專利名稱：一種分布式電網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及分布式發(fā)電技術(shù)、分布式電源以及微型電網(wǎng)領(lǐng)域，具體是ー種適用于不接入大電網(wǎng)運(yùn)行的分布式電網(wǎng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，電網(wǎng)作為我國國家發(fā)展戰(zhàn)略重點(diǎn)內(nèi)容之ー受到持續(xù)關(guān)注。目標(biāo)電網(wǎng)的核心在于，建設(shè)具備智能判斷與自適應(yīng)能力的電網(wǎng)系統(tǒng)，該電網(wǎng)系統(tǒng)允許多能源入網(wǎng)并采用分布式管理，從而可對用電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控及信息采集，實(shí)現(xiàn)對電能的最優(yōu)配置及利用，提高電網(wǎng)運(yùn)營的可靠性和能源利用效率。已知的分布式電源的種類很多，包括小水電、風(fēng)カ發(fā)電、光伏電源、燃料電池和儲能裝置。但是由于分布式電源(例如太陽能和風(fēng)能發(fā)電)受自然條件的影響，電能輸出存在不連續(xù)或不穩(wěn)定情況。如何使分布式電源能通過配置滿足用戶的用電需求，是人們所關(guān)注的問題。另外，在一些比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)需要有效地遠(yuǎn)距離輸送電能，電廠為了解決電能輸送的問題，在蓄電及送電方面做了大量投入。因此，如何最大發(fā)揮電能的投資效益，降低電能的輸送成本成為現(xiàn)在亟需解決的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決上述的問題，提供ー種分布式電網(wǎng)系統(tǒng)，該電網(wǎng)系統(tǒng)利用無源孤島控制模式，以及分布式電網(wǎng)系統(tǒng)的電源功率控制，各分布式電源作為獨(dú)立單元可按自身功率輸出的特性以及性價(jià)比等因素決定各自的輸出量，以獲得綜合價(jià)值最大化、效率最大化和性價(jià)比最高的技術(shù)效益。在這種無源孤島控制模式下，不僅提高了有功功率輸出，而且各儲能裝置也可根據(jù)負(fù)荷需求相應(yīng)提高了功率輸出，使電網(wǎng)系統(tǒng)更先進(jìn)、更有效。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是ー種分布式電網(wǎng)系統(tǒng)，包括以下單元一備用電源，分別與ー儲能設(shè)備、一能源管理器和一第一斷路器電連接；—儲能設(shè)備，分別與所述備用電源、一第二斷路器和一能源管理器電連接；一能源管理器，分別與所述備用電源、所述儲能設(shè)備、所述第二斷路器、一第六斷路器、一第七斷路器、一第八斷路器、第一分布式電源、第二分布式電源和第三分布式電源電連接；一第一斷路器，分別與所述備用電源、一公共母線和所述第二斷路器電連接；一第二斷路器，分別與所述儲能設(shè)備、所述能源管理器、所述第一斷路器和所述公共母線電連接；一公共母線，分別與所述第一斷路器、所述第二斷路器、所述第三斷路器、所述第四斷路器和所述第五斷路器電連接；一第三斷路器，分別與所述公共母線、所述第六斷路器和所述第一分布式電源電連接；[0013]一第四斷路器，分別與所述公共母線、所述第七斷路器和所述第二分布式電源電連接；一第五斷路器，分別與所述公共母線、所述第八斷路器和所述第三分布式電源電連接；一第六斷路器，分別與所述第三斷路器、所述第一分布式電源、所述能源管理器和
一第一負(fù)載電連接；一第七斷路器，分別與所述第四斷路器、所述第二分布式電源、所述能源管理器和
一第二負(fù)載電連接；一第八斷路器，分別與所述第五斷路器、所述第三分布式電源、所述能源管理器和
