CN218300949U - 一种厂内光伏和综合能源负载*** - Google Patents

一种厂内光伏和综合能源负载*** Download PDF

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李红亮
薛晓峰
胡世铭
涂宝俊
徐超群
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李兆祥
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Abstract

本公开提供一种厂内光伏和综合能源负载***，用以解决相关技术中电源和负载均接入厂用高压母线***导致的故障概率高、成本高的问题，所述***包括：发电单元，软开关单元，综合能源单元，其中：所述发电单元包括：发电机、机组主变和机组高厂变；所述软开关单元包括：智能软开关SOP和综合能源并网开关；所述综合能源单元包括：综合能源母线和光伏发电***；所述发电单元与所述软开关单元相连，所述软开关单元与所述综合能源单元连接，通过所述软开关单元使所述发电单元与所述综合能源单元的电能交换。

Description

一种厂内光伏和综合能源负载***
技术领域
本公开涉及能源控制技术领域，特别涉及一种厂内光伏和综合能源负载***。
背景技术
光伏接入厂用电***根据接入容量不同，有多种方案可选，但涉及投资和机组安全，且火电厂正朝着综合能负荷源供给企业转型升级，今后可能在厂区内扩充多个负载。如果上述电源和负载均接入厂用高压母线***，一是会超出母线原设计容量，需扩展间隔；二是接入大容量负载后短路电流超限，需对设备进行大规模改造；三是设备的增加导致故障点增加，母线故障概率升高。
因此，有必要研究一种柔性组网方式，利用柔性电力电子技术改造的配电网是一个重要趋势，能有效解决传统配电网发展中的一些瓶颈问题。先进的电力电子技术可以构建灵活、可靠、高效的配电网，既可提升配电***的电能质量、可靠性与运行效率，还可应对传统负荷以及比例可再生能源的波动性。潜在价值包括：一是提高厂用电***可靠性；二是提高了光伏和综合能源负载接入经济性和可扩展性；三是将传统发电和多种经营分开。
实用新型内容
本实用新型提供一种厂内光伏和综合能源负载***，用以解决相关技术中电源和负载均接入厂用高压母线***导致的故障概率高、成本高的问题。
第一方面，本实用新型实施例提供一种厂内光伏和综合能源负载***，包括：发电单元，软开关单元，综合能源单元，其中：
发电单元包括：发电机、机组主变和机组高厂变；
软开关单元包括：智能软开关SOP和综合能源并网开关；
综合能源单元包括：综合能源母线和光伏发电***；
发电单元与软开关单元相连，软开关单元与综合能源单元连接，通过软开关单元使发电单元与综合能源单元的电能交换。
在一种可能的实施方式中，本实用新型实施例提供的***中，发电单元还包括：第一母线并网开关、第二母线并网开关、负荷和负荷并网开关，发电机出口连接有机组主变，通过机组主变升压后接入电网***，发电机出口还连接有机组高厂变高压侧，经过机组高厂变降压至，机组高厂变低压侧分别通过第一母线并网开关、第二母线并网开关连接至第一母线和第二母线，负荷通过负荷并网开关连接至第一母线和第二母线。
在一种可能的实施方式中，本实用新型实施例提供的***中，综合能源单元中，光伏发电***包括：光伏发电***并网开关、光伏升压变、第一光伏逆变器、第二光伏逆变器、第一光伏板、第二光伏板、综合能源负荷并网开关和综合能源负荷。
在一种可能的实施方式中，本实用新型实施例提供的***中，软开关单元中，SOP通过功率传输开关连接至第二母线，SOP通过综合能源并网开关连接综合能源母线。
在一种可能的实施方式中，本实用新型实施例提供的***中，综合能源母线通过综合能源并网开关连接至SOP，第一光伏板通过第一光伏逆变器连接至光伏升压变低压侧，第二光伏板通过第二光伏逆变器连接至光伏升压变低压侧，光伏升压变高压侧通过光伏发电***并网开关连接至综合能源母线，综合能源负荷通过综合能源负荷并网开关连接至综合能源母线。
在一种可能的实施方式中，本实用新型实施例提供的***中，SOP采用电力电子换流元器件。
本实用新型实施例提供的厂内光伏和综合能源负载***包括：
