单向DC/AC变流器与交流负荷相连，用于给交流负荷供给能量。
9.如权利要求1所述的适应零碳建筑的能量路由器***，其特征在于：所述的控制保护***通过光纤与第一双向AC/DC变流器和第二双向AC/DC变流器的控制器相连。
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