一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)，包括：作為孤島微電網(wǎng)的主電源的小型堆核發(fā)電設備；用于將所述小型堆核發(fā)電設備接入微電網(wǎng)的開關站；用于儲能的大容量儲能系統(tǒng)以及超級電容；作為孤島微電網(wǎng)的輔助電源的分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)；作為孤島微電網(wǎng)的應急能源的柴油發(fā)電系統(tǒng)；以及微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)；其中，所述小型堆核發(fā)電設備、開關站、大容量儲能系統(tǒng)以及超級電容、分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)、柴油發(fā)電系統(tǒng)以及微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)之間通過電力傳輸線路或/及微網(wǎng)通訊線路進行連接。實施本發(fā)明，可以為孤島提供綜合能源及保障。
【專利說明】
一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明涉及用于孤島的微電網(wǎng)技術(shù)領域，特別涉及一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]微電網(wǎng)是分布式發(fā)電的一種組織形式，其由分布式電源、儲能裝置、能量變換裝置、相關負載和監(jiān)控系統(tǒng)、保護裝置組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護和管理，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤立運行。孤島微電網(wǎng)是指僅具備獨立運行功能的微電網(wǎng)，例如對偏遠地區(qū)或者海島供電的微電網(wǎng)。
[0003]孤島系統(tǒng)通常遠離陸地并且島嶼面積也比較小，長期柴油運輸和消耗費用制約了傳統(tǒng)系統(tǒng)的發(fā)展；另一方面，由于一次能源日益枯竭和人類生存環(huán)境日益惡化世界各國都把開發(fā)新的可再生能源作為能源發(fā)展的方向。孤立島嶼傳統(tǒng)采用柴油機自給自足供電，近幾年來發(fā)電量越來越難滿足用戶要求。
[0004]隨著我國不斷加強對近海石油、天然氣資源的開發(fā)利用，海洋油氣開采電力供應需求日益增加。海上核電站為海洋油氣開采、海島資源戰(zhàn)略開發(fā)等提供電力供應在降低供電成本、提高電能質(zhì)量、油田群持續(xù)滾動開發(fā)、海島資源綜合開發(fā)利用等方面具有顯著優(yōu)勢。
[0005]分布式可再生能源在孤島微電網(wǎng)的應用目前尚處于起步階段，還存在輸出容量有限、用電持續(xù)性及電網(wǎng)穩(wěn)定性差等諸多問題，還遠遠不能滿足各種孤島大容量用電的需求。
[0006]按照國際原子能委員會(IAEA)的規(guī)定，電功率小于300MW的反應堆被劃分為小型堆，但是有些時候功率小于500MW的反應堆也被稱為小型堆。根據(jù)這個定義，國際上的小型反應堆不但種類很多，而且數(shù)量很大。包括絕大多數(shù)的研究堆、原型堆，大量的軍用堆、艦船潛艇上的反應堆，以及小功率的商用堆。堆型有壓水堆、高溫氣冷堆、沸水堆、液態(tài)金屬快堆、熔鹽堆等各種堆型。其中，小型壓水堆是國際上的主要研究方向。目前多個國家正在開發(fā)各種新型小型堆，包括美國西屋公司的IRIS、WSMR，巴威公司的mPower，NuScale Power公司的NuScale，Holtec公司的SMR-160，韓國的SMART，俄羅斯OKBM的浮動式KLT40S，法國國有船舶公司的Flexblue，國內(nèi)中國廣核集團的ACPR系列小型堆，中核集團的ACP100，清華的供熱用低溫堆，除上述壓水堆堆型之外，高溫氣冷堆堆型也處于不斷發(fā)展完善之中，目前在運的日本3(Mffth的高溫工程實驗堆(HTTR)和中國的l(MWth高溫氣冷實驗堆(HTR-10)，華能集團模塊式高溫氣冷堆示范工程HTR-PM目前已經(jīng)開工建設。
[0007]小型堆的尺寸和發(fā)電量可以滿足多種基礎和工業(yè)應用，包括發(fā)電、海水淡化、區(qū)域供熱和艦船供能等方面。根據(jù)IAEA調(diào)查，85.7%的研究者認為小型堆最佳應用是發(fā)電，而71%的研究者也高度關注小型堆在海水淡化、區(qū)域供熱、獨立發(fā)電、工業(yè)處理等方面的潛在應用。但對孤島采用小型壓水堆進行供電目前尚沒有比較完善的方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)，可以為孤島提供智能化及綜合能源。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一方面提供一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)，包括:
[0010]作為孤島微電網(wǎng)的主電源的小型堆核發(fā)電設備；
[0011]用于將所述小型堆核發(fā)電設備接入微電網(wǎng)的開關站；
[0012]用于儲能的大容量儲能系統(tǒng)以及超級電容；
[0013]作為孤島微電網(wǎng)的輔助電源的分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)；
[0014]作為孤島微電網(wǎng)的應急能源的柴油發(fā)電系統(tǒng)；以及
[0015]微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)；
[0016]其中，所述小型堆核發(fā)電設備、開關站、大容量儲能系統(tǒng)以及超級電容、分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)、柴油發(fā)電系統(tǒng)以及微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)之間通過電力傳輸線路或/及微網(wǎng)通訊線路進行連接；
[0017]其中，所述分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)包括:光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)、海浪能發(fā)電系統(tǒng)、潮汐能發(fā)電系統(tǒng)、微型燃氣發(fā)電系統(tǒng)、生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)、海上溫差能發(fā)電系統(tǒng)中的一個或多個。
[0018]其中，所述小型堆核發(fā)電設備為小型堆核電站，其通過開關站中的接入系統(tǒng)與孤島微電網(wǎng)相連接;或者
[0019]所述小型堆核發(fā)電設備為核動力發(fā)電船，其通過海底電纜直接與開關站中的接入系統(tǒng)相連接;或者所述核動力發(fā)電船的輸出電纜與一浮橋裝置中的電纜接口相連，所述浮橋裝置內(nèi)通過鋪設的電纜與開關站的接入系統(tǒng)相連接。