发电单元，软开关单元，综合能源单元，其中：发电单元包括：发电机、机组主变和机组高厂变；软开关单元包括：智能软开关SOP和综合能源并网开关；综合能源单元包括：综合能源母线和光伏发电***；发电单元与软开关单元相连，软开关单元与综合能源单元连接，通过软开关单元使发电单元与综合能源单元的电能交换。与相关技术相比，解决了电源和负载均接入厂用高压母线***导致的故障概率高、成本高的问题，构建灵活、可靠、高效的配电网，既可提升配电***的电能质量、可靠性与运行效率，还可减少机组厂用电率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种厂内光伏和综合能源负载***的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
下面对文中出现的一些词语进行解释：
1、本实用新型实施例中术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本实用新型实施例描述的应用场景是为了更加清楚的说明本实用新型实施例的技术方案，并不构成对于本实用新型实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着新应用场景的出现，本实用新型实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。其中，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
光伏接入厂用电***根据接入容量不同，有多种方案可选，但涉及投资和机组安全，且火电厂正朝着综合能负荷源供给企业转型升级，今后可能在厂区内扩充多个负载。如果上述电源和负载均接入厂用高压母线***，一是会超出母线原设计容量，需扩展间隔；二是接入大容量负载后短路电流超限，需对设备进行大规模改造；三是设备的增加导致故障点增加，母线故障概率升高。
因此，有必要研究一种柔性组网方式，利用柔性电力电子技术改造的配电网是一个重要趋势，能有效解决传统配电网发展中的一些瓶颈问题。先进的电力电子技术可以构建灵活、可靠、高效的配电网，既可提升配电***的电能质量、可靠性与运行效率，还可应对传统负荷以及比例可再生能源的波动性。潜在价值包括：一是提高厂用电***可靠性；二是提高了光伏和综合能源负载接入经济性和可扩展性；三是将传统发电和多种经营分开。
以下，以发电单元为火电发电单元为例对本实用新型进行说明。
如图1所示，本公开实施例提供的厂内光伏和综合能源负载***包括，火电发电单元1、软开关单元2和综合能源单元3，其中火电发电单元1中，火电发电机1-1出口连接有火电机组主变1-2，通过火电机组主变1-2升压后接入电网***，火电发电机1-1出口还连接有火电机组高厂变1-3高压侧，经过火电机组高厂变1-3将20kV的电压降至6kV，火电机组高厂变1-3低压侧分别通过第一母线并网开关1-4、第二母线并网开关1-5连接至第一母线1-6和第二母线1-7。
火电发电单元1还包括：第一母线并网开关1-4、第二母线并网开关1-5、负荷和负荷并网开关，此处以负荷分为第一负荷1-10与第二负荷1-11，负荷并网开关包含第一负荷并网开关1-4与第二负荷并网开关1-5为例，第一负荷1-10通过第一负荷并网开关1-8连接至第一母线1-6，第二负荷1-11通过第二负荷并网开关1-9连接至第二母线1-7。通过闭合第一负荷并网开关1-8、第二负荷并网开关1-9，实现第一母线1-6向第一负荷1-10供电，第二母线1-7向第二负荷1-11供电。
综合能源单元3包括：综合能源母线3-1和光伏发电***，其中光伏发电***包括：光伏发电***并网开关3-2、光伏升压变3-3、第一光伏逆变器3-4、第二光伏逆变器3-5；第一光伏板3-6、第二光伏板3-7、综合能源负荷并网开关和综合能源负荷。综合能源母线3-1通过综合能源并网开关2-3连接至SOP2-2，第一光伏板3-6通过第一光伏逆变器3-4连接至光伏升压变3-3低压侧，第二光伏板3-7通过第二光伏逆变器3-5连接至光伏升压变3-3低压侧，光伏升压变3-3高压侧通过光伏发电***并网开关3-2连接至综合能源母线3-1，综合能源负荷分为第一综合能源负荷与第二综合能源负荷，综合能源负荷并网开关分为第一综合能源负荷并网开关和第二综合能源负荷并网开关，其中第一综合能源负荷3-10通过第一综合能源负荷并网开关3-8连接至综合能源母线3-1，第二综合能源负荷3-11通过第二综合能源负荷并网开关3-9连接至综合能源母线3-1。将第一光伏板3-6、第二光伏板3-7安装关口表单独计量，所发电量按照全额上网模式由电网公司收购，布置光伏发电***可以提高火电厂经济效益。
软开关单元2包括：功率传输开关2-1、智能软开关SOP2-2和综合能源并网开关2-3，其中SOP2-2通过功率传输开关2-1，连接至第二母线1-7，SOP2-2通过综合能源并网开关2-3连接至综合能源母线3-1。
