包含分布式发电装置的微电网的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种包含分布式发电装置的微电网，包括若干个分布式发电装置、若干个储能装置、直流母线、双向DC/AC逆变器，直流母线通过双向DC/AC逆变器与配电网相连接，分布式发电装置、储能装置通过同一双向DC/DC变换器与直流母线相连接。本实用新型的包含分布式发电装置的直流微电网采用双向DC/DC变换器连接分布式发电装置、储能装置和直流母线，可以减少微电网的组网设备数量，简化微电网的结构而达到优化微电网的目的，其能够降低微电网的损耗，并提高其运行效率，推动直流微电网的发展。
【专利说明】包含分布式发电装置的微电网
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种包含有分布式发电装置的微电网系统。
【背景技术】
[0002]目前，随着光伏行业的发展，分布式发电技术迎来前所未有的推进。所谓分布式发电，是指发电功率为数千瓦到数十兆瓦的、分散式的、布置在用户附近的、就地消纳且非外送型的小型化模块发电单元。与集中式发电相比，分布式发电有以下优点:
[0003]1)经济性:降低网损、线损，提高能源利用率；
[0004]2)环保效益:可使用太阳能、风能等，降低有害气体排放；
[0005]3)能源利用的多样性:生物质能、风能、太阳能等；
[0006]4)调峰作用:降低供电峰荷；
[0007]5)安全性和可靠性:大电网停电时仍可正常运行；
[0008]6)边远地区供电:大电网无法延伸到的区域可采用分布式供电。
[0009]此外，当分布式发电以独立或孤岛方式运行时，还应包括储能系统。
[0010]然而，分布式发电装置接入配电网时，除基本要求外，还需满足一些其他要求，主要包括对配电网事故下的响应要求、电能质量方面的要求、形成孤岛运行方式时的要求、控制和保护方面的要求以及投运试验的要求等。所以，尽管分布式电源优点突出，但本身也存在一些问题，例如，分布式电源单机接入成本高、控制困难等。同时，由于分布式电源的不可控性及随机波动性，其渗透率的提高也增加了对电力系统稳定性的负面影响。分布式电源相对大电网来说是一个不可控电源，因此目前的国际规范和标准对分布式电源大多采取限制、隔离的方式来处理，以期减小其对大电网的冲击。如相关标准(IEEE1547)规定:当电力系统发生故障的时候，分布式电源必须马上退出运行，大大限制了其效能的充分发挥。所以，为协调大电网与分布式电源间的矛盾，最大限度地发挥分布式发电技术在经济、能源和环境中的优势，学者们提出了微电网的概念。
[0011]微电网是将分布式电源、储能装置、控制装置和负荷结合，形成一个单一可控的独立供电系统，也可以看成是管理局部能量关系的基于分布式电源装置的小电网。根据分布式电源发电特征和用电特征，可以将微电网分为直流微电网、交流微电网、交直流混合微电网等组网方式。
[0012]在直流微电网中，系统中的分布式电源、储能、直流负荷均通过电力电子装置连接在直流母线上，最后通过逆变器连接到大电网上，直流微电网的结构如附图1所示。
[0013]这一现有的直流微电网组网方案中，其缺点表现在:
[0014]1)每一种分布式电源需配备一个DC/DC变换装置，在分布式电源数量较多的情况下，容易造成微电网的结构复杂，组网较为繁琐；
[0015]2)较多的DC/DC变换装置会造成直流微电网的运行效率下降；
[0016]目前直流微电网的构建，以定制工程为主，如果以组合标准设备和零部件方式构建，可以降低直流微电网的导入门槛，推动直流微电网的发展。
【发明内容】
[0017]本实用新型的目的是提供一种减少设备数量、优化组网方式、降低损耗、提高运行效率的包含分布式发电装置的微电网。
[0018]为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0019]一种包含分布式发电装置的微电网，包括若干个分布式发电装置、若干个储能装置、直流母线、双向DC/AC逆变器，所述的直流母线通过所述的双向DC/AC逆变器与配电网相连接，所述的分布式发电装置、所述的储能装置通过同一双向DC/DC变换器与所述的直流母线相连接。
