一種基于混合儲(chǔ)能與故障限流器的微網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于混合儲(chǔ)能與故障限流器的微網(wǎng)系統(tǒng)。
技術(shù)背景
[0002]微網(wǎng)系統(tǒng)中，光伏出力和風(fēng)機(jī)出力具有不確定性，所以需要儲(chǔ)能裝置來(lái)提高新能源發(fā)電并網(wǎng)性能，如平抑風(fēng)力發(fā)電等新能源發(fā)電輸出功率的間歇性、波動(dòng)性；以及提高電能利用效率的優(yōu)化能量管理的儲(chǔ)能。
[0003]第一個(gè)要求重在快速響應(yīng)部分。飛輪儲(chǔ)能的主要優(yōu)點(diǎn)有:儲(chǔ)能密度高；無(wú)過(guò)充放電問(wèn)題；壽命長(zhǎng)；可實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)功率補(bǔ)償。但飛輪儲(chǔ)能的儲(chǔ)能量不高。
[0004]第二個(gè)要求重在儲(chǔ)能容量。用蓄電池較容易實(shí)現(xiàn)大容量?jī)?chǔ)能，但電池類(lèi)儲(chǔ)能的充放電速度、充放電次數(shù)等受到限制，不能用于實(shí)現(xiàn)快速的動(dòng)態(tài)功率補(bǔ)償，不能用于穩(wěn)定電壓波動(dòng)、抑制動(dòng)態(tài)振蕩、平滑風(fēng)力發(fā)電輸出的快速變化。
[0005]此外蓄電池是一種傳統(tǒng)的能源轉(zhuǎn)換效率較高的能源存儲(chǔ)方式，但由于較短的使用壽命和昂貴的價(jià)格，蓄電池并不適于長(zhǎng)期存儲(chǔ)大量能源。以氫氣為燃料的燃料電池是一種高效清潔的發(fā)電設(shè)備，同時(shí)由于氫能具有可儲(chǔ)性，可使用電解池將光伏電能轉(zhuǎn)換為氫能，利用壽命長(zhǎng)、價(jià)格低的氫氣罐來(lái)長(zhǎng)期存儲(chǔ)大量氫能，為燃料電池發(fā)電提供充足的燃料，這個(gè)過(guò)程為光伏微網(wǎng)提供了一種新的能源存儲(chǔ)方式，但是該種方式的能源轉(zhuǎn)換效率相對(duì)于蓄電池而言要低。
[0006]在電壓跌落時(shí)，通過(guò)STATC0M進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償可以支撐電壓，增強(qiáng)分布式電源故障穿越能力，但是要求STATC0M容量較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于混合儲(chǔ)能與故障限流器的微網(wǎng)系統(tǒng)。
[0008]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種基于混合儲(chǔ)能與故障限流器的微網(wǎng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電機(jī)、蓄電池、飛輪儲(chǔ)能單元、燃料電池單元、并網(wǎng)逆變器、柴油發(fā)電機(jī)、LC濾波器、故障限流器、直流母線、交流母線、公共連接點(diǎn)(PCC);其中風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電機(jī)、蓄電池、飛輪儲(chǔ)能單元和燃料電池單元并聯(lián)在直流母線上，并網(wǎng)逆變器一端與直流母線相連，另一端與交流母線相連，柴油發(fā)電機(jī)一端與交流母線相連，另一端接地；LC濾波器一端與交流母線相連，另一端與公共連接點(diǎn)(PCC)相連，故障限流器一端與公共連接點(diǎn)相連，另一端通過(guò)靜態(tài)開(kāi)關(guān)與主網(wǎng)相連；所述的燃料電池單元由電解池、氫氣壓縮機(jī)、氫氣罐、燃料電池、空氣壓縮機(jī)、Buck型DC/DC變換器和Boost型DC/DC變換器組成；電解池一端通過(guò)Buck型DC/DC變換器與直流母線連接，另一端與氫氣壓縮機(jī)相連，氫氣壓縮機(jī)與氫氣罐相連，氫氣罐與空氣壓縮機(jī)與燃料電池的一端相連，燃料電池的另一端通過(guò)Boost型DC/DC變換器與直流母線連接。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型同時(shí)采用氫能、蓄電池和飛輪儲(chǔ)能的混合儲(chǔ)能技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的功率平衡。