一種適用于可持續(xù)建筑的雙母線直流極微型電網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)直流極微電網(wǎng)系統(tǒng)與熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)相結(jié)合的供電系統(tǒng)。尤其是指含有雙母線結(jié)構(gòu)用于可持續(xù)建筑的,將房屋電能系統(tǒng)與熱能系統(tǒng)相結(jié)合的,具有高能量利用率的直流極微電網(wǎng)供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,能源危機(jī)和環(huán)境污染已成為當(dāng)今世界所面臨的嚴(yán)重問(wèn)題??沙掷m(xù)建筑可以實(shí)現(xiàn)建筑的“零耗能”,利用新能源發(fā)電,降低有限的化石燃料的消耗,減少空氣污染,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和城市的可持續(xù)發(fā)展,是未來(lái)城市大力發(fā)展的住宅類型。
[0003]目前,公知的可持續(xù)建筑是利用保溫材料作為墻壁、使用LED照明等方法提高節(jié)能性;利用分布式可再生能源發(fā)電提供電力。但是,與微型電網(wǎng)相比,分布式可再生能源發(fā)電能源利用率低,控制結(jié)構(gòu)分散,用戶操作復(fù)雜。一般的可持續(xù)住宅電、熱能量系統(tǒng)分開(kāi)管理,不能實(shí)現(xiàn)能量的最大化利用。
[0004]本發(fā)明采用極微型電網(wǎng)將可再生能源、儲(chǔ)能系統(tǒng)、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)合起來(lái),形成一個(gè)污染少、能源利用率高、安裝地點(diǎn)靈活的智能微電網(wǎng),節(jié)省了輸配電資源和運(yùn)行費(fèi)用,減少了集中輸電的線路損耗,減少了電同總?cè)萘?,改善了電網(wǎng)峰谷性能,提高了可靠性。同時(shí)系統(tǒng)通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、熱水箱和電加熱器將房屋熱能系統(tǒng)與電能系統(tǒng)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)能量的綜合管理。
[0005]其中,采用直流微電網(wǎng)形式,它具有無(wú)集膚效應(yīng)、損耗小、效率高、無(wú)需無(wú)功補(bǔ)償、不存在交流供電系統(tǒng)固有的穩(wěn)定問(wèn)題、輸送距離和功率也不受電力系統(tǒng)同步運(yùn)行穩(wěn)定性的限制以及易于控制等優(yōu)點(diǎn)。采用雙母線結(jié)構(gòu)滿足不同電器的對(duì)電壓等級(jí)的要求,減少中間變流器環(huán)節(jié)電能的損耗。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)分布式能源的高效率利用,解決可持續(xù)建筑“零能耗”問(wèn)題,為用戶提供方便、經(jīng)濟(jì)的電力能源,提出一種符合現(xiàn)代建筑特點(diǎn)的直流極微型電網(wǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用380V和48V雙母線結(jié)構(gòu)將分布式能源發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、負(fù)荷以及控制系統(tǒng)結(jié)合在一起,使住宅電網(wǎng)成為大電網(wǎng)的一個(gè)可控負(fù)載,可以工作在孤島和并網(wǎng)兩種工作模式。儲(chǔ)能系統(tǒng)采用超級(jí)電容和換電式電動(dòng)汽車電池混合儲(chǔ)能結(jié)構(gòu),同時(shí)系統(tǒng)通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、熱水箱和電加熱器將房屋熱能系統(tǒng)與電能系統(tǒng)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)能量的綜合管理。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0008]將雙向交流-直流(AC-DC)變換器、分布式電源、包含超級(jí)電容和換電式電動(dòng)汽車電池的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)以及負(fù)荷通過(guò)直流母線在可持續(xù)建筑內(nèi)構(gòu)成雙母線直流極微電網(wǎng),通過(guò)微電網(wǎng)的控制提高電能質(zhì)量。
[0009]極微電網(wǎng)可以通過(guò)雙向交流-直流(AC-DC)變換器并聯(lián)接入交流電網(wǎng)。雙向交流-直流(AC-DC)變換器既可以是電壓源變換器,也可以是電流源變換器。雙向交流-直流(AC-DC)變換器若采用脈寬調(diào)制(PWM)控制,則可以減少系統(tǒng)諧波,提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。
