一種并網型海島電網的微電網系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于微電網技術工程化應用技術領域，具體涉及一種并網型海島電網的微電網系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]我國海島資源豐富，多數海島及周邊海域可再生資源豐富，如風能、太陽能、波浪能、潮流能等。大力發(fā)展海島電網，構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，對保護海洋環(huán)境、促進節(jié)能減排也具有重要的意義。我國于2009年底頒布了《中華人民共和國海島保護法》，并已明確指出“有居民海島的開發(fā)、建設應當優(yōu)先采用風能、海洋能、太陽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”。
[0003]海島居民生產生活、海防軍事以及海島可再生能源開發(fā)依賴于可靠穩(wěn)定的海島電網建設。目前，海島電網一般分為并網性海島電網及獨立型海島電網，其存在以下問題:
[0004]獨立性海島電網與外部大電網沒有電氣連接，其島內電力供給一般以來柴油發(fā)電機或者燃氣輪機作為主電源；由于獨立性海島電網沒有電力外送通道，因此其風電、光伏等可再生能源開發(fā)規(guī)模受島內最大負荷限制。
[0005]并網型海島電網通過海底電纜或者架空線路與外部大電網連接，海島豐富的風電、光伏等可再生能源在滿足本島電力需求的同時，可通過海底電纜或架空線路向大電網送出，這種方式適宜于海島周邊海上風電場等可再生能源的大規(guī)模開發(fā)利用。目前，我國對于面積較大、居民較多、海防位置重要的島嶼一般采用并網型電力接入，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]海島電網的海底電纜以及架空線路的檢修難度大、周期長，特別是在冬季大風天氣，海島電網送出線路的故障常導致數周的電力供給中斷，不僅影響了島內軍民的正常生產生活，同時也造成了島內風電、光伏等可再生能源的極大浪費。
[0007]因此，對于并網型海島電網有必要進行微電網建設，使得海島電網成為可與大電網靈活快速接入/退出的多特性電源/負荷單元，實現海島電網在并網、孤島兩種模式下穩(wěn)定運行，避免海島電網對于海底電纜或者架空線路的依賴，提高海島電網的可靠性和穩(wěn)定性，同時為海島豐富的可再生能源提供堅強的電網送出通道。
[0008]對于并網型海島微電網建設，可以采用新建微電網以及原有電網的微電網改造兩種方式。并網型海島電網屬于電網的實際營業(yè)區(qū)，進行全新的微電網建設不僅會導致原有電網線路、設備的不必要廢棄，同時還會引起極大的投資額度和工程量。在海島電網原有電網線路及設備的基礎上，進行微電網工程改造可有效降低工程規(guī)模，同時縮短微電網建設周期。
【實用新型內容】
[0009]針對保障海島電網高質量、高可靠性電能供給的客觀需求，本實用新型提出了一種并網型海島電網的微電網系統(tǒng)，該系統(tǒng)在保留并網型海島電網原有電網結構和設備的基礎上，完成儲能、光伏、風電等多類型分布式電源的規(guī)模化工程接入、電網負荷主動調節(jié)以及海島電網多類型能源優(yōu)化協調控制，實現了海島電網的并網/孤島雙模式穩(wěn)定運行。
[0010]為實現上述目的，本實用新型的具體方案如下:
[0011]—種并網型海島電網的微電網系統(tǒng)，包括:
[0012]儲能系統(tǒng)，所述儲能系統(tǒng)通過升壓變壓器接入海島電網交流母線；
[0013]配電網負荷系統(tǒng)，所述配電網負荷系統(tǒng)包括用戶負荷，用戶負荷通過快速固態(tài)開關與配電網負荷變壓器低壓側連接，所述配電網負荷變壓器高壓側接入海島電網交流配電網；
[0014]柴油發(fā)電系統(tǒng)，其作為海島電網的微電網系統(tǒng)處于孤島運行時的主電源；所述柴油發(fā)電系統(tǒng)包括柴油發(fā)電機組A和柴油發(fā)電機組B，柴油發(fā)電機組A經配電網負荷變壓器接入海島電網低壓配電網，柴油發(fā)電機組B經升壓變壓器接入海島電網交流母線來參與海島電網孤島運行時的交流母線電壓穩(wěn)定控制；
[0015]風力發(fā)電機系統(tǒng)，其包括異步風力發(fā)電機組，異步風力發(fā)電機組的定子輸出側串聯接入背靠背變流器，以實現傳統(tǒng)異步風力發(fā)電機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經升壓后送至海島電網交流母線；
[0016]光纖通信網，在海島電網中沿輸配電線路架設光纖，在輸配電線路的預設點處安裝光纖通信收發(fā)裝置，形成海島電網光纖通信網；
[0017]微電網能量協調優(yōu)化與控制系統(tǒng)，其經光纖通信網進行海島電網運行數據的實時匯集，并給海島電網內各運行設備下達運行控制指令，實現海島電網的并網/孤島雙模式穩(wěn)定運行、雙模式平滑切換。
[0018]當所述儲能系統(tǒng)包括若干類混合儲能子系統(tǒng)時，每一類儲能子系統(tǒng)各通過一支路匯流后接入升壓變壓器低壓側。