一第三負(fù)載電連接；第一分布式電源，分別與所述第三斷路器、所述第六斷路器和所述能源管理器電連接；第二分布式電源，分別與所述第四斷路器、所述第七斷路器和所述能源管理器電連接；第三分布式電源，分別與所述第五斷路器、所述第八斷路器和所述能源管理器電連接；一第一負(fù)載，與所述第六斷路器電連接；一第二負(fù)載，與所述第七斷路器電連接；一第三負(fù)載，與所述第八斷路器電連接。進(jìn)ー步，所述第一分布式電源為ー個或多個分布式電源。進(jìn)ー步，所述第一分布式電源為多個分布式電源時(shí)，多個第一分布式電源彼此并聯(lián)連接。進(jìn)ー步，所述第二分布式電源為ー個或多個分布式電源。進(jìn)ー步，所述第二分布式電源為多個分布式電源時(shí)，多個第二分布式電源彼此并聯(lián)連接。進(jìn)ー步，所述第三分布式電源為ー個或多個分布式電源。進(jìn)ー步，所述第三分布式電源為多個分布式電源時(shí)，多個第三分布式電源彼此并聯(lián)連接。進(jìn)ー步，所述的備用電源采用燃料電源。進(jìn)ー步，所述的儲能設(shè)備包括超級電容或超高速飛輪。進(jìn)ー步，所述的能源管理器包括若干個電カ電子器件。本實(shí)用新型ー種分布式電網(wǎng)系統(tǒng)的積極效果是(I)利用無源孤島控制模式以及分布式電網(wǎng)系統(tǒng)的電源功率控制，各分布式電源作為獨(dú)立単元可以按自身功率輸出的特性以及性價(jià)比等因素決定各自的輸出量，可獲得綜合價(jià)值最大化、效率最大化和性價(jià)比最高的技術(shù)效益。在這種無源孤島控制模式下，不僅提高了有功功率輸出，而且各儲能裝置也可根據(jù)負(fù)荷需求相應(yīng)提高了功率輸出，使電網(wǎng)系統(tǒng)更先進(jìn)、更有效。(2)利用備用電源裝置以保證獨(dú)立運(yùn)行的電網(wǎng)系統(tǒng)的供電穩(wěn)定。當(dāng)其他可再生能源相對充足吋，自動停止不可再生燃料發(fā)電裝置的運(yùn)行，這樣可節(jié)省不可再生資源。[0036](3)多個分布式電源可以同時(shí)對負(fù)荷提供電能和電壓支持，有效降低了負(fù)荷對大電網(wǎng)的依賴，分擔(dān)大電網(wǎng)的供電壓カ，減小遠(yuǎn)距離輸電損耗。(4)當(dāng)分布式電源提供的電能超過負(fù)荷用電時(shí)，通過能量管理器向儲能設(shè)備充電，以備在不充足的時(shí)候向負(fù)載供電。(5)當(dāng)整個電網(wǎng)系統(tǒng)中所有電源的電量不能滿足需求時(shí)，通過能量管理器自動斷開非重要負(fù)載，以滿足重要級別負(fù)載的運(yùn)行。

圖I是本實(shí)用新型ー種分布式電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中的標(biāo)號分別表不: I、備用電源；2、儲能設(shè)備；3、能量管理器；4、第一斷路器；5、第二斷路器；6、公共母線；7、第三斷路器；8、第四斷路器；9、第五斷路器；10、第六斷路器；11、第七斷路器；12、第八斷路器；13、第一分布式電源；14、第二分布式電源；15、第三分布式電源；16、第一反饋線；17、第二反饋線；18、第三反饋線；19、第一負(fù)載；20、第二負(fù)載；21、第三負(fù)載。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型ー種分布式電網(wǎng)系統(tǒng)的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)說明。本實(shí)用新型所述的電網(wǎng)系統(tǒng)利用無源孤島控制模式，以獲得綜合價(jià)值最大化、效率最大化和性價(jià)比最高的技術(shù)效益。無源孤島控制模式是指分布式電網(wǎng)系統(tǒng)(或微型電網(wǎng)系統(tǒng))在不接入大電網(wǎng)的情況下，可以在ー些偏遠(yuǎn)的地區(qū)能持續(xù)給負(fù)載供電。在這種無源孤島控制模式下，所述分布式電網(wǎng)不接入大電網(wǎng)運(yùn)行，同時(shí)能夠根據(jù)用電負(fù)荷的需求，自動調(diào)整分布式電源的輸出量，使整個電網(wǎng)系統(tǒng)更先進(jìn)、更有效。