一种体育场馆交直流混合供配电系统及柔性控制方法

本发明涉及建筑直流配电的，特别涉及一种体育场馆交直流混合供配电系统柔性控制方法。

背景技术：

1、体育建筑是作为体育教育、竞技运动、身体锻炼和体育娱乐等用途的建筑。体育场馆具有了较大的占地面积与空间，其照明、空调等系统需要较多电力来维持运行。体育建筑区别于居住建筑、商业建筑，其用能特点为：在非赛事期间能耗水平低，在体育赛事期间能耗水平高。

2、在实际应用中，较多体育场馆在设计之初并未考虑承接大型体育赛事。且在大型赛事举办期间，各项技术要求较高，因此用电负荷水平也随之增大，原有的供电设备不满足相关要求，故通常通过设置临时电源对原有供配电系统进行增容，移动式柴油发电机是常见的临时电源。

3、然而，现有的体育场馆供配电系统存在着以下问题：

4、一是，移动式柴油发电机作为临时电源，在其工作期间，带来了诸如高排放、高污染、高噪音等问题，降低了体育场馆舒适性。

5、二是，对体育场馆加装光伏进行绿色低碳改造过程中，由于非赛事期间体育场馆负荷较小、特别是非赛事期间的白天负荷更小，光伏发电难以消纳。现有体育场馆配电系统缺少与可再生能源互动，阻碍了体育场馆的双碳目标实现。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种体育场馆交直流混合供配电系统，在满足比赛场地照明及部分赛时重要负荷用电的基础上，同时解决非赛事期间的光伏消纳问题，实现体育场馆供配电系统的绿色低碳化，促进支撑体育场馆的双碳目标实现。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种体育场馆交直流混合供配电系统，交流供配电系统，包括：

2、与交流供配电系统连接的移动式柴油发电机、与移动式柴油发电机的接口连接的ac/dc双向变换器及与ac/dc双向变换器互联的直流母线；

3、直流母线上连接有直流电源、储能电池及直流负荷设备；

4、直流电源包括光伏系统或燃料电池，储能电池包括固定式电池储能系统及与储能电池匹配的移动式储能接口。

5、优选的，直流负荷设备包括照明直流系统、电动汽车直流充电设施以及其他直流设备，且直流负荷设备包括不可调节的刚性负荷与可调节的柔性负荷。

6、优选的，移动式柴油发电机的接口的用于接入体育场馆供配电系统，保障部分比赛场地照明及部分赛时重要负荷用电。

7、优选的，光伏系统用于为直流照明系统供电以及剩余的电能再进交流供电系统。

8、优选的，固定式电池储能系统用于为体育场馆配电系统的储能，存储多余的分布式发电或者在赛事期间可为电力负荷高峰提供电力支撑。

9、优选的，移动式储能接口用于将移动式电池储能系统接入配电系统，在赛事期间可为电力负荷高峰提供电力支撑。

10、一种体育场馆交直流混合供配电系统的柔性控制方法，包括以下步骤：

11、s1、通过智能电表与配电系统内各个设备相连，监测交直流配电系统的负荷情况，并实时监测变压器的负荷率；

12、s2、基于系统监测数据，对体育场馆交直流配电系统进行优化控制；

13、s3、当体育场馆无赛事期间，电池储能系统执行光储一体化充放电，存储白天剩余的光伏电能用以夜间照明使用，首先引入净负荷的概念，其定义为负荷与光伏出力之差，其表达式为：

14、pnet_load＝pload-ppv

15、其中，pnet_load为体育场馆净负荷功率；

16、s4、当体育场馆赛事期间，通过传感器实时监测变压器负载率，当其超过设定的阈值时采取柔性调控，使得变压器负载率处在高效工作区间内，其优化包括交流供电优化、直流电源供电、储能电池供电及可调负荷优化。

17、优选的，步骤s3中，当净负荷小于零时，将多余的光伏储存到储能系统中；若储能系统已充满则，启动柔性可调负荷让其工作，将多余的光伏通过可调柔性负荷消耗掉；当净负荷大于零时，超出的负荷部分由储能系统放电来进行平衡，必要时从交流配电网来平衡功率。

18、本发明与现有技术相比，其有益效果是：由于光伏系统与储能系统接入，提高了可再生能源利用率，助力实现体育场馆的绿色低碳化。通过光储直柔管理系统，光储直柔管理系统可有效缓解光伏发电上网难问题，使得体育建筑自身具有实时电力供需平衡的调节能力，并且还能大幅提高建筑用电可靠性，减少由断电造成的经济损失。

技术特征：

1.一种体育场馆交直流混合供配电系统，交流供配电系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种体育场馆交直流混合供配电系统，其特征在于，直流负荷设备包括照明直流系统、电动汽车直流充电设施以及其他直流设备，且直流负荷设备包括不可调节的刚性负荷与可调节的柔性负荷。

3.如权利要求1所述的一种体育场馆交直流混合供配电系统，其特征在于，移动式柴油发电机的接口的用于接入体育场馆供配电系统，保障部分比赛场地照明及部分赛时重要负荷用电。

4.如权利要求1所述的一种体育场馆交直流混合供配电系统，其特征在于，光伏系统用于为直流照明系统供电以及剩余的电能再进交流供电系统。

5.如权利要求1所述的一种体育场馆交直流混合供配电系统，其特征在于，固定式电池储能系统用于为体育场馆配电系统的储能，存储多余的分布式发电或者在赛事期间可为电力负荷高峰提供电力支撑。

6.如权利要求1所述的一种体育场馆交直流混合供配电系统，其特征在于，移动式储能接口用于将移动式电池储能系统接入配电系统，在赛事期间可为电力负荷高峰提供电力支撑。

7.如权利要求1-6所述的任一一种体育场馆交直流混合供配电系统的柔性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的一种体育场馆交直流混合供配电系统的柔性控制方法，其特征在于，步骤s3中，当净负荷小于零时，将多余的光伏储存到储能系统中；若储能系统已充满则，启动柔性可调负荷让其工作，将多余的光伏通过可调柔性负荷消耗掉；当净负荷大于零时，超出的负荷部分由储能系统放电来进行平衡，必要时从交流配电网来平衡功率。

技术总结
本发明公开了一种体育场馆交直流混合供配电系统及其柔性控制方法，包括：与交流供配电系统连接的移动式柴油发电机、与移动式柴油发电机的接口连接的AC/DC双向变换器及与AC/DC双向变换器互联的直流母线；直流母线上连接有直流电源、储能电池及直流负荷设备；直流电源包括光伏系统或燃料电池，储能电池包括固定式电池储能系统及与储能电池匹配的移动式储能接口。根据本发明，在满足比赛场地照明及部分赛时重要负荷用电的基础上，同时解决非赛事期间的光伏消纳问题，实现体育场馆供配电系统的绿色低碳化，促进支撑体育场馆的双碳目标实现。

技术研发人员：张永明,颜哲,于杰生,陆贝尔,梁润琪
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12