[0020]其中，所述小型堆核發(fā)電設備為建設在所述孤島上的小型堆核電站，所述小型堆核電站通過開關站接入微電網(wǎng)為孤島負載進行供電；
[0021]所述分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)接入所述大容量儲能系統(tǒng)以及超級電容，所述大容量儲能系統(tǒng)以及超級電容在所述小型堆核電站出現(xiàn)故障停電或停機時，為孤島負載進行供電。
[0022]其中，所述小型堆核發(fā)電設備為核動力發(fā)電船，所述核動力發(fā)電船通過海底電纜與設置于孤島上的開關站相連，通過所述開關站接入微電網(wǎng)為孤島負載進行供電；
[0023]所述分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)接入所述大容量儲能系統(tǒng)以及超級電容，所述大容量儲能系統(tǒng)以及超級電容在所述核動力發(fā)電船出現(xiàn)故障停電或停機時，為孤島負載進行供電。
[0024]其中，所述分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)接入所述大容量儲能系統(tǒng)以及超級電容并進行充電，優(yōu)先為孤島負載進行供電；
[0025]所述小型堆核發(fā)電設備為核動力發(fā)電船，所述核動力發(fā)電船定期通過海底電纜與設置于孤島上的開關站相連，通過所述開關站對接入所述大容量儲能系統(tǒng)以及超級電容進行充電。
[0026]其中，所述開關站至少包括接入系統(tǒng)、變壓器、斷路器及母線，所述接入系統(tǒng)提供有小型堆核發(fā)電設備與孤島微電網(wǎng)互相連接的接口。
[0027]其中，所述大容量儲能系統(tǒng)包括電池系統(tǒng)、雙向控制裝置、工頻隔離變壓器。
[0028]其中，所述微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)包括微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)包括:
[0029]電量采集模塊，用于在線采集微電網(wǎng)參數(shù)以及大容量儲能系統(tǒng)參數(shù)信息，所述微電網(wǎng)參數(shù)包括電壓、電流、有功、無功、頻率信息，所述大容量儲能系統(tǒng)參數(shù)包括電壓、電流、充放電信息；
[0030]信息處理模塊，用于接收來自電量采集模塊的微電網(wǎng)參數(shù)以及大容量儲能系統(tǒng)參數(shù)，通過對所接收的信息進行整合、處理和計算分析，判斷是否需要進行功率調(diào)節(jié)，并在確定需要進行功率調(diào)節(jié)時制定功率調(diào)節(jié)策略，并生成控制?目號；
[0031]電力控制模塊，用于接收來自所述信息處理模塊的控制信號，根據(jù)所述控制信號執(zhí)行相應的有功功率調(diào)節(jié)或無功功率調(diào)節(jié)。
[0032]其中，當信息處理模塊判斷到電壓出現(xiàn)波動超出預定閾值時，則確定需要啟動微電網(wǎng)有功功率調(diào)節(jié)；當信息處理模塊判斷到頻率出現(xiàn)波動超出預定閾值時，則確定需要啟動微電網(wǎng)無功功率調(diào)節(jié)；
[0033]其中，所述電力控制模塊進一步包括有功功率調(diào)節(jié)模塊和無功功率調(diào)節(jié)模塊；
[0034]所述有功功率調(diào)節(jié)模塊用于在電量過剩時，控制對大容量儲能系統(tǒng)和超級電容組進行充電，并用于在電量不足時，控制對大容量儲能系統(tǒng)和超級電容組進行放電，以實現(xiàn)有功功率的動態(tài)平衡；
[0035]所述無功功率調(diào)節(jié)模塊，用于通過對無功補償裝置進行投、切操作以實現(xiàn)無功功率的動態(tài)平衡。
[0036]其中，所述微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)進一步包括微電網(wǎng)管理系統(tǒng)，所述微電網(wǎng)管理系統(tǒng)包括:微電網(wǎng)接入柜、微電網(wǎng)通訊屏、微電網(wǎng)測控屏和微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)，所述微電網(wǎng)測控制屏包含微電網(wǎng)集中控制器；
[0037]其中，微電網(wǎng)集中控制器用于實時檢測微電網(wǎng)頻率，如果檢測到頻率過低，則根據(jù)負載的優(yōu)先級從低到高依次切除部分負載，或調(diào)整分布式電源輸出，以使微電網(wǎng)頻率處于正常范圍；
[0038]如果檢測到頻率過高，則根據(jù)已切除的負載的優(yōu)先級從高到低依次進行恢復，或調(diào)整分布式電源輸出，以使微電網(wǎng)頻率處于正常范圍。
[0039]其中，所述微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)包括儲能系統(tǒng)監(jiān)控模塊、微電網(wǎng)綜合監(jiān)視與統(tǒng)計模塊以及下述模塊中的至少一個:小型核能發(fā)電監(jiān)控模塊、風力發(fā)電監(jiān)控模塊、光伏發(fā)電監(jiān)控模塊、柴油發(fā)電監(jiān)控模塊、海浪能發(fā)電監(jiān)控模塊、潮汐能發(fā)電監(jiān)控模塊、微型燃氣發(fā)電監(jiān)控模塊、生物質(zhì)發(fā)電監(jiān)控模塊和海上溫差能發(fā)電監(jiān)控模塊。
[0040]實施本發(fā)明，具有如下的有益效果:
[0041]本發(fā)明將小型堆核電站或核動力發(fā)電船與多種分布式清潔能源相結(jié)合，充分發(fā)揮小型堆核電站輸出容量大、電力質(zhì)量穩(wěn)定、經(jīng)濟性和可靠性高以及分布式能源清潔環(huán)保等諸多優(yōu)點，同時包含了各種可再生能源作為能源補充，電源選擇范圍非常廣，為邊遠海島等獨立孤島或孤島群的綜合能源供給及保障提供了有效解決方案，可以解決孤島綜合供電、海水淡化、區(qū)域供熱、艦船供能及海上能源補給等綜合能源供給及保障問題；
[0042]本發(fā)明方案通過小型堆核電站或核動力發(fā)電船作為孤島主電源，可以滿足孤島對大容量用電的需求。
[0043]本發(fā)明配置了微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)、微電網(wǎng)管理系統(tǒng)，可以非常高效、可靠地對孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)進行控制和管理，通過將二次測控保護、通訊與數(shù)據(jù)采集在內(nèi)的設備和微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)，實現(xiàn)孤島微電網(wǎng)供電網(wǎng)絡的協(xié)調(diào)運行，最終建成一個包含核、風、光、柴、儲、微一體的智能化供電系統(tǒng)，利用微電網(wǎng)的實時調(diào)度與控制實現(xiàn)整個系統(tǒng)的高效、安全運轉(zhuǎn)；