參見圖1，ー種分布式電網(wǎng)系統(tǒng)包括一備用電源1，分別與ー儲能設(shè)備2、一能源管理器3和一第一斷路器4電連接；ー儲能設(shè)備2，分別與所述備用電源I、一第二斷路器5和一能源管理器3電連接；一能源管理器3，分別與所述備用電源I、所述儲能設(shè)備2、所述第二斷路器5、一第六斷路器10、一第七斷路器11、一第八斷路器12、第一分布式電源13、第二分布式電源14和第三分布式電源15電連接；一第一斷路器4，分別與所述備用電源I、一公共母線6和所述第二斷路器5電連接；一第二斷路器5，分別與所述儲能設(shè)備2、所述能源管理器3、所述第一斷路器4和所述公共母線6電連接；一公共母線6，分別與所述第一斷路器4、所述第二斷路器5、所述第三斷路器7、所述第四斷路器8和所述第五斷路器9電連接；一第三斷路器7，分別與所述公共母線6、所述第六斷路器10和所述第一分布式電源13電連接；一第四斷路器8，分別與所述公共母線6、所述第七斷路器11和所述第二分布式電源14電連接；一第五斷路器9，分別與所述公共母線6、所述第八斷路器12和所述第三分布式電源15電連接；一第六斷路器10，分別與所述第三斷路器7、所述第一分布式電源13、所述能源管理器3和一第一負(fù)載19電連接；一第七斷路器11，分別與所述第四斷路器8、所述第二分布式電源14、所述能源管理器3和一第二負(fù)載20電連接；一第八斷路器12，分別與所述第五斷路器9、所述第三分布式電源15、所述能源管理器3和一第三負(fù)載21電連接；第一分布式電源13，分別與所述第三斷路器7、所述第六斷路器10和所述能源管理器3電連接；第二分布式電源14，分別與所述第四斷路器8、所述第七斷路器11和所述能源管理器3電連接；第三分布式電源15，分別與所述第五斷路器9、所述第八斷路器12和所述能源管理器3電連接；一第一負(fù)載19，與所述第六斷路器10電連接；一第二負(fù)載20，與所述第七斷路器11電連接；一第三負(fù)載21，與所述第八斷路器12電連接。本實(shí)用新型ー種分布式電網(wǎng)系統(tǒng)，所述第一分布式電源13、所述第二分布式電源14和所述第三分布式電源15均有一個或多個分布式電源。在本實(shí)施例中(參見圖1)，所述第一分布式電源13、所述第二分布式電源14和所述第三分布式電源15均有彼此并聯(lián)連接的3個分布式電源。所述的備用電源I采用相對較穩(wěn)定的燃料電源(例如氫燃料電池)。在使用多個分布式電源的同時(shí)，該分布式電源系統(tǒng)設(shè)有相對較穩(wěn)定的備用電源(或稱備用發(fā)電裝置)，備用電源I主要使用燃料電源發(fā)電，當(dāng)其他可再生能源發(fā)電裝置(例如光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)カ發(fā)電系統(tǒng))供電不足的時(shí)候，啟動相對穩(wěn)定的備用電源1，以保證獨(dú)立運(yùn)行的分布式電網(wǎng)系統(tǒng)的供電穩(wěn)定。當(dāng)其他可再生能源相對充足的時(shí)候，自動停止不可再生燃料發(fā)電裝置的運(yùn)行， 以節(jié)省不可再生資源。所述的儲能設(shè)備2包括超級電容或超高速飛輪。該儲能設(shè)備2是ー個足夠容量的儲能設(shè)備，以保證分布式電網(wǎng)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性。所述的能源管理器3包括若干電カ電子器件。其中所述電カ電子器件，例如并網(wǎng)逆變器，靜態(tài)開關(guān)等等。各分布式電源的功率輸出大小由能量管理器3統(tǒng)ー調(diào)節(jié)。在所述分布式電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，多個分布式電源可以同時(shí)對負(fù)荷提供電能和電壓支持，有效降低了負(fù)荷對大電網(wǎng)的依賴，分擔(dān)了大電網(wǎng)的供電壓力，減小了遠(yuǎn)距離輸電損耗。當(dāng)分布式電源提供的電能超過負(fù)荷用電的時(shí)候，通過能量管理器3向儲能設(shè)備2充電，以備在不充足的時(shí)候向負(fù)載供電。第一分布式電源13、第二分布式電源14和第三分布式電源15主要是通過ー些新能源以供電，其中所述新能源，例如風(fēng)カ發(fā)電，海浪發(fā)電等等。在基于新能源的分布式電源獨(dú)立運(yùn)行而組成分布式電網(wǎng)系統(tǒng)中，進(jìn)ー步包括第一反饋線16、第二反饋線17和第三反饋線18。