該系統(tǒng)使用高效的蓄電池，滿足負(fù)載短期需求，由壽命長(zhǎng)、價(jià)格低的氫氣罐長(zhǎng)期存儲(chǔ)大量能源。同時(shí)，采用能量回饋制動(dòng)控制的飛輪儲(chǔ)能單元，能達(dá)到平抑微網(wǎng)功率波動(dòng)的目的，可實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。另外，電力電子型故障限流器的使用能提尚微網(wǎng)的故障穿越能力。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型微網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本實(shí)用新型一種基于混合儲(chǔ)能與故障限流器的微網(wǎng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電機(jī)、蓄電池、飛輪儲(chǔ)能單元、燃料電池單元、并網(wǎng)逆變器、柴油發(fā)電機(jī)、LC濾波器、故障限流器、直流母線、交流母線、公共連接點(diǎn)(PCC);
[0012]直流母線的存在可以直接對(duì)微網(wǎng)內(nèi)部的直流負(fù)載進(jìn)行供電。
[0013]風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電機(jī)、蓄電池、飛輪儲(chǔ)能單元和燃料電池單元并聯(lián)在直流母線上，采用混合儲(chǔ)能技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的功率平衡；其中，飛輪儲(chǔ)能單元采用能量回饋制動(dòng)控制并接到直流母線上后，直流母線電壓波動(dòng)較小，能達(dá)到平抑微網(wǎng)功率波動(dòng)的目的。這樣，在傳統(tǒng)蓄電池儲(chǔ)能的基礎(chǔ)上加上飛輪儲(chǔ)能后，可以顯著改善微網(wǎng)的動(dòng)態(tài)性能，用于實(shí)現(xiàn)快速的動(dòng)態(tài)功率補(bǔ)償、穩(wěn)定電壓波動(dòng)、抑制動(dòng)態(tài)振蕩、平滑風(fēng)力發(fā)電輸出的快速變化。在主電網(wǎng)短時(shí)故障時(shí)，飛輪提供缺額功率，無(wú)需切除大量負(fù)荷。運(yùn)行方式變化時(shí)，微網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定，抗擾動(dòng)能力大大增強(qiáng)。由蓄電池儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能滿足短期需求；
[0014]飛輪儲(chǔ)能單元可以采用Acctive Power Inc公司的CSUPS750KVA型號(hào)產(chǎn)品，當(dāng)不限于此。
[0015]并網(wǎng)逆變器一端與直流母線相連，另一端與交流母線相連，柴油發(fā)電機(jī)一端與交流母線相連，另一端接地；LC濾波器一端與交流母線相連，另一端與公共連接點(diǎn)(PCC)相連，故障限流器一端與公共連接點(diǎn)相連，另一端通過(guò)靜態(tài)開(kāi)關(guān)與主網(wǎng)相連；
[0016]所述的燃料電池單元由電解池、氫氣壓縮機(jī)、氫氣罐、燃料電池、空氣壓縮機(jī)、Buck型DC/DC變換器和Boost型DC/DC變換器組成。電解池一端通過(guò)Buck型DC/DC變換器與直流母線連接，另一端與氫氣壓縮機(jī)相連，氫氣壓縮機(jī)與氫氣罐相連，氫氣罐與空氣壓縮機(jī)與燃料電池的一端相連，電解池產(chǎn)生的氫氣通過(guò)氫氣壓縮機(jī)后存儲(chǔ)與氫氣罐中，氫氣罐中存儲(chǔ)的氫氣通入燃料電池的陽(yáng)極，經(jīng)過(guò)空氣壓縮機(jī)的空氣通入燃料電池的陰極。由壽命長(zhǎng)、價(jià)格低的氫氣罐長(zhǎng)期存儲(chǔ)大量能源，為燃料電池提供充足燃料。燃料電池的另一端通過(guò)Boost型DC/DC變換器與直流母線連接。
[0017]微網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，如果主網(wǎng)發(fā)生故障，故障限流器的使用能提高微網(wǎng)的故障穿越能力(降低PCC點(diǎn)的電壓跌落程度，抑制流過(guò)靜態(tài)開(kāi)關(guān)的沖擊電流)，減弱了主網(wǎng)故障對(duì)微網(wǎng)的危害。