[0044]本發(fā)明基于混合儲能(大容量儲能系統(tǒng)、超級電容)的分布式電源，采用混合儲能控制技術(shù)，將蓄電池和超級電容器混合使用，應用于可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，使蓄電池能量密度大和超級電容功率密度大、循環(huán)壽命長的特點相結(jié)合，大大提升了整個系統(tǒng)的技術(shù)性能和經(jīng)濟性能。
【附圖說明】
[0045]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0046]圖1是本發(fā)明提供的一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖2是圖1中大容量儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖3是圖1中微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)7的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖4示出了本發(fā)明的微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)70用于實現(xiàn)功率控制的一種結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0050]圖5示出了圖4中微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)70的工作原理示意圖；
[0051 ]圖6不出了本發(fā)明圖3中微電網(wǎng)管理系統(tǒng)71的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0052]圖7示出了本發(fā)明采用微電網(wǎng)集中控制器714所實行的孤島微電網(wǎng)負載平衡控制原理示意圖；
[0053]圖8是圖6中微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)713的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054]圖9示出了本發(fā)明的實施方式一中系統(tǒng)整體控制原理示意圖；
[0055]圖10示出了本發(fā)明的實施方式二中系統(tǒng)整體控制原理示意圖；
[0056]圖11示出了本發(fā)明的實施方式三中系統(tǒng)整體控制原理示意圖。
【具體實施方式】
[0057]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0058]具體地，如圖1所示，是本發(fā)明實施例提供的一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。在該實施例中，該孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)，用以解決孤島綜合供電、海水淡化、區(qū)域供熱、艦船供能及海上能源補給等綜合能源供給及保障問題。具體地，該系統(tǒng)包括:
[0059]作為孤島微電網(wǎng)的主電源的小型堆核發(fā)電設備I;
[0060]用于將所述小型堆核發(fā)電設備接入微電網(wǎng)的開關站2;
[0061 ]用于儲能的大容量儲能系統(tǒng)3以及超級電容4;
[0062]作為孤島微電網(wǎng)的輔助電源的分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)5;
[0063]作為孤島微電網(wǎng)的應急能源的柴油發(fā)電系統(tǒng)6;以及
[0064]微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)7;
[0065]其中，所述小型堆核發(fā)電設備1、開關站2、大容量儲能系統(tǒng)3以及超級電容4、分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)5、柴油發(fā)電系統(tǒng)6以及微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)7之間通過電力傳輸線路或/及微網(wǎng)通訊線路進行連接；
[0066]其中，所述分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)5包括:光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)、海浪能發(fā)電系統(tǒng)、潮汐能發(fā)電系統(tǒng)、微型燃氣發(fā)電系統(tǒng)、生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)、海上溫差能發(fā)電系統(tǒng)中的一個或多個。
[0067]可以理解的是，在該孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)中可進一步包括有孤島負載8以及海水淡化系統(tǒng)9;具體地，孤島負載8可以包括工業(yè)和生活負載，其中，工業(yè)負載考慮了部分啟動電流和瞬時功率較大的用電設備。
[0068]開關站2，用于接收和分配電能，包括接入系統(tǒng)、變壓器、斷路器、母線等一次設備以及相應的控制、測量、保護、通訊等二次設備。
[0069]其中，在一個例子中，所述小型堆核發(fā)電設備I為小型堆核電站，如，建在孤島上的陸上小型核能發(fā)核電站，其通過開關站中的接入系統(tǒng)與孤島微電網(wǎng)相連接；
[0070]在另一個例子中，所述小型堆核發(fā)電設備I為核動力發(fā)電船，如，拖航式或可移動的小型核動力發(fā)電船，其通過海底電纜直接與開關站中的接入系統(tǒng)相連接;也可以通過設置浮橋裝置進行連接，具體地，所述核動力發(fā)電船的輸出電纜與一浮橋裝置中的電纜接口相連，所述浮橋裝置內(nèi)通過鋪設的電纜與開關站的接入系統(tǒng)相連接。
[0071]柴油發(fā)電系統(tǒng)7可以作為應急電源，以保證系統(tǒng)連續(xù)供電的可靠性，在一個實施例中，該柴油發(fā)電系統(tǒng)配置有電啟動電子調(diào)節(jié)閥門，可一鍵啟動也可以在交流母線失電后自動啟動。
[0072]如圖2所示，示出了圖1中的大容量儲能系統(tǒng)3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0073]其中，該大容量儲能系統(tǒng)3，包括電池系統(tǒng)30、雙向控制裝置(PCS)31、工頻隔離變壓器32以及微電網(wǎng)接入柜33。在輸在入側(cè)采用工頻變壓器實現(xiàn)電氣隔離。在本發(fā)明的實施例中，該大容量儲能系統(tǒng)3可根據(jù)負載大小、戰(zhàn)略需要等實際需求采用站房集中式、站房分布式、集裝箱分布式和可移動分布式等多種布置形式。