柔性配电网SOP2-2作为综合能源单元与火电发电厂用单元能量交换开关，可提升配电***的电能质量、可靠性与运行效率，还可应对传统负荷以及比例可再生能源的波动性。SOP2-2具有功率连续可控、控制方式灵活的特点，作为一种全控型电力电子装置，SOP2-2可以替代柔性配电网的厂内光伏和综合能源负载***中部分传统联络开关，对所连馈线的有功和无功功率实现准确、快速、灵活控制，进而优化主动配电网电压的功能。
进一步的，柔性配电网SOP2-2采用电力电子换流元器件，可以实现单位功率因数运行或根据用电负荷实时功率调节需求，按照给定的功率因数运行。使用大功率高频IGBT元器件，所能提供的最大短路电流不超过其额定电流的1.5倍，保护判断逻辑简单、高效。
本实用新型配置的柔性配电网的厂内光伏和综合能源负载***，具有良好的扩展性，不管是再接入可再生能源还是负载，方式灵活、应用高效。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。其中，单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上***(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等等。
在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行***、装置或设备使用或与指令执行***、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体***、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
本实用新型实施例提供的厂内光伏和综合能源负载***包括：
发电单元，软开关单元，综合能源单元，其中：发电单元包括：发电机、机组主变和机组高厂变；软开关单元包括：智能软开关SOP和综合能源并网开关；综合能源单元包括：综合能源母线和光伏发电***；发电单元与软开关单元相连，软开关单元与综合能源单元连接，通过软开关单元使发电单元与综合能源单元的电能交换。与相关技术相比，解决了电源和负载均接入厂用高压母线***导致的故障概率高、成本高的问题，构建灵活、可靠、高效的配电网，既可提升配电***的电能质量、可靠性与运行效率，还可减少机组厂用电率。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种厂内光伏和综合能源负载***，其特征在于，包括：发电单元，软开关单元，综合能源单元，其中：
所述发电单元包括：发电机、机组主变和机组高厂变；
所述软开关单元包括：智能软开关SOP和综合能源并网开关；
所述综合能源单元包括：综合能源母线和光伏发电***；
所述发电单元与所述软开关单元相连，所述软开关单元与所述综合能源单元连接，通过所述软开关单元使所述发电单元与所述综合能源单元的电能交换。
2.根据权利要求1所述的厂内光伏和综合能源负载***，其特征在于，所述发电单元还包括：第一母线、第二母线、第一母线并网开关、第二母线并网开关、负荷和负荷并网开关，所述发电机出口连接有所述机组主变，通过所述机组主变升压后接入电网***，所述发电机出口还连接有所述机组高厂变高压侧，经过所述机组高厂变降压至，所述机组高厂变低压侧分别通过所述第一母线并网开关、所述第二母线并网开关连接至所述第一母线和所述第二母线，所述负荷通过所述负荷并网开关连接至所述第一母线和所述第二母线。
3.根据权利要求2所述的厂内光伏和综合能源负载***，其特征在于，所述综合能源单元中，所述光伏发电***包括：光伏发电***并网开关、光伏升压变、第一光伏逆变器、第二光伏逆变器、第一光伏板、第二光伏板、综合能源负荷并网开关和综合能源负荷。
4.根据权利要求3所述的厂内光伏和综合能源负载***，其特征在于，所述软开关单元还包括功率传输开关，所述SOP通过所述功率传输开关连接至所述第二母线，所述SOP通过所述综合能源并网开关连接所述综合能源母线。
5.根据权利要求4所述的厂内光伏和综合能源负载***，其特征在于，所述综合能源母线通过所述综合能源并网开关连接至所述SOP，所述第一光伏板通过所述第一光伏逆变器连接至所述光伏升压变低压侧，所述第二光伏板通过所述第二光伏逆变器连接至所述光伏升压变低压侧，所述光伏升压变高压侧通过所述光伏发电***并网开关连接至所述综合能源母线，所述综合能源负荷通过所述综合能源负荷并网开关连接至所述综合能源母线。
6.根据权利要求1-5任一项所述的厂内光伏和综合能源负载***，其特征在于，所述SOP采用电力电子换流元器件。
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