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      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_2

      文檔序號:8364660閱讀:來源:國知局
      系統(tǒng)采用380V和48V雙母線結(jié)構(gòu)將光伏發(fā)電、超級電容儲能系統(tǒng)、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、負荷以及控制系統(tǒng)結(jié)合在一起。并網(wǎng)變換器采用雙向交流-直流(AC-DC)變換器實現(xiàn)功率的雙向流動。每個房間都安裝一套熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),不僅為用戶提供電力,而且提供生活用水,提高能源利用效率。清潔能源(太陽能、風能)發(fā)電通過單向變換器為380V母線供電。雙母線結(jié)構(gòu)方便各類負荷供電,高電壓(380V)用來驅(qū)動家用大功率、輸入端含有功率因數(shù)校正電路的電器。低電壓(48V)與電信標準電壓相同,可以直接連接小型電子設(shè)備,提高其效率和安全性。
      [0022]參照附圖2,為穩(wěn)定直流母線電壓,用超級電容與換電式電動汽車電池組成可與直流母線快速雙向互動的混合儲能系統(tǒng)。當極微電網(wǎng)系統(tǒng)電能過剩時,直流母線電壓升高而達到所限定的電壓閾值,混合儲能系統(tǒng)吸收多余的電能并通過充放電機向電動汽車動力電池充電,除此以外的多余電能通過雙向交流-直流(AC-DC)變換器(此時為逆變器)回饋到交流電網(wǎng),以避免直流母線電壓超過限定值;當極微電網(wǎng)系統(tǒng)電能不足時,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。
      [0023]參照附圖3,為提高系統(tǒng)效率,方便用戶熱水供應,同時將房屋熱能系統(tǒng)與電能系統(tǒng)相結(jié)合,實現(xiàn)綜合能量管理,每套住房都安裝熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。電加熱器可以控制水箱溫度,吸收峰值電力,在電池充滿等故障情況下保護儲能系統(tǒng)。電加熱器可以設(shè)置手動開關(guān)和自動開關(guān),自動開關(guān)參考值應包括電池電量、水溫、與大電網(wǎng)的功率交換,根據(jù)參考值實現(xiàn)開關(guān)的平滑過渡,手動開關(guān)可以方便用戶的其他需求。
      【主權(quán)項】
      1.本發(fā)明提出一種適用于可持續(xù)建筑的含熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的雙母線直流極微型電網(wǎng)系統(tǒng),其特征在于,采用雙直流母線結(jié)構(gòu)將分布式能源發(fā)電、儲能系統(tǒng)、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、負荷以及控制系統(tǒng)結(jié)合在一起,形成一個可控的智能微電網(wǎng),提高電能質(zhì)量;通過熱電聯(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,實現(xiàn)能量的綜合管理;采用超級電容和換電式電動汽車電池混合儲能系統(tǒng),可以實現(xiàn)與大電網(wǎng)功率的雙向流動,可以工作在孤島和并網(wǎng)兩種工作模式。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙母線結(jié)構(gòu),其特征在于,采用380V和48V的高、低壓母線,不僅限于這兩個電壓等級,也可以是其他電壓等級的高、低壓母線。高電壓(380V)用來驅(qū)動家用大功率、輸入端含有功率因數(shù)校正電路的電器。低電壓(48V)與電信標準電壓相同,可以直接連接小型電子設(shè)備。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),其特征在于,每套房間里設(shè)置一套熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),也可以幾套房間共用一套熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)不僅提供電力補充,也為用戶提供生活用水,生活用水應用類型不受限制。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱系統(tǒng)和電系統(tǒng)相結(jié)合,其特征在于,通過熱電聯(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,實現(xiàn)能量的綜合管理。每套房間里設(shè)置一個熱循環(huán)大水箱,電加熱器可以控制水箱溫度,吸收峰值電力,在電池充滿等故障情況下保護儲能系統(tǒng)。電加熱器可以設(shè)置手動開關(guān)和自動開關(guān),自動開關(guān)參考值應包括電池電量、水溫、與大電網(wǎng)的功率交換,根據(jù)參考值實現(xiàn)開關(guān)的平滑過渡,手動開關(guān)可以方便用戶的其他需求。大水箱可以滿足房屋里所有供熱系統(tǒng)所需,包括供暖、暖通空調(diào)、生活用水等。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合儲能系統(tǒng),其特征在于,將超級電容與換電式電動汽車電池相結(jié)合,通過雙向直流-直流(DC-DC)變換器與直流母線相連。當極微電網(wǎng)系統(tǒng)電能過剩時,直流母線電壓升高而達到所限定的電壓閾值,混合儲能系統(tǒng)吸收多余的電能并通過充放電機向電動汽車動力電池充電;當極微電網(wǎng)系統(tǒng)電能不足時,直流母線電壓降低到所限定的電壓閾值,混合儲能系統(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。
      6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng),其特征在于,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通訊系統(tǒng)給定,也可以根據(jù)系統(tǒng)的電壓和電流給定。
      7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向并網(wǎng)變換器,其特征在于,極微電網(wǎng)可以通過雙向交流-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)。
      8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的孤島和并網(wǎng)兩種工作模式,其特征在于,如果分布式電源和儲能系統(tǒng)容量足夠大,則極微電網(wǎng)不僅可以運行在并網(wǎng)狀態(tài),而且可以運行在離網(wǎng)(或孤島)狀態(tài)。在交流供電系統(tǒng)故障時,可以運行在離網(wǎng)(或孤島)狀態(tài),由分布式電源和儲能系統(tǒng)為房屋供電。
      【專利摘要】結(jié)合我國建筑特點,提出一種適用于可持續(xù)建筑的包含熱電聯(lián)產(chǎn)的雙母線直流極微型電網(wǎng)系統(tǒng)。極微電網(wǎng)采用380V和48V雙母線結(jié)構(gòu)將新能源發(fā)電、儲能、熱電聯(lián)產(chǎn)、負荷以及控制系統(tǒng)結(jié)合在一起,形成一個智能微電網(wǎng),可以工作在孤島和并網(wǎng)兩種工作模式。高電壓(380V)用來驅(qū)動家用大功率電器,低電壓(48V)連接小型電子設(shè)備。儲能系統(tǒng)采用超級電容和電動汽車電池混合儲能結(jié)構(gòu),通過熱電聯(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,實現(xiàn)能量的綜合管理。通過合理設(shè)計和協(xié)調(diào)控制,所提出的直流極微電網(wǎng)系統(tǒng)可以提高可持續(xù)建筑電能質(zhì)量;將熱、電系統(tǒng)相結(jié)合提高能源利用效率;實現(xiàn)分布式新能源的有效利用和節(jié)能減排的功能。
      【IPC分類】F24H1-18, H02J3-38, H02J7-34, H02J7-35
      【公開號】CN104682533
      【申請?zhí)枴緾N201310618758
      【發(fā)明人】孟明, 原亞寧, 李琳, 郭明偉
      【申請人】華北電力大學(保定)
      【公開日】2015年6月3日
      【申請日】2013年11月29日
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