[0019]所述背靠背變流器包括機側變流器與網側變流器，二者之間通過直流母線并聯，機側變流器交流側與發(fā)電機定子連接，網側變流器交流側接入電網，直流母線處接入Crowbar電路以實現發(fā)電機組的低電壓穿越，機側變流器可為風電機組的啟動提供無功功率，進而使得傳統(tǒng)鼠籠式異步風力發(fā)電機組具備了參與微電網多模態(tài)運行的能力。
[0020]所述機側變流器與網側變流器均采用三相半橋VSR拓撲結構。
[0021]所述儲能系統(tǒng)、柴油發(fā)電系統(tǒng)以及微電網能量協調優(yōu)化與控制系統(tǒng)均采用集裝箱式結構。
[0022]所述海島電網交流母線通過海底電纜接入外部電網，海島電網與外部電網之間設有PCC點開關；當海島電網與外部電網連接的海底電纜發(fā)生故障時，PCC點開關斷開，海島電網由并網模式轉為孤島模式。
[0023]當海島電網在并網/孤島雙模式切換的暫態(tài)過程中或孤島運行時，若發(fā)生電力供給不足的情況，所述微電網能量協調優(yōu)化與控制系統(tǒng)通過控制快速固態(tài)開關來對海島電網負荷進行快速投切。
[0024]本實用新型的有益效果是:
[0025](I)通過對并網型海島電網進行微電網系統(tǒng)改造，使得并網型海島電網具備了在并網、孤島兩種模式下運行的能力，增強了海島電網供電的可靠性和穩(wěn)定性，同時為海島豐富的可再生能源提供了穩(wěn)定、堅強的電網送出通道。
[0026](2)該并網型海島電網微電網系統(tǒng)保留了海島電網原有線路及設備，其微電網改造過程沒有重復性電網設備建設，減少了微電網工程規(guī)模、降低了投資成本、縮短了建設周期。
[0027](3)將柴油發(fā)電機組安裝在配電網負荷側，該海島微電網孤島運行時柴油發(fā)電機組可就近為海島電網負荷提供電力供給，降低了電力輸送的損耗。
[0028](4)通過在配電網變壓器低壓側安裝固態(tài)快速快關，不僅可以實現對海島電網負荷的快速、精確管理，同時避免了變壓器投切過程中對固態(tài)快速開關的沖擊。
[0029](5)通過在傳統(tǒng)鼠籠型異步風力發(fā)電機組的定子輸出側接入背靠背變流器，使得異步風力發(fā)電機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的運行控制，并解決了異步風電機組并網啟動對電網無功沖擊的問題。
【附圖說明】
[0030]圖1為海島電網的微電網系統(tǒng)結構示意圖；
[0031]圖2為鼠籠型異步風力發(fā)電機組改造后的結構示意圖；
[0032]圖3為電網側/微網側變流器結構圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖與實施例對本實用新型做進一步說明:
[0034]本實用新型的并網型海島電網的微電網系統(tǒng)，在原有并網型海島電網架構的基礎上建設了儲能系統(tǒng)，柴油發(fā)電系統(tǒng)，微電網能量協調優(yōu)化與控制系統(tǒng)、光纖通信網絡并進行了配電網改造以及異步風力發(fā)電機組改造。
[0035]如圖1所示，對并網型海島電網進行微電網建設主要涉及風力發(fā)電機組改造、柴油發(fā)電系統(tǒng)建設、儲能系統(tǒng)建設、配電網改造、微電網能量協調優(yōu)化與控制系統(tǒng)建設以及光纖通信網絡建設等內容。
[0036]—種并網型海島電網的微電網系統(tǒng)，包括:
[0037]儲能系統(tǒng)，所述儲能系統(tǒng)通過升壓變壓器接入海島電網交流母線；
[0038]配電網負荷系統(tǒng)，所述配電網負荷系統(tǒng)包括用戶負荷，用戶負荷通過快速固態(tài)開關與配電網負荷變壓器低壓側連接，所述配電網負荷變壓器高壓側接入海島電網交流配電網；
[0039]柴油發(fā)電系統(tǒng)，其作為海島微電網系統(tǒng)處于孤島運行時的主電源；所述柴油發(fā)電系統(tǒng)包括柴油發(fā)電機組A和柴油發(fā)電機組B，柴油發(fā)電機組A經配電網負荷變壓器接入海島電網低壓配電網，柴油發(fā)電機組B經升壓變壓器接入海島電網交流母線來參與海島電網孤島運行時的交流母線電壓穩(wěn)定控制；
[0040]風力發(fā)電機系統(tǒng)，其包括異步風力發(fā)電機組，異步風力發(fā)電機組的定子輸出側串聯接入背靠背變流器，以實現傳統(tǒng)異步風力發(fā)電機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經升壓后送至海島電網交流母線；
[0041]光纖通信網，在海島電網中沿輸配電線路架設光纖，在輸配電線路的預設點處安裝光纖通信收發(fā)裝置，形成海島電網光纖通信網；
[0042]微電網能量協調優(yōu)化與控制系統(tǒng)，其經光纖通信網進行海島電網運行數據的實時匯集，并給海島電網內各運行設備下達運行控制指令，實現海島電網的并網/孤島雙模式穩(wěn)定運行、雙模式平滑切換。
[0043]在該改造后的海島微電網工程系統(tǒng)中，用于承擔微電網中可再生