[0074]可以理解的是，在帶有儲能系統(tǒng)的分布式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中，通常選用蓄電池作為儲能元件，但是蓄電池作為能量型的儲能元件，存在功率密度低、充放電循環(huán)次數(shù)影響其使用壽命等缺點。超級電容作為功率型儲能元件，由于其功率密度高、循環(huán)壽命長、充放電效率高、無需維護等優(yōu)點，正受到越來越多的關注，但是由于其能量密度較低，目前還很難實現(xiàn)大容量的電力儲能。而本發(fā)明實施例中，采用基于混合儲能(大容量儲能系統(tǒng)、超級電容)的分布式電源，可將蓄電池和超級電容器混合使用，應用于可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，使蓄電池能量密度大和超級電容功率密度大、循環(huán)壽命長的特點相結(jié)合，大大提升了整個系統(tǒng)的技術(shù)性能和經(jīng)濟性能。
[0075]如圖3所示，示出了本發(fā)明圖1中微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)7的結(jié)構(gòu)示意圖。該微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)7包括微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)70和微電網(wǎng)管理系統(tǒng)71，用以實現(xiàn)對孤島微電網(wǎng)的實時管理與控制。
[0076]其中，微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)7具體可以包括分布式發(fā)電功率控制模塊、自動電壓無功控制模塊、電網(wǎng)主控模式切換控制模塊、電網(wǎng)靜態(tài)穩(wěn)定分析模塊、電網(wǎng)經(jīng)濟優(yōu)化運行模塊等模塊(未示出)。
[0077]具體地，本發(fā)明的微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)70可以實現(xiàn)有功功率和無功功率控制功能。如圖4所示，示出了本發(fā)明的微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)70用于實現(xiàn)功率控制的一種結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0078]其中，該微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)70包括:
[0079]電量采集模塊700，用于在線采集微電網(wǎng)參數(shù)以及大容量儲能系統(tǒng)參數(shù)信息，所述微電網(wǎng)參數(shù)包括電壓、電流、有功、無功、頻率信息，所述大容量儲能系統(tǒng)參數(shù)包括電壓、電流、充放電信息；
[0080]信息處理模塊701，用于接收來自電量采集模塊的微電網(wǎng)參數(shù)以及大容量儲能系統(tǒng)參數(shù)，通過對所接收的信息進行整合、處理和計算分析，判斷是否需要進行功率調(diào)節(jié)，并在確定需要進行功率調(diào)節(jié)時制定功率調(diào)節(jié)策略，并生成控制?目號；
[0081]電力控制模塊702，用于接收來自所述信息處理模塊的控制信號，根據(jù)所述控制信號執(zhí)行相應的有功功率調(diào)節(jié)或無功功率調(diào)節(jié)。
[0082]具體地，當信息處理模塊701判斷到電壓出現(xiàn)波動超出預定閾值時，則確定需要啟動微電網(wǎng)有功功率調(diào)節(jié)；當信息處理模塊701判斷到頻率出現(xiàn)波動超出預定閾值時，則確定需要啟動微電網(wǎng)無功功率調(diào)節(jié)；
[0083]其中，所述電力控制模塊702進一步包括有功功率調(diào)節(jié)模塊703和無功功率調(diào)節(jié)模塊704;
[0084]所述有功功率調(diào)節(jié)模塊703用于在電量過剩時，控制對大容量儲能系統(tǒng)和超級電容組進行充電，并用于在電量不足時，控制對大容量儲能系統(tǒng)和超級電容組進行放電，以實現(xiàn)有功功率的動態(tài)平衡；
[0085]所述無功功率調(diào)節(jié)模塊704用于通過對無功補償裝置進行投、切操作以實現(xiàn)無功功率的動態(tài)平衡。
[0086]可以理解的是，此處所說無功補償裝置可以是獨立的裝置，其可以包括無功補償設備(包括電容器組、電抗器組)、開關設備以及相應的控制、保護、測量、通訊設備。
[0087]一并結(jié)合圖5，其示出了圖4微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)70的工作原理示意圖。
[0088]從中可以看出電量采集模塊700采集微電網(wǎng)電壓、電流、有功、無功、頻率等信息，以及大容量儲能系統(tǒng)的電壓、電流、充放電等信息，并傳送給信息處理模塊701。信息處理模塊701接收來自電量采集模塊700的微電網(wǎng)電壓、電流、有功、無功、頻率等信息，以及大容量儲能系統(tǒng)電壓、電流、充放電等信息，通過對所接收的信息進行整合、處理和計算分析，判斷是否需要進行功率調(diào)節(jié)。在一個例子中，該判斷邏輯可以如下:
[0089]當電壓出現(xiàn)波動較大(電網(wǎng)電壓正、負偏差的絕對值之和超過額定值的7%)時，確定需進行功率調(diào)節(jié)；
[0090]當頻率出現(xiàn)波動較大(如，頻率偏差超過土0.5赫茲)時，確定需進行功率調(diào)節(jié)。
[0091]如果判斷確定需要進行功率調(diào)節(jié)，則制定功率調(diào)節(jié)策略:
[0092]具體地，當電壓出現(xiàn)波動較大(如，電網(wǎng)電壓正、負偏差的絕對值之和超過額定值的7% )時，啟動微電網(wǎng)無功功率調(diào)節(jié)；
[0093]當頻率出現(xiàn)波動較大(如，頻率偏差超過土0.5赫茲)時，啟動微電網(wǎng)有功功率調(diào)
-K-
T O
[0094]信息處理模塊701將功率調(diào)節(jié)信息轉(zhuǎn)化成控制信號，將控制信號輸出給電力控制模塊702。電力控制模塊702通過接收控制信號去執(zhí)行有功、無功功率調(diào)節(jié)。具體地，若電量過剩，有功功率調(diào)節(jié)模塊703則輸出信號給電池管理系統(tǒng)，對大容量蓄電池組和超級電容組進行充電;若電量不足，有功功率調(diào)節(jié)模塊則輸出信號給電池管理系統(tǒng)，對大容量蓄電池組和超級電容組進行放電，從而實現(xiàn)有功功率的動態(tài)平衡。無功功率調(diào)節(jié)模塊704則通過對無功補償裝置(包括電容器組和電抗器組)進行投、切操作實現(xiàn)無功功率的動態(tài)平衡。若系統(tǒng)判斷不需要進行功率調(diào)節(jié)，系統(tǒng)則繼續(xù)進行在線電量信息采集，直到需要進行功率調(diào)節(jié)為止。
[0095]如圖6所示，示出了本發(fā)明圖3中微電網(wǎng)管理系統(tǒng)71的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，該微電網(wǎng)管理系統(tǒng)包括:微電網(wǎng)接入柜710、微電網(wǎng)通訊屏711、微電網(wǎng)測控屏712和微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)713，其中，該微電網(wǎng)測控屏712可以包括一微電網(wǎng)集中控制器714。其中，該微電網(wǎng)接入柜710可以和圖2中的微電網(wǎng)接入柜33可以為相同的設備，也可以是同一個設備。