[0010]在每套房里都設(shè)置-套熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),系統(tǒng)通過(guò)直流-直流(DC-DC)變換器與直流母線相連。熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)不僅可以提供電能,而且為用戶提供生活用水或者暖通空調(diào)用水。同時(shí)系統(tǒng)通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、熱水箱和電加熱器將房屋熱能系統(tǒng)與電能系統(tǒng)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)能量的綜合管理。
[0011]混合儲(chǔ)能系統(tǒng)由超級(jí)電容和換電式電動(dòng)汽車電池組成,通過(guò)雙向直流-直流(DC-DC)變換器與直流母線相連。當(dāng)極微電網(wǎng)系統(tǒng)電能過(guò)剩時(shí),直流母線電壓升高而達(dá)到所限定的電壓閾值,混合儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收多余的電能并通過(guò)充放電機(jī)向電動(dòng)汽車動(dòng)力電池充電,除此以外的多余電能通過(guò)雙向交流-直流(AC-DC)變換器(此時(shí)為逆變器)回饋到交流電網(wǎng),以避免直流母線電壓超過(guò)限定值;當(dāng)極微電網(wǎng)系統(tǒng)電能不足時(shí),直流母線電壓降低到所限定的電壓閾值,雙向交流-直流(AC-DC)變換器(此時(shí)為整流器)將交流電能變?yōu)橹绷麟娔芟蛑绷髂妇€供電,混合儲(chǔ)能系統(tǒng)放電向直流母線供電,以避免直流母線電壓低于限定值,維持系統(tǒng)的功率平衡。
[0012]如果分布式電源和儲(chǔ)能系統(tǒng)容量足夠大,則極微電網(wǎng)不僅可以運(yùn)行在并網(wǎng)狀態(tài),而且可以運(yùn)行在離網(wǎng)(或孤島)狀態(tài)。在交流供電系統(tǒng)故障時(shí),可以運(yùn)行在離網(wǎng)(或孤島)狀態(tài),由分布式電源和儲(chǔ)能系統(tǒng)為房屋供電。
[0013]極微電網(wǎng)采用380V和48V雙母線結(jié)構(gòu)。高電壓(380V)用來(lái)驅(qū)動(dòng)家用大功率、輸入端含有功率因數(shù)校正電路的電器,因?yàn)檫@些產(chǎn)品中間級(jí)電壓一般在380V左右,匹配其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),并且能取消大多數(shù)家用電器與交流電網(wǎng)連接的整流器。低電壓(48V)與電信標(biāo)準(zhǔn)電壓相同,可以直接連接小型電子設(shè)備,提高其效率和安全性。
[0014]系統(tǒng)中變換器的控制既可以采用主從控制,也可以采用對(duì)等控制或下垂控制,又可以采用分層控制。系統(tǒng)中控制指令可以由控制中心通過(guò)通訊系統(tǒng)給定,也可以根據(jù)系統(tǒng)的電壓和電流給定。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有的優(yōu)點(diǎn)是:
[0016]在可持續(xù)建筑中,利用直流極微電網(wǎng)將分布式能源發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、負(fù)荷以及控制系統(tǒng)結(jié)合在一起,實(shí)現(xiàn)了分布式新能源的有效利用、提高了供電質(zhì)量;提出雙母線直流極微電網(wǎng)結(jié)構(gòu),滿足不同電器的對(duì)電壓等級(jí)的要求,減少中間變流器環(huán)節(jié)電能的損耗;利用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)提高能源利用效率,同時(shí)為用戶提供生活用水;通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、熱水箱和電加熱器將房屋熱能系統(tǒng)與電能系統(tǒng)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)綜合能量管理;基于超級(jí)電容和換電式電動(dòng)汽車電池的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了能量的回收,減小了直流母線電壓的波動(dòng);如果分布式電源和儲(chǔ)能系統(tǒng)容量足夠大,系統(tǒng)可以孤島運(yùn)行,從而提高了可持續(xù)住宅的供電可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為含熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的雙母線直流極微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖2為混合儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0019]圖3為熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)圖。
具體實(shí)施方案
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]參照附圖1,本發(fā)明專利所公開(kāi)的是一種適用于可持續(xù)建筑含熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的雙母線直流極微電網(wǎng)系統(tǒng)。該