[0020]优选的，所述的双向DC/DC变换器包括第一变换电路、第二变换电路、第一选通电路和第二选通电路，所述的第一变换电路中设置有若干条向所述的直流母线流通信号的正向变换通路，所述的第二变换电路中设置有若干条由所述的直流母线向外流通信号的反向变换通路，所述的分布式发电装置通过所述的第一选通电路而选择连接于所述的正向变换通路中，所述的储能装置通过所述的第一选通电路选择连接于所述的正向变换通路或所述的反向变换通路中，所述的直流母线通过所述的第二选通电路而选通连接于所述的正向变换通路或所述的反向变换通路中
[0021]所述的包含分布式发电装置的微电网还包括经单向DC/DC变换器与所述的直流母线相连接的直流负荷。
[0022]优选的，所述的分布式发电装置包括光伏发电设备、风力发电设备、燃气轮机发电设备中的一种或几种。
[0023]由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点:本实用新型的包含分布式发电装置的直流微电网采用双向DC/DC变换器连接分布式发电装置、储能装置和直流母线，可以减少微电网的组网设备数量，简化微电网的结构而达到优化微电网的目的，其能够降低微电网的损耗，并提高其运行效率，推动直流微电网的发展。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]附图1为现有的直流微电网的结构示意图。
[0025]附图2为本实用新型的包含分布式发电装置的微电网的结构示意图。
[0026]附图3为本实用新型的包含分布式发电装置的微电网中双向DC/DC变换器的结构原理示意图。
[0027]以上附图中:1、分布式发电装置；2、储能装置；3、直流母线；4、双向DC/AC逆变器；5、单向DC/DC变换器；6、直流负荷；7、双向DC/DC变换器。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。
[0029]实施例一:参见附图2所不。一种包含分布式发电装置的微电网，包括若干个分布式发电装置1、若干个储能装置2、直流母线3、双向DC/AC逆变器4、单向DC/DC变换器5、直流负荷6以及双向DC/DC变换器7。其中，直流母线3 —方面通过双向DC/AC逆变器4与配电网相连接，另一方面通过同一双向DC/DC变换器7与分布式发电装置1、储能装置2相连接。直流负荷6经单向DC/DC变换器5与直流母线3相连接。分布式发电装置1包括光伏发电设备、风力发电设备、燃气轮机发电设备中的一种或几种，而储能装置2则可以选用燃料电池等。
[0030]具体如附图3所示，双向DC/DC变换器7包括第一变换电路、第二变换电路、第一选通电路和第二选通电路。第一变换电路和第二变换电路均用于实现DC/DC变换，其可以采用现有的电路结构，其中，第一变换电路中形成若干条向直流母线3流通信号的正向变换通路，而第二变换电路中形成若干条由直流母线3向外流通信号的反向变换通路。每个分布式发电装置1均通过第一选通电路而分别选择连接于一条正向变换通路中，而每个储能装置2均通过第一选通电路而分别选择连接于一条正向变换通路或一条反向变换通路中。直流母线3通过第二选通电路而选通连接于正向变换通路或反向变换通路中。
[0031 ] 以附图2所示的微电网为例:
[0032]fn路输入的分布式发电装置1，这里主要是太阳能光伏发电，是整个直流微电网的电力输出装置，通过光生伏打效应，将太阳光直接转换成直流电；
[0033]1、路的直流储能装置2，作用是将太阳能光伏发电或者配电网补充的电能储存起来，以备后用；
[0034]多功能的双向DC/DC变换器7，与太阳能光伏发电电源、直流储能设备及直流微电网的直流母线3相连，用于三者间电力变换与能量交换；
[0035]单向DC/DC变换器5，与直流微电网的直流母线3和直流负荷6相连，用于将直流母线3上的电压转换成直流负荷6的工作电压；
[0036]直流负荷6，主要是用电设备；
[0037]双向DC/AC逆变器4，与直流母线3与配电网相连，用于直流微电网之间的电力变换和能量交换。
[0038]本直流微电网的运行方式有并网运行和孤岛运行两种。