通過第一反饋線16，第三斷路器7與第六斷路器10電連接。通過第二反饋線17，第四斷路器8與第七斷路器11電連接。通過第三反饋線18，第五斷路器9與第八斷路器12電連接。在每條反饋線上各自獨(dú)立安裝設(shè)置多個分布式電源(第一分布式電源13、第二分布式電源14和第三分布式電源15)，在三條反饋線上可以設(shè)置其中某一條反饋線上的負(fù)載為非重要的負(fù)載，本實(shí)施例中設(shè)置第三反饋線18上的第三負(fù)載21為非重要負(fù)載，即在分布式電網(wǎng)系統(tǒng)超載運(yùn)行的時(shí)候可以斷開，但不會對分布式電網(wǎng)系統(tǒng)及用戶產(chǎn)生較大影響的負(fù)載。而其他負(fù)載則設(shè)置為重要負(fù)載，例如第一負(fù)載19和第二負(fù)載20。也就是說，第一反饋線16上的第一分布式電源13、第二反饋線17上的第二分布式電源14和第三反饋線18上的第三分布式電源15依次優(yōu)先地向第一負(fù)載19、第二負(fù)載20和第三負(fù)載21提供電能，這樣不僅可以減少電能的輸送成本，并且也提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定性。 當(dāng)整個分布式電網(wǎng)系統(tǒng)中的所有分布式電源以及備用電源I和儲能設(shè)備2同時(shí)都在為負(fù)荷(第一負(fù)荷19、第二負(fù)荷20和第三負(fù)荷21)供電時(shí)，所有電源的電能不能滿足用電負(fù)荷需求，則通過能量管理器3斷開非重要負(fù)載(如第三反饋線18上的第三負(fù)載21)與第三反饋線18上的第八斷路器12，該第三反饋線18的第三分布式電源15提供的電能分別轉(zhuǎn)向第一反饋線16上的第一負(fù)載19和第二反饋線17上的第二負(fù)載20，盡可能滿足重要級別的負(fù)載(如第一負(fù)載19和第二負(fù)載20)的運(yùn)行。無源孤島模式運(yùn)行的分布式電網(wǎng)系統(tǒng)的控制策略主要是通過分布式電網(wǎng)系統(tǒng)的電源功率控制，各分布式電源作為獨(dú)立単元可以按自身功率輸出的特性以及性價(jià)比等因素決定各自的輸出量，以獲得綜合價(jià)值最大化、效率最大化和性價(jià)比最高的技術(shù)效益。例如，分布式電網(wǎng)系統(tǒng)采用光伏電源和儲能設(shè)備(燃料電池)對負(fù)載提供電能。在供電過程中存在以下幾種情況第一種情況，光伏電源輸出功率大于負(fù)載需求，光伏電源輸出電量的多余部分則存儲在儲能設(shè)備中，在這個過程中燃料電池不工作；第二種情況，光伏電源輸出功率剛好等于負(fù)載需求，在這個過程中燃料電池也不工作；第三種情況，光伏電源輸出功率小于負(fù)載需求，在這個過程中燃料電池需工作，燃料電池的輸出電量彌補(bǔ)了光伏電源輸出量的不足。在所有過程中，在滿足負(fù)載需求的情況下，燃料電池盡可能少用，因?yàn)槿剂想姵叵鄬Ω影嘿F?？紤]到成本因素，盡量采用以下方法當(dāng)成本較低的分布式電源所產(chǎn)生的電能足以帶動負(fù)載的時(shí)候，成本較高的儲能設(shè)備就可以停止工作，這樣以達(dá)到效率最大化，性價(jià)比最聞。
以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.ー種分布式電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，包括以下単元 一備用電源，分別與ー儲能設(shè)備、一能源管理器和一第一斷路器電連接； ー儲能設(shè)備，分別與所述備用電源、一第二斷路器和一能源管理器電連接； 一能源管理器，分別與所述備用電源、所述儲能設(shè)備、所述第二斷路器、一第六斷路器、一第七斷路器、一第八斷路器、第一分布式電源、第二分布式電源和第三分布式電源電連接; 一第一斷路器，分別與所述備用電源、一公共母線和所述第二斷路器電連接； 一第二斷路器，分別與所述儲能設(shè)備、所述能源管理器、所述第一斷路器和所述公共母 線電連接； 一公共母線，分別與所述第一斷路器、所述第二斷路器、所述第三斷路器、所述第四斷路器和所述第五斷路器電連接； 