[0096]其中，該微電網(wǎng)集中控制器714用于實時檢測微電網(wǎng)頻率，如果檢測到頻率過低，則根據(jù)負載的優(yōu)先級從低到高依次切除部分負載，或調(diào)整分布式電源輸出，以使微電網(wǎng)頻率處于正常范圍；
[0097]如果檢測到頻率過高，則根據(jù)已切除的負載的優(yōu)先級從高到低依次進行恢復，或調(diào)整分布式電源輸出，以使微電網(wǎng)頻率處于正常范圍。
[0098]具體地，微電網(wǎng)集中控制器714可以為一款嵌入式微電網(wǎng)主機兼操作員站，其能全面監(jiān)視整個微電網(wǎng)一次設備的運行情況，實時分析微電網(wǎng)的運行情況并獲得整個微電網(wǎng)優(yōu)化和調(diào)整策略并快速自動執(zhí)行，同時可作為數(shù)據(jù)庫服務器，其是微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的核心部件。
[0099]在孤島運行期間，微電網(wǎng)集中控制器714隨時檢查微電網(wǎng)頻率，如果頻率上升，則恢復部分已切除的負載，如果所有的負載均投入頻率依舊過高，則采用切除分布式電源的措施或調(diào)整分布式電源出力，如果頻率下降到允許的最低限值(頻率偏差-0.5赫茲)，則繼續(xù)切除剩余部分負載，保證在離網(wǎng)期間最重要負載供電的可靠性和供電質(zhì)量。
[0100]孤島負載根據(jù)負載重要程度及用戶需求定義多級優(yōu)先級，例如在一個例子中，可以定義四級優(yōu)先級，排序如下:
[0101]第一優(yōu)先級:孤島軍事I級負載；
[0102]第二優(yōu)先級:孤島軍事II級負載、工業(yè)I級負載、生活I級負載；
[0103]第三優(yōu)先級:孤島軍事普通負載、工業(yè)II級負載、生活II級負載；
[0104]第四優(yōu)先級:孤島工業(yè)普通負載、孤島生活普通負載。
[0105]在切除負載時按負載重要程度，按照負載優(yōu)先級，先切除負載優(yōu)先級低非重要的負載再切負載優(yōu)先級高的重要負載，對分布式電源出力的調(diào)整，原則是優(yōu)先保證可再生能源的最大出力發(fā)電，甚至可通過儲能設備由放電改為充電來吸收多余電量的方式，最終達到微電網(wǎng)離網(wǎng)后的供需平衡目標。
[0106]更多細節(jié)，可參照圖7示出的本發(fā)明采用微電網(wǎng)集中控制器714所實行的孤島微電網(wǎng)負載平衡控制原理示意圖。
[0107]如圖8所示，是圖6中微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)713的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0108]從中可以看出該微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)713至少包括儲能系統(tǒng)監(jiān)控模塊、微電網(wǎng)綜合監(jiān)視與統(tǒng)計模塊以及下述模塊中的至少一個:小型核能發(fā)電監(jiān)控模塊、風力發(fā)電監(jiān)控模塊、光伏發(fā)電監(jiān)控模塊、柴油發(fā)電監(jiān)控模塊、海浪能發(fā)電監(jiān)控模塊、潮汐能發(fā)電監(jiān)控模塊、微型燃氣發(fā)電監(jiān)控模塊、生物質(zhì)發(fā)電監(jiān)控模塊和海上溫差能發(fā)電監(jiān)控模塊，圖中示出了所有的模塊;可以理解的是，在其他的實施例中，根據(jù)前述分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)5具體的類型和數(shù)量，可以在該微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)713中布署對應的監(jiān)控模塊。下面將對每一模塊進行詳細說明。
[0109]I)小型核能發(fā)電監(jiān)控模塊
[0110]用于對小型堆核電站發(fā)電或核動力發(fā)電船發(fā)電的實時運行信息、報警信息進行全面的監(jiān)視，并對小型堆核電站或核動力發(fā)電船發(fā)電進行多方面的統(tǒng)計和分析，實現(xiàn)對小型堆核電站或核動力發(fā)電船發(fā)電的全方面掌控。
[0111]2)風力發(fā)電監(jiān)控模塊
[0112]用于對風機發(fā)電的實時運行信息、報警信息進行全面的監(jiān)視，并對風機發(fā)電進行多方面的統(tǒng)計和分析，實現(xiàn)對風機發(fā)電的全方面掌控。
[0113]3)光伏發(fā)電監(jiān)控模塊
[0114]用于對太陽能光伏發(fā)電的實時運行信息、報警信息進行全面的監(jiān)視，并對光伏發(fā)電進行多方面的統(tǒng)計和分析，實現(xiàn)對光伏發(fā)電的全方面掌控。
[0115]4)柴油發(fā)電監(jiān)控模塊
[0116]用于對柴油發(fā)電的實時運行信息、報警信息進行全面的監(jiān)視，并對柴油發(fā)電進行多方面的統(tǒng)計和分析，實現(xiàn)對柴油發(fā)電的全方面掌控。
[0117]5)海浪能發(fā)電監(jiān)控模塊
[0118]用于對海浪發(fā)電的實時運行信息、報警信息進行全面的監(jiān)視，并對海浪發(fā)電進行多方面的統(tǒng)計和分析，實現(xiàn)對海浪發(fā)電的全方面掌控。
[0119]6)潮汐能發(fā)電監(jiān)控模塊
[0120]用于對潮汐能發(fā)電的實時運行信息、報警信息進行全面的監(jiān)視，并對潮汐能發(fā)電進行多方面的統(tǒng)計和分析，實現(xiàn)對潮汐能發(fā)電的全方面掌控。
[0121]7)微型燃氣發(fā)電監(jiān)控模塊
[0122]用于對微型燃氣發(fā)電的實時運行信息、報警信息進行全面的監(jiān)視，并對微型燃氣發(fā)電進行多方面的統(tǒng)計和分析，實現(xiàn)對微型燃氣發(fā)電的全方面掌控。
[0123]8)生物質(zhì)發(fā)電監(jiān)控模塊
[0124]用于對生物質(zhì)發(fā)電的實時運行信息、報警信息進行全面的監(jiān)視，并對生物質(zhì)發(fā)電進行多方面的統(tǒng)計和分析。
[0125]9)海上溫差能發(fā)電監(jiān)控模塊
[0126]用于對海上溫差能發(fā)電的實時運行信息、報警信息進行全面的監(jiān)視，并對海上溫差能發(fā)電進行多方面的統(tǒng)計和分析。
[0127]10)儲能系統(tǒng)監(jiān)控模塊
[0128]用于對儲能電池和超級電容的實時運行信息、報警信息進行全面的監(jiān)視，并對儲能電池和超級電容進行多方面的統(tǒng)計和分析，實現(xiàn)對儲能電池和超級電容的全方面掌控。
[0129]11)微電網(wǎng)綜合監(jiān)視與統(tǒng)計模塊