[0039]并网运行模式:当太阳能光伏发电电源产生的直流电满足整个直流微电网负荷需要的时候，通过多功能双向DC/DC变换器7，经过直流母线3和单向DC/DC变换器5，到达直流负荷6，供直流负荷6使用；同时，太阳能光伏发电电源产生的直流电，有一部分通过多功能双向DC/DC变换器7，在直流储能设备中储存起来，多余的部分，经过多功能双向DC/DC变换器7和双向DC/AC逆变器4输送给配电网，供配电网中的其他负荷使用。当太阳能光伏发电电源产生的电力无法满足直流微电网负荷需要的时候，此时直流微电网通过双向DC/AC逆变器4，从配电网取电，供内部负荷使用。
[0040]孤岛运行模式:直流微电网从配电网分断开，内部负荷全部由太阳能光伏发电承担，可根据直流负荷6的重要程度，通过调节直流负荷6的数量，从而实现直流微电网的功率平衡。
[0041]与现有技术方案相比，本直流微电网具有以下优点:
[0042]1)简化了直流微电网结构，优化了直流微电网的组网方式；
[0043]2)减少在直流微电网中所使用的电力电子设备数量，降低损耗，提高了整个微电网的运行效率；
[0044]3)将设备和零部件以标准方式组合，降低了直流微电网的导入门槛，推动了直流微电网工程的发展。
[0045]本直流微电网的关键点在于使用了一种多功能的双向DC/DC变换器7替代了传统直流微电网中数量众多的DC/DC变换器，该多功能双向DC/DC变换器7有以下特点，包含三类接口:
[0046]1)第一类接口与分布式发电装置1相连，这里主要是太阳能光伏发电电源；
[0047]2)第二类接口与直流储能设备相连；
[0048]3)第三类接口与直流母线3相连，通过直流母线3和双向DC/AC逆变器4，连接至配电网，或通过直流母线3和单向DC/DC变换器5，连接至直流负荷6 ;
[0049]4)太阳能光伏发电电源与直流储能设备之间，能量单向流动，即由太阳能光伏发电电源流向直流储能设备，供直流储能设备充电使用；
[0050]5)太阳能光伏发电电源与直流母线3间，能量单向流动，由太阳能光伏发电电源流向直流母线3，经过直流母线3、单向DC/DC变换器5，以供直流负荷6使用，或者经过直流母线3、双向DC/AC逆变器4与配电网进行能量交换；
[0051]6)直流母线3与直流储能设备之间，能量双向流动，既可以由直流储能设备流向直流母线3，然后通过单向DC/DC变换器5向直流负荷6供电，又可以通过直流母线3、双向DC/AC逆变器4和配电网进行能量交换。
[0052]该关键点，替代了在常规直流微电网中数量繁多的DC/DC变换装置，从而使整个直流微电网的结构更加简单，减少了能量在电力电子变换装置内的损耗，提高了直流微电网的运行效率，将设备和零部件标准化以后，同时降低了直流微电网的导入门槛，对直流微电网的发展起到推动作用。
[0053]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种包含分布式发电装置的微电网，包括若干个分布式发电装置、若干个储能装置、直流母线、双向DC/AC逆变器，所述的直流母线通过所述的双向DC/AC逆变器与配电网相连接，其特征在于:所述的分布式发电装置、所述的储能装置通过同一双向DC/DC变换器与所述的直流母线相连接。
2.根据权利要求1所述的包含分布式发电装置的微电网，其特征在于:所述的双向DC/DC变换器包括第一变换电路、第二变换电路、第一选通电路和第二选通电路，所述的第一变换电路中设置有若干条向所述的直流母线流通信号的正向变换通路，所述的第二变换电路中设置有若干条由所述的直流母线向外流通信号的反向变换通路，所述的分布式发电装置通过所述的第一选通电路而选择连接于所述的正向变换通路中，所述的储能装置通过所述的第一选通电路选择连接于所述的正向变换通路或所述的反向变换通路中，所述的直流母线通过所述的第二选通电路而选通连接于所述的正向变换通路或所述的反向变换通路中。
3.根据权利要求1或2所述的包含分布式发电装置的微电网，其特征在于:其还包括经单向DC/DC变换器与所述的直流母线相连接的直流负荷。
4.根据权利要求1或2所述的包含分布式发电装置的微电网，其特征在于:所述的分布式发电装置包括光伏发电设备、风力发电设备、燃气轮机发电设备中的一种或几种。
【文档编号】H02J1/10GK204068251SQ201420601461
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】胡雷振, 张彩霞, 蔡霞, 许明江, 许志翔, 倪志春 申请人:中利腾晖光伏科技有限公司