一種并網(wǎng)型海島電網(wǎng)的微電網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微電網(wǎng)技術(shù)工程化應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種并網(wǎng)型海島電網(wǎng)的微電網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)海島資源豐富，多數(shù)海島及周邊海域可再生資源豐富，如風(fēng)能、太陽(yáng)能、波浪能、潮流能等。大力發(fā)展海島電網(wǎng)，構(gòu)建高效清潔的海島能源體系，不僅能夠保障海島穩(wěn)定電力供給，對(duì)保護(hù)海洋環(huán)境、促進(jìn)節(jié)能減排也具有重要的意義。我國(guó)于2009年底頒布了《中華人民共和國(guó)海島保護(hù)法》，并已明確指出“有居民海島的開發(fā)、建設(shè)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先采用風(fēng)能、海洋能、太陽(yáng)能等可再生能源和雨水集蓄、海水淡化、污水再生利用等技術(shù)”。
[0003]海島居民生產(chǎn)生活、海防軍事以及海島可再生能源開發(fā)依賴于可靠穩(wěn)定的海島電網(wǎng)建設(shè)。目前，海島電網(wǎng)一般分為并網(wǎng)性海島電網(wǎng)及獨(dú)立型海島電網(wǎng)，其存在以下問題:
[0004]獨(dú)立性海島電網(wǎng)與外部大電網(wǎng)沒有電氣連接，其島內(nèi)電力供給一般以來柴油發(fā)電機(jī)或者燃?xì)廨啓C(jī)作為主電源；由于獨(dú)立性海島電網(wǎng)沒有電力外送通道，因此其風(fēng)電、光伏等可再生能源開發(fā)規(guī)模受島內(nèi)最大負(fù)荷限制。
[0005]并網(wǎng)型海島電網(wǎng)通過海底電纜或者架空線路與外部大電網(wǎng)連接，海島豐富的風(fēng)電、光伏等可再生能源在滿足本島電力需求的同時(shí)，可通過海底電纜或架空線路向大電網(wǎng)送出，這種方式適宜于海島周邊海上風(fēng)電場(chǎng)等可再生能源的大規(guī)模開發(fā)利用。目前，我國(guó)對(duì)于面積較大、居民較多、海防位置重要的島嶼一般采用并網(wǎng)型電力接入，其供電穩(wěn)定性主要受海底電纜或架空線路故障率的影響。
[0006]海島電網(wǎng)的海底電纜以及架空線路的檢修難度大、周期長(zhǎng)，特別是在冬季大風(fēng)天氣，海島電網(wǎng)送出線路的故障常導(dǎo)致數(shù)周的電力供給中斷，不僅影響了島內(nèi)軍民的正常生產(chǎn)生活，同時(shí)也造成了島內(nèi)風(fēng)電、光伏等可再生能源的極大浪費(fèi)。
[0007]因此，對(duì)于并網(wǎng)型海島電網(wǎng)有必要進(jìn)行微電網(wǎng)建設(shè)，使得海島電網(wǎng)成為可與大電網(wǎng)靈活快速接入/退出的多特性電源/負(fù)荷單元，實(shí)現(xiàn)海島電網(wǎng)在并網(wǎng)、孤島兩種模式下穩(wěn)定運(yùn)行，避免海島電網(wǎng)對(duì)于海底電纜或者架空線路的依賴，提高海島電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)為海島豐富的可再生能源提供堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)送出通道。
[0008]對(duì)于并網(wǎng)型海島微電網(wǎng)建設(shè)，可以采用新建微電網(wǎng)以及原有電網(wǎng)的微電網(wǎng)改造兩種方式。并網(wǎng)型海島電網(wǎng)屬于電網(wǎng)的實(shí)際營(yíng)業(yè)區(qū)，進(jìn)行全新的微電網(wǎng)建設(shè)不僅會(huì)導(dǎo)致原有電網(wǎng)線路、設(shè)備的不必要廢棄，同時(shí)還會(huì)引起極大的投資額度和工程量。在海島電網(wǎng)原有電網(wǎng)線路及設(shè)備的基礎(chǔ)上，進(jìn)行微電網(wǎng)工程改造可有效降低工程規(guī)模，同時(shí)縮短微電網(wǎng)建設(shè)周期。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)保障海島電網(wǎng)高質(zhì)量、高可靠性電能供給的客觀需求，本發(fā)明提出了一種并網(wǎng)型海島電網(wǎng)的微電網(wǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在保留并網(wǎng)型海島電網(wǎng)原有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備的基礎(chǔ)上，完成儲(chǔ)能、光伏、風(fēng)電等多類型分布式電源的規(guī)?；こ探尤搿㈦娋W(wǎng)負(fù)荷主動(dòng)調(diào)節(jié)以及海島電網(wǎng)多類型能源優(yōu)化協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)了海島電網(wǎng)的并網(wǎng)/孤島雙模式穩(wěn)定運(yùn)行。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0011]一種并網(wǎng)型海島電網(wǎng)的微電網(wǎng)系統(tǒng)，包括:
[0012]儲(chǔ)能系統(tǒng)，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)通過升壓變壓器接入海島電網(wǎng)交流母線；