[0130]用于統(tǒng)一監(jiān)視微網(wǎng)系統(tǒng)運行的綜合信息，包括微網(wǎng)系統(tǒng)頻率、微網(wǎng)入口處的電壓、配電上下網(wǎng)功率、并實時統(tǒng)計微網(wǎng)總發(fā)電出力、儲能剩余容量、微網(wǎng)總有功負載、總無功負載、敏感負載總有功、可控負載總有功、完全可切除負載總有功，并監(jiān)視微網(wǎng)內(nèi)部各斷路器開關狀態(tài)、各支路有無功功率、各設備的報警等實時信息，完成整個微電網(wǎng)的實時監(jiān)控和統(tǒng)
i+o
[0131]為了更進一步的理解本發(fā)明的工作原理和應用場景所，下述將結(jié)合三個實施方式進行說明。
[0132]具體地，根據(jù)孤島負載大小及實際需求，本發(fā)明中對孤島微電網(wǎng)進行綜合供電可以采如下的三種實施方式:
[0133]方式一:孤島小型堆核電站為主電源長期供電方式；
[0134]方式二:核動力發(fā)電船為主電源?？抗聧u長期供電方式；
[0135]方式三:核動力發(fā)電船為主電源通過儲能系統(tǒng)供電方式。
[0136]三種實施方式可以獨立實施，互不關聯(lián)。對于孤島負載較大的情況，可以采用方式一或方式二供電方式;對于孤島負載較小的情況，可以米用方式三的供電方式。
[0137]方式一:孤島小型堆核電站為主電源長期供電方式
[0138]如圖9所示，示出了本發(fā)明的實施方式一中系統(tǒng)整體控制原理示意圖。
[0139]在該實施方式一中，在孤島上建設陸上小型堆核電站，通過開關站分配電力為孤島負載供電。
[0140]正常情況下，陸上由小型堆核電站作為主能源，其他分布式能源(包括光伏發(fā)電、風力發(fā)電、海浪能發(fā)電、潮汐能發(fā)電、微型燃氣發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、海上溫差能發(fā)電)作為輔助能源為孤島電網(wǎng)供電。陸上小型堆核電站通過常規(guī)電力電纜為孤島負載供電；。柴油發(fā)電機系統(tǒng)作為應急電源，在主能源和輔助能源都失去的工況下使用。主能源系統(tǒng)、輔助能源系統(tǒng)、大容量儲能系統(tǒng)和超級電容與孤島微電網(wǎng)綜合控制管理中心之間存在通訊及控制通道，確保在孤島微電網(wǎng)綜合控制管理中心的統(tǒng)一管理和控制下實現(xiàn)協(xié)調(diào)運行。
[0141]正常情況下，儲能系統(tǒng)由小型堆核電站提供電力充電，處于浮充模式；
[0142]在小型堆核電站故障停電、強臺風天氣應急停機等應急情況下，通過電力控制系統(tǒng)自動切換，優(yōu)先通過島上風力發(fā)電系統(tǒng)、太陽能發(fā)電系統(tǒng)、海浪能發(fā)電系統(tǒng)、潮汐能發(fā)電系統(tǒng)、微型燃氣發(fā)電系統(tǒng)、生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)、海上溫差能發(fā)電系統(tǒng)等分布式能源發(fā)電新能源系統(tǒng)供電，儲能系統(tǒng)處于浮充模式，柴油發(fā)電機系統(tǒng)作為備用能源；
[0143]非正常運行工況應急情況下，由于理論上應急時間很短，儲能系統(tǒng)不需要配置太大的容量，儲能系統(tǒng)主要擔負著改善孤島電能質(zhì)量、改善風能等可再生能源接入質(zhì)量、保證重要負載持續(xù)供電等作用，新能源系統(tǒng)為儲能系統(tǒng)提供充電電源，一旦新能源系統(tǒng)供電不足或無法提供電力時，儲能系統(tǒng)開始放電，為孤島電網(wǎng)供電，柴油發(fā)電機啟動作為備用電源為儲能系統(tǒng)充電。
[0144]對于距離較遠的孤島群，在各孤島上建立獨立的小型堆核電站;對于距離較近的孤島群，以負載最大的孤島作為供電主站，通過海上電纜連接起來為其他臨近孤島群統(tǒng)一供電，形成較大的孤島群微電網(wǎng)供電系統(tǒng)。
[0145]方式二:核動力發(fā)電船為主電源?？亢u長期供電方式
[0146]如圖10所示，示出了本發(fā)明的實施方式二中系統(tǒng)整體控制原理示意圖。
[0147]在該實施方式二中，配置核動力發(fā)電船，核動力發(fā)電船作為主能源，其他分布式能源(包括光伏發(fā)電、風力發(fā)電、海浪能發(fā)電、潮汐能發(fā)電、微型燃氣發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、海上溫差能發(fā)電)作為輔助能源。核動力發(fā)電船通過常規(guī)電力電纜為孤島負載供電。柴油發(fā)電機系統(tǒng)作為應急電源，在主能源和輔助能源都失去的工況下使用。主能源系統(tǒng)、輔助能源系統(tǒng)、大容量儲能系統(tǒng)和超級電容與孤島微電網(wǎng)綜合控制管理中心之間存在通訊及控制通道，確保在孤島微電網(wǎng)綜合控制管理中心的統(tǒng)一管理和控制下實現(xiàn)協(xié)調(diào)運行。
[0148]核動力發(fā)電船需要?？吭诤０?需要修建專門的碼頭、船塢或停泊裝置)通過海底電纜與岸電相連。；
[0149]岸電需建設開關站，核動力發(fā)電船通過電纜接入開關站為孤島供電。
[0150]正常情況下，由核動力發(fā)電機為孤島電網(wǎng)供電。
[0151]正常情況下，儲能系統(tǒng)由核動力發(fā)電船提供電力充電，處于浮充模式。；
[0152]在非正常運行工況下應急情況如核動力發(fā)電船故障停電、臺風天氣應急停機，通過電力控制系統(tǒng)自動切換，優(yōu)先通過島上的風力發(fā)電、太陽能、海浪能發(fā)電、微型燃氣發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、海上溫差能發(fā)電等分布式能源發(fā)電新能源系統(tǒng)供電，儲能系統(tǒng)處于浮充模式，柴油發(fā)電系統(tǒng)作為備用電源。
[0153]非正常運行工況應急情況下，由于理論上應急時間很短，儲能系統(tǒng)不需要配置太大的容量，儲能系統(tǒng)主要擔負著改善孤島電能質(zhì)量、改善風能等可再生能源接入質(zhì)量、保證重要負載持續(xù)供電等作用，分布式能源發(fā)電新能源系統(tǒng)為儲能系統(tǒng)提供充電電源，一旦分布式能源發(fā)電新能源系統(tǒng)供電不足或無法提供電力時，儲能系統(tǒng)開始放電，為孤島電網(wǎng)供電，柴油發(fā)電機啟動作為備用能源電源為儲能系統(tǒng)充電。
[0154]對于距離較遠的孤島群，在各孤島上設置獨立的核動力發(fā)電船;對于距離較近的孤島群，以負載最大的孤島作為供電主站，通過海上電纜連接起來為其他臨近孤島群統(tǒng)一集中供電，構(gòu)成較大的孤島群微電網(wǎng)供電系統(tǒng)。
[0155]儲能系統(tǒng)廠房可以采用分布式布置。
[0156]對島礁負載進行重要度分級。對于重要負載如軍用雷達，修建專用儲能廠房，可考慮地下修建方式;對于次級重要負載，修建次級重要儲能廠房供電;對于普通負載如普通居民生活用電，可修建普通陸上廠房供電。根據(jù)負載分級及實際需求，可選擇采用固定式站房式儲能廠房、固定集裝箱式儲能站和移動式儲能站三種方式。
[0157]方式三:核動力發(fā)電船為主電源通過儲能系統(tǒng)供電方式
[0158]如圖11所示，示出了本發(fā)明的實施方式三中系統(tǒng)整體控制原理示意圖。