[0018]本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下:光伏發(fā)電機(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的提供電能首先滿足負(fù)載需求，如果有剩余能源，先滿足蓄電池和飛輪儲(chǔ)能單元的充電需求，如果滿足蓄電池和飛輪儲(chǔ)能單元的充電要求后仍有剩余電能，可以通過(guò)電解池電解水制氫的方法將電能轉(zhuǎn)化為氫氣，并經(jīng)壓縮后存儲(chǔ)在氫氣罐中；當(dāng)光伏發(fā)電機(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)提供的電能不能滿足用戶的負(fù)載需求時(shí)，首先由蓄電池來(lái)滿足負(fù)載需求，如果蓄電池存儲(chǔ)的電能也不足以滿足負(fù)載的需求，再通過(guò)燃料電池發(fā)電來(lái)滿足。飛輪儲(chǔ)能單元主要起到平抑微網(wǎng)功率波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)功率補(bǔ)償?shù)哪康摹?br>[0019]對(duì)于故障限流器，當(dāng)主網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，故障限流器的電力電子開(kāi)關(guān)閉合，故障限流器呈現(xiàn)低阻抗或零阻抗。當(dāng)主網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，故障限流器的電力電子開(kāi)關(guān)打開(kāi)，采用故障限流器中的電抗器進(jìn)行限流。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于混合儲(chǔ)能與故障限流器的微網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電機(jī)、蓄電池、飛輪儲(chǔ)能單元、燃料電池單元、并網(wǎng)逆變器、柴油發(fā)電機(jī)、LC濾波器、故障限流器、直流母線、交流母線、公共連接點(diǎn)；其中風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電機(jī)、蓄電池、飛輪儲(chǔ)能單元和燃料電池單元并聯(lián)在直流母線上，并網(wǎng)逆變器一端與直流母線相連，另一端與交流母線相連，柴油發(fā)電機(jī)一端與交流母線相連，另一端接地；LC濾波器一端與交流母線相連，另一端與公共連接點(diǎn)相連，故障限流器一端與公共連接點(diǎn)相連，另一端通過(guò)靜態(tài)開(kāi)關(guān)與主網(wǎng)相連；所述的燃料電池單元由電解池、氫氣壓縮機(jī)、氫氣罐、燃料電池、空氣壓縮機(jī)、Buck型DC/DC變換器和Boost型DC/DC變換器組成；電解池一端通過(guò)Buck型DC/DC變換器與直流母線連接，另一端與氫氣壓縮機(jī)相連，氫氣壓縮機(jī)與氫氣罐相連，氫氣罐與空氣壓縮機(jī)與燃料電池的一端相連，燃料電池的另一端通過(guò)Boost型DC/DC變換器與直流母線連接。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于混合儲(chǔ)能與故障限流器的微網(wǎng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電機(jī)、蓄電池、飛輪儲(chǔ)能單元、燃料電池單元、并網(wǎng)逆變器、柴油發(fā)電機(jī)、LC濾波器、故障限流器、直流母線、交流母線；該系統(tǒng)同時(shí)采用氫能、蓄電池和飛輪儲(chǔ)能的混合儲(chǔ)能技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的功率平衡并滿足負(fù)載短期需求，由壽命長(zhǎng)、價(jià)格低的氫氣罐長(zhǎng)期存儲(chǔ)大量能源。同時(shí)，采用能量回饋制動(dòng)控制的飛輪儲(chǔ)能單元，能達(dá)到平抑微網(wǎng)功率波動(dòng)的目的，可實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。另外，故障限流器的使用能提高微網(wǎng)的故障穿越能力。
【IPC分類(lèi)】H02J3-18, H02J3-24, H02H9-02
【公開(kāi)號(hào)】CN204497747
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520135024
【發(fā)明人】傅子昊, 何迪, 彭勃
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年3月10日