[0013]配電網(wǎng)負(fù)荷系統(tǒng)，所述配電網(wǎng)負(fù)荷系統(tǒng)包括用戶負(fù)荷，用戶負(fù)荷通過快速固態(tài)開關(guān)與配電網(wǎng)負(fù)荷變壓器低壓側(cè)連接，所述配電網(wǎng)負(fù)荷變壓器高壓側(cè)接入海島電網(wǎng)交流配電網(wǎng)；
[0014]柴油發(fā)電系統(tǒng)，其作為海島電網(wǎng)的微電網(wǎng)系統(tǒng)處于孤島運(yùn)行時(shí)的主電源；所述柴油發(fā)電系統(tǒng)包括柴油發(fā)電機(jī)組A和柴油發(fā)電機(jī)組B，柴油發(fā)電機(jī)組A經(jīng)配電網(wǎng)負(fù)荷變壓器接入海島電網(wǎng)低壓配電網(wǎng)，柴油發(fā)電機(jī)組B經(jīng)升壓變壓器接入海島電網(wǎng)交流母線來參與海島電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)的交流母線電壓穩(wěn)定控制；
[0015]風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其包括異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的定子輸出側(cè)串聯(lián)接入背靠背變流器，以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的低電壓穿越及無功功率控制，所述背靠背變流器輸出側(cè)經(jīng)升壓后送至海島電網(wǎng)交流母線；
[0016]光纖通信網(wǎng)，在海島電網(wǎng)中沿輸配電線路架設(shè)光纖，在輸配電線路的預(yù)設(shè)點(diǎn)處安裝光纖通信收發(fā)裝置，形成海島電網(wǎng)光纖通信網(wǎng)；
[0017]微電網(wǎng)能量協(xié)調(diào)優(yōu)化與控制系統(tǒng)，其經(jīng)光纖通信網(wǎng)進(jìn)行海島電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)匯集，并給海島電網(wǎng)內(nèi)各運(yùn)行設(shè)備下達(dá)運(yùn)行控制指令，實(shí)現(xiàn)海島電網(wǎng)的并網(wǎng)/孤島雙模式穩(wěn)定運(yùn)行、雙模式平滑切換。
[0018]當(dāng)所述儲(chǔ)能系統(tǒng)包括若干類混合儲(chǔ)能子系統(tǒng)時(shí)，每一類儲(chǔ)能子系統(tǒng)各通過一支路匯流后接入升壓變壓器低壓側(cè)。
[0019]所述背靠背變流器包括機(jī)側(cè)變流器與網(wǎng)側(cè)變流器，二者之間通過直流母線并聯(lián)，機(jī)側(cè)變流器交流側(cè)與發(fā)電機(jī)定子連接，網(wǎng)側(cè)變流器交流側(cè)接入電網(wǎng)，直流母線處接入Crowbar電路以實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的低電壓穿越，機(jī)側(cè)變流器可為風(fēng)電機(jī)組的啟動(dòng)提供無功功率，進(jìn)而使得傳統(tǒng)鼠籠式異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具備了參與微電網(wǎng)多模態(tài)運(yùn)行的能力。
[0020]所述機(jī)側(cè)變流器與網(wǎng)側(cè)變流器均采用三相半橋VSR拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0021]所述儲(chǔ)能系統(tǒng)、柴油發(fā)電系統(tǒng)以及微電網(wǎng)能量協(xié)調(diào)優(yōu)化與控制系統(tǒng)均采用集裝箱式結(jié)構(gòu)。
[0022]所述海島電網(wǎng)交流母線通過海底電纜接入外部電網(wǎng)，海島電網(wǎng)與外部電網(wǎng)之間設(shè)有PCC點(diǎn)開關(guān)；當(dāng)海島電網(wǎng)與外部電網(wǎng)連接的海底電纜發(fā)生故障時(shí)，PCC點(diǎn)開關(guān)斷開，海島電網(wǎng)由并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)為孤島模式。
[0023]當(dāng)海島電網(wǎng)在并網(wǎng)/孤島雙模式切換的暫態(tài)過程中或孤島運(yùn)行時(shí)，若發(fā)生電力供給不足的情況，所述微電網(wǎng)能量協(xié)調(diào)優(yōu)化與控制系統(tǒng)通過控制快速固態(tài)開關(guān)來對(duì)海島電網(wǎng)負(fù)荷進(jìn)行快速投切。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:
[0025](I)通過對(duì)并網(wǎng)型海島電網(wǎng)進(jìn)行微電網(wǎng)系統(tǒng)改造，使得并網(wǎng)型海島電網(wǎng)具備了在并網(wǎng)、孤島兩種模式下運(yùn)行的能力，增強(qiáng)了海島電網(wǎng)供電的可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)為海島豐富的可再生能源提供了穩(wěn)定、堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)送出通道。
[0026](2)該并網(wǎng)型海島電網(wǎng)微電網(wǎng)系統(tǒng)保留了海島電網(wǎng)原有線路及設(shè)備，其微電網(wǎng)改造過程沒有重復(fù)性電網(wǎng)設(shè)備建設(shè)，減少了微電網(wǎng)工程規(guī)模、降低了投資成本、縮短了建設(shè)周期。
[0027](3)將柴油發(fā)電機(jī)組安裝在配電網(wǎng)負(fù)荷側(cè)，該海島微電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)柴油發(fā)電機(jī)組可就近為海島電網(wǎng)負(fù)荷提供電力供給，降低了電力輸送的損耗。