[0159]在該實施方式三中，配置核動力發(fā)電船，核動力發(fā)電船作為主能源，其他分布式能源(包括光伏發(fā)電、風力發(fā)電、海浪能發(fā)電、潮汐能發(fā)電、微型燃氣發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、海上溫差能發(fā)電)作為輔助能源。核動力發(fā)電船通過常規(guī)電力電纜為大容量儲能系統(tǒng)和超級電容充電，大容量儲能系統(tǒng)和超級電容放電對孤島負載供電。柴油發(fā)電機系統(tǒng)作為應急電源，在主能源和輔助能源都失去的工況下使用。主能源系統(tǒng)、輔助能源系統(tǒng)、大容量儲能系統(tǒng)和超級電容與孤島微電網(wǎng)綜合控制管理中心之間存在通訊及控制通道，確保在孤島微電網(wǎng)綜合控制管理中心的統(tǒng)一管理和控制下實現(xiàn)協(xié)調(diào)運行。
[0160]對于孤島負載較小的情況，而核動力發(fā)電船輸出容量較大的情況下，核動力發(fā)電船可以為多個孤島供電。此種情況下，需要核動力發(fā)電船輪流為各孤島電網(wǎng)的儲能系統(tǒng)充電，儲能系統(tǒng)需保證一定的時間內(nèi)(如一周、半個月等)為孤島電網(wǎng)持續(xù)供電。此種情況下，由于孤島電力主要由大容量儲能系統(tǒng)供電，大容量儲能系統(tǒng)需要配置比較大的容量。
[0161]本發(fā)明所述的第三種實施方式下，核動力發(fā)電發(fā)電動力船不需要?？吭诤０叮恍枰藿▽ｉT的碼頭。充電工作時，核動力發(fā)電發(fā)電動力船通過專門的系泊系統(tǒng)與海底保持連接固定，然后通過海底電纜與岸電開關站相連供電。。
[0162]正常工況情況下，核動力發(fā)電船在一定的時間內(nèi)為孤島儲能系統(tǒng)充電，島上分布式能源發(fā)電新能源系統(tǒng)優(yōu)先為孤島供電，儲能系統(tǒng)系統(tǒng)作為備用，在儲能系統(tǒng)電力不夠的情況下啟動柴油發(fā)電機供電。；
[0163]在核動力發(fā)電船故障停運、持續(xù)臺風等非正常運行工況應急情況下，孤島分布式能源新能源及儲能系統(tǒng)電力供應不足的情況下，需啟動柴油發(fā)電機為孤島電網(wǎng)供電。
[0164]非正常運行工況下，分布式能源可再生能源發(fā)電系統(tǒng)超過孤島負載用電時，以及分布式可再生能源發(fā)電和大容量儲能系統(tǒng)能夠維持負載較長時間用電時，所有柴油機停運，直到分布式可再生能源發(fā)電不足以維持負載時投入柴油發(fā)電機。在柴油發(fā)電機的運行過程中，依靠儲能的調(diào)節(jié)作用，盡量多利用分布式可再生能源發(fā)電以減少燃料的消耗。依靠準確的負載預測和分布式可再生能源發(fā)電預測，提高系統(tǒng)運行經(jīng)濟性和可靠性，最大限度利用風力發(fā)電、光伏發(fā)電等可再生能源光出力和減少損失負載容量的同時，應該盡量減少柴油發(fā)電機啟停機次數(shù)以及儲能充放電循環(huán)次數(shù)。
[0165]儲能系統(tǒng)廠房可以采用分布式布置。
[0166]對島礁負載進行重要度分級。對于重要負載如軍用雷達，修建專用儲能廠房，可考慮地下修建方式;對于次級重要負載，修建次級重要儲能廠房供電;對于普通負載如普通居民生活用電，可修建普通陸上廠房供電。根據(jù)負載分級及實際需求，可選擇采用固定式站房式儲能廠房、固定集裝箱式儲能站和移動式儲能站三種方式。
[0167]實施本發(fā)明，具有如下的有益效果:
[0168]本發(fā)明將小型堆核電站或核動力發(fā)電船與多種分布式能源相結(jié)合，充分發(fā)揮小型堆核電站輸出容量大、電力質(zhì)量穩(wěn)定、經(jīng)濟性和可靠性高以及分布式能源清潔環(huán)保等諸多優(yōu)點，同時包含了各種可再生能源作為能源補充，電源選擇范圍非常廣，為邊遠海島等獨立孤島或孤島群的綜合能源供給及保障提供了有效解決方案，可以解決孤島綜合供電、海水淡化、區(qū)域供熱、艦船供能及海上能源補給等綜合能源供給及保障問題；
[0169]本發(fā)明方案通過小型堆核電站或核動力發(fā)電船作為孤島主電源，可以滿足孤島對大容量用電的需求。
[0170]本發(fā)明配置了微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)、微電網(wǎng)管理系統(tǒng)，可以非常高效、可靠地對孤島微電網(wǎng)系統(tǒng)進行控制和管理，通過將二次測控保護、通訊與數(shù)據(jù)采集在內(nèi)的設備和微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)，實現(xiàn)孤島微電網(wǎng)供電網(wǎng)絡的協(xié)調(diào)運行，最終建成一個包含核、風、光、柴、儲、微一體的智能化供電系統(tǒng)，利用微電網(wǎng)的實時調(diào)度與控制實現(xiàn)整個系統(tǒng)的高效、安全運轉(zhuǎn)；
[0171]本發(fā)明基于混合儲能(大容量儲能系統(tǒng)、超級電容)的分布式電源，采用混合儲能控制技術(shù)，將蓄電池和超級電容器混合使用，應用于可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，使蓄電池能量密度大和超級電容功率密度大、循環(huán)壽命長的特點相結(jié)合，會大大提升整個系統(tǒng)的技術(shù)性能和經(jīng)濟性能。
[0172]以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)，其特征在于，包括: 作為孤島微電網(wǎng)的主電源的小型堆核發(fā)電設備； 用于將所述小型堆核發(fā)電設備接入微電網(wǎng)的開關站； 用于儲能的大容量儲能系統(tǒng)以及超級電容； 作為孤島微電網(wǎng)的輔助電源的分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)； 作為孤島微電網(wǎng)的應急能源的柴油發(fā)電系統(tǒng)；以及 微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)； 其中，所述小型堆核發(fā)電設備、開關站、大容量儲能系統(tǒng)以及超級電容、分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)、柴油發(fā)電系統(tǒng)以及微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)之間通過電力傳輸線路或/及微網(wǎng)通訊線路進行連接； 其中，所述分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)包括:光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)、海浪能發(fā)電系統(tǒng)、潮汐能發(fā)電系統(tǒng)、微型燃氣發(fā)電系統(tǒng)、生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)、海上溫差能發(fā)電系統(tǒng)中的一個或多個。2.