一第三斷路器，分別與所述公共母線、所述第六斷路器和所述第一分布式電源電連接; 一第四斷路器，分別與所述公共母線、所述第七斷路器和所述第二分布式電源電連接; 一第五斷路器，分別與所述公共母線、所述第八斷路器和所述第三分布式電源電連接; 一第六斷路器，分別與所述第三斷路器、所述第一分布式電源、所述能源管理器和一第ー負(fù)載電連接； 一第七斷路器，分別與所述第四斷路器、所述第二分布式電源、所述能源管理器和一第ニ負(fù)載電連接； 一第八斷路器，分別與所述第五斷路器、所述第三分布式電源、所述能源管理器和一第三負(fù)載電連接； 第一分布式電源，分別與所述第三斷路器、所述第六斷路器和所述能源管理器電連接; 第二分布式電源，分別與所述第四斷路器、所述第七斷路器和所述能源管理器電連接; 第三分布式電源，分別與所述第五斷路器、所述第八斷路器和所述能源管理器電連接； 一第一負(fù)載，與所述第六斷路器電連接； 一第二負(fù)載，與所述第七斷路器電連接； 一第三負(fù)載，與所述第八斷路器電連接。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種分布式電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一分布式電源為一個或多個分布式電源。
3.如權(quán)利要求2所述的ー種分布式電網(wǎng)系統(tǒng),其特征在于,所述第一分布式電源為多個分布式電源時(shí)，多個第一分布式電源彼此并聯(lián)連接。
4.如權(quán)利要求I所述的ー種分布式電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二分布式電源為一個或多個分布式電源。
5.如權(quán)利要求4所述的ー種分布式電網(wǎng)系統(tǒng),其特征在于，所述第二分布式電源為多個分布式電源吋，多個第二分布式電源彼此并聯(lián)連接。
6.如權(quán)利要求I所述的ー種分布式電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述第三分布式電源為一個或多個分布式電源。
7.如權(quán)利要求6所述的ー種分布式電網(wǎng)系統(tǒng),其特征在于,所述第三分布式電源為多個分布式電源時(shí)，多個第三分布式電源彼此并聯(lián)連接。
8.如權(quán)利要求I所述的ー種分布式電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的備用電源采用燃料電源。
9.如權(quán)利要求I所述的ー種分布式電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的儲能設(shè)備包括超級電容或超高速飛輪。
10.如權(quán)利要求I所述的ー種分布式電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的能源管理器包括若 干個電カ電子器件。
專利摘要本實(shí)用新型涉及分布式發(fā)電技術(shù)、分布式電源以及微型電網(wǎng)領(lǐng)域，具體為一種適用于不接入大電網(wǎng)運(yùn)行的分布式電網(wǎng)系統(tǒng)；該系統(tǒng)包括一備用電源、一儲能設(shè)備、一能源管理器、一第一斷路器、一第二斷路器、一公共母線、一第三斷路器、一第四斷路器、一第五斷路器、一第六斷路器、一第七斷路器、一第八斷路器、第一分布式電源、第二分布式電源、第三分布式電源、一第一負(fù)載、一第二負(fù)載和一第三負(fù)載。該系統(tǒng)利用無源孤島控制模式以及分布式電網(wǎng)的電源功率控制，以獲得綜合價(jià)值最大化、效率最大化和性價(jià)比最高的技術(shù)效益。在這種模式下，不僅提高了有功功率輸出，而且各儲能裝置也可根據(jù)負(fù)荷需求提高功率輸出，使電網(wǎng)系統(tǒng)更先進(jìn)、更有效。
文檔編號H02J3/28GK202633970SQ20122018195
公開日2012年12月26日 申請日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者鄭小華, 申志軍, 王致杰, 王揚(yáng) 申請人:上海電機(jī)學(xué)院