[0028](4)通過在配電網(wǎng)變壓器低壓側(cè)安裝固態(tài)快速快關(guān)，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海島電網(wǎng)負(fù)荷的快速、精確管理，同時(shí)避免了變壓器投切過程中對(duì)固態(tài)快速開關(guān)的沖擊。
[0029](5)通過在傳統(tǒng)鼠籠型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的定子輸出側(cè)接入背靠背變流器，使得異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具備了無功控制以及低電壓穿越能力，從而能夠參與微電網(wǎng)的運(yùn)行控制，并解決了異步風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)無功沖擊的問題。
【附圖說明】
[0030]圖1為海島電網(wǎng)的微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為鼠籠型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組改造后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為電網(wǎng)側(cè)/微網(wǎng)側(cè)變流器結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0034]本發(fā)明的并網(wǎng)型海島電網(wǎng)的微電網(wǎng)系統(tǒng)，在原有并網(wǎng)型海島電網(wǎng)架構(gòu)的基礎(chǔ)上建設(shè)了儲(chǔ)能系統(tǒng)，柴油發(fā)電系統(tǒng)，微電網(wǎng)能量協(xié)調(diào)優(yōu)化與控制系統(tǒng)、光纖通信網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行了配電網(wǎng)改造以及異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組改造。
[0035]如圖1所示，對(duì)并網(wǎng)型海島電網(wǎng)進(jìn)行微電網(wǎng)建設(shè)主要涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組改造、柴油發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)、儲(chǔ)能系統(tǒng)建設(shè)、配電網(wǎng)改造、微電網(wǎng)能量協(xié)調(diào)優(yōu)化與控制系統(tǒng)建設(shè)以及光纖通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等內(nèi)容。
[0036]一種并網(wǎng)型海島電網(wǎng)的微電網(wǎng)系統(tǒng)，包括:
[0037]儲(chǔ)能系統(tǒng)，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)通過升壓變壓器接入海島電網(wǎng)交流母線；
[0038]配電網(wǎng)負(fù)荷系統(tǒng)，所述配電網(wǎng)負(fù)荷系統(tǒng)包括用戶負(fù)荷，用戶負(fù)荷通過快速固態(tài)開關(guān)與配電網(wǎng)負(fù)荷變壓器低壓側(cè)連接，所述配電網(wǎng)負(fù)荷變壓器高壓側(cè)接入海島電網(wǎng)交流配電網(wǎng)；
[0039]柴油發(fā)電系統(tǒng)，其作為海島微電網(wǎng)系統(tǒng)處于孤島運(yùn)行時(shí)的主電源；所述柴油發(fā)電系統(tǒng)包括柴油發(fā)電機(jī)組A和柴油發(fā)電機(jī)組B，柴油發(fā)電機(jī)組A經(jīng)配電網(wǎng)負(fù)荷變壓器接入海島電網(wǎng)低壓配電網(wǎng)，柴油發(fā)電機(jī)組B經(jīng)升壓變壓器接入海島電網(wǎng)交流母線來參與海島電網(wǎng)孤島運(yùn)行時(shí)的交流母線電壓穩(wěn)定控制；
[0040]風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其包括異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的定子輸出側(cè)串聯(lián)接入背靠背變流器，以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的低電壓穿越及無功功率控制，所述背靠背變流器輸出側(cè)經(jīng)升壓后送至海島電網(wǎng)交流母線；
[0041]光纖通信網(wǎng)，在海島電網(wǎng)中沿輸配電線路架設(shè)光纖，在輸配電線路的預(yù)設(shè)點(diǎn)處安裝光纖通信收發(fā)裝置，形成海島電網(wǎng)光纖通信網(wǎng)；
[0042]微電網(wǎng)能量協(xié)調(diào)優(yōu)化與控制系統(tǒng)，其經(jīng)光纖通信網(wǎng)進(jìn)行海島電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)匯集，并給海島電網(wǎng)內(nèi)各運(yùn)行設(shè)備下達(dá)運(yùn)行控制指令，實(shí)現(xiàn)海島電網(wǎng)的并網(wǎng)/孤島雙模式穩(wěn)定運(yùn)行、雙模式平滑切換。
[0043]在該改造后的海島微電網(wǎng)工程系統(tǒng)中，用于承擔(dān)微電網(wǎng)中可再生能源功率平滑調(diào)節(jié)、緊急功率/能量支撐、電