如權(quán)利要求1所述的一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)，其特征在于， 所述小型堆核發(fā)電設備為小型堆核電站，其通過開關站中的接入系統(tǒng)與孤島微電網(wǎng)相連接;或者 所述小型堆核發(fā)電設備為核動力發(fā)電船，其通過海底電纜直接與開關站中的接入系統(tǒng)相連接;或者所述核動力發(fā)電船的輸出電纜與一浮橋裝置中的電纜接口相連，所述浮橋裝置內(nèi)通過鋪設的電纜與開關站的接入系統(tǒng)相連接。3.如權(quán)利要求2所述的一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)，其特征在于， 所述小型堆核發(fā)電設備為建設在所述孤島上的小型堆核電站，所述小型堆核電站通過開關站接入微電網(wǎng)為孤島負載進行供電； 所述分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)接入所述大容量儲能系統(tǒng)以及超級電容，所述大容量儲能系統(tǒng)以及超級電容在所述小型堆核電站出現(xiàn)故障停電或停機時，為孤島負載進行供電。4.如權(quán)利要求2所述的一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)，其特征在于， 所述小型堆核發(fā)電設備為核動力發(fā)電船，所述核動力發(fā)電船通過海底電纜與設置于孤島上的開關站相連，通過所述開關站接入微電網(wǎng)為孤島負載進行供電； 所述分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)接入所述大容量儲能系統(tǒng)以及超級電容，所述大容量儲能系統(tǒng)以及超級電容在所述核動力發(fā)電船出現(xiàn)故障停電或停機時，為孤島負載進行供電。5.如權(quán)利要求2所述的一種孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)，其特征在于， 所述分布式再生能源發(fā)電系統(tǒng)接入所述大容量儲能系統(tǒng)以及超級電容并進行充電，優(yōu)先為孤島負載進行供電； 所述小型堆核發(fā)電設備為核動力發(fā)電船，所述核動力發(fā)電船定期通過海底電纜與設置于孤島上的開關站相連，通過所述開關站對接入所述大容量儲能系統(tǒng)以及超級電容進行充電。6.如權(quán)利要求1-5任一項所述的孤島綜合能源供給及保障系統(tǒng)，其特征在于，所述開關站至少包括接入系統(tǒng)、變壓器、斷路器及母線，所述接入系統(tǒng)提供有小型堆核發(fā)電設備與孤島微電網(wǎng)互相連接的接口。7.如權(quán)利要求1-5任一項所述的孤島綜合能源供電及保障系統(tǒng)，其特征在于，所述微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)包括微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)包括: 電量采集模塊，用于在線采集微電網(wǎng)參數(shù)以及大容量儲能系統(tǒng)參數(shù)信息，所述微電網(wǎng)參數(shù)包括電壓、電流、有功、無功、頻率信息，所述大容量儲能系統(tǒng)參數(shù)包括電壓、電流、充放電信息； 信息處理模塊，用于接收來自電量采集模塊的微電網(wǎng)參數(shù)以及大容量儲能系統(tǒng)參數(shù)，通過對所接收的信息進行整合、處理和計算分析，判斷是否需要進行功率調(diào)節(jié)，并在確定需要進行功率調(diào)節(jié)時制定功率調(diào)節(jié)策略，并生成控制?目號； 電力控制模塊，用于接收來自所述信息處理模塊的控制信號，根據(jù)所述控制信號執(zhí)行相應的有功功率調(diào)節(jié)或無功功率調(diào)節(jié)。8.如權(quán)利要求7所述的孤島綜合能源供電及保障系統(tǒng)，其特征在于， 當信息處理模塊判斷到電壓出現(xiàn)波動超出預定閾值時，則確定需要啟動微電網(wǎng)有功功率調(diào)節(jié)；當信息處理模塊判斷到頻率出現(xiàn)波動超出預定閾值時，則確定需要啟動微電網(wǎng)無功功率調(diào)節(jié)； 其中，所述電力控制模塊進一步包括有功功率調(diào)節(jié)模塊和無功功率調(diào)節(jié)模塊； 所述有功功率調(diào)節(jié)模塊用于在電量過剩時，控制對大容量儲能系統(tǒng)和超級電容組進行充電，并用于在電量不足時，控制對大容量儲能系統(tǒng)和超級電容組進行放電，以實現(xiàn)有功功率的動態(tài)平衡； 所述無功功率調(diào)節(jié)模塊，用于通過對無功補償裝置進行投、切操作以實現(xiàn)無功功率的動態(tài)平衡。9.如權(quán)利要求1-5任一項所述的孤島綜合能源供電及保障系統(tǒng)，其特征在于，所述微電網(wǎng)綜合控制管理中心系統(tǒng)進一步包括微電網(wǎng)管理系統(tǒng)，所述微電網(wǎng)管理系統(tǒng)包括:微電網(wǎng)接入柜、微電網(wǎng)通訊屏、微電網(wǎng)測控屏和微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)，所述微電網(wǎng)測控制屏包含微電網(wǎng)集中控制器； 其中，微電網(wǎng)集中控制器用于實時檢測微電網(wǎng)頻率，如果檢測到頻率過低，則根據(jù)負載的優(yōu)先級從低到高依次切除部分負載，或調(diào)整分布式電源輸出，以使微電網(wǎng)頻率處于正常范圍； 如果檢測到頻率過高，則根據(jù)已切除的負載的優(yōu)先級從高到低依次進行恢復，或調(diào)整分布式電源輸出，以使微電網(wǎng)頻率處于正常范圍。10.如權(quán)利要求9所述的孤島綜合能源供電及保障系統(tǒng)，其特征在于，所述微電網(wǎng)集中管理系統(tǒng)包括儲能系統(tǒng)監(jiān)控模塊、微電網(wǎng)綜合監(jiān)視與統(tǒng)計模塊、以及下述模塊中的至少一個:小型核能發(fā)電監(jiān)控模塊、風力發(fā)電監(jiān)控模塊、光伏發(fā)電監(jiān)控模塊、柴油發(fā)電監(jiān)控模塊、海浪能發(fā)電監(jiān)控模塊、潮汐能發(fā)電監(jiān)控模塊、微型燃氣發(fā)電監(jiān)控模塊、生物質(zhì)發(fā)電監(jiān)控模塊和海上溫差能發(fā)電監(jiān)控模塊。
【文檔編號】H02J3/28GK106099986SQ201610626567
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月3日 公開號201610626567.9, CN 106099986 A, CN 106099986A, CN 201610626567, CN-A-106099986, CN106099986 A, CN106099986A, CN201610626567, CN201610626567.9
【發(fā)明人】郭建林, 楊成峰, 李曦, 劉永康, 陽忠明, 劉曉爽, 芮旻, 楊玨
【申請人】中廣核研究院有限公司, 中國廣核集團有限公司, 中國廣核電力股份有限公司