发明专利｜国网系统提出的一种交直流混合微电网系统

摘要：本发明实施例提出了一种交直流混合微电网系统，该交直流混合微电网系统包括：直流微电网和至少两个柔性变电站，柔性变电站包括：高压交流系统、高压直流系统和低压直流系统，高压交流系统与高压直流系统之间、高压直流系统与低压直流系统之间、高压交流系统与低压直流系统之间分别相连，直流微电网包括：高压直流母线和低压直流母线，各柔性变电站的高压直流系统之间通过高压直流母线相连，各柔性变电站的低压直流系统之间通过低压直流母线相连，实现了负荷转供和环网潮流均衡，保证了配电网的持续供电能力。

申请人：全球能源互联网研究院有限公司 国家电网有限公司 国网冀北电力有限公司 国网北京市电力公司

发明人：杨士慧 刘海军 徐向前 邓占锋 赵国亮 蔡林海 陆振纲 于弘洋 葛菁 宋洁莹 周哲 尉志勇 张永征 刘宗烨 刘辉 吴林林 赵贺 李子衿

技术领域

本发明涉及柔性配电技术领域，具体涉及一种交直流混合微电网系统。

背景技术

配电网处于电力系统的末端，直接面向电力用户，承担着分配电能、服务客户的重任。

当前，配电网建设相对滞后、调控手段有限，制约了配电网运行控制的灵活性，造成了馈线负荷不均衡、供电恢复时间长等问题;另一方面，配电网内非线性、冲击性负荷比重的增加，以及新能源渗透率的不断提高，对配电网电能质量和供电可靠性的保障手段提出了更高要求。配电网正面临用电需求定制化和多样化、分布式电源接入规模化、潮流协调控制复杂化等多方面的巨大挑战。

当前，配电网建设相对滞后、调控手段有限，制约了配电网运行控制的灵活性，造成了馈线负荷不均衡、供电恢复时间长等问题;另一方面，配电网内非线性、冲击性负荷比重的增加，以及新能源渗透率的不断提高，对配电网电能质量和供电可靠性的保障手段提出了更高要求。配电网正面临用电需求定制化和多样化、分布式电源接入规模化、潮流协调控制复杂化等多方面的巨大挑战

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例提出了一种交直流混合微电网系统，用以解决现有技术无法无法保证配电网的持续供电能力的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

根据第一方面，本发明实施例提供了一种交直流混合微电网系统，该交直流混合微电网系统包括：直流微电网和至少两个柔性变电站;柔性变电站包括：高压交流系统、高压直流系统和低压直流系统，高压交流系统与高压直流系统之间、高压直流系统与低压直流系统之间、高压交流系统与低压直流系统之间分别相连;直流微电网包括：高压直流母线和低压直流母线;各柔性变电站的高压直流系统之间通过高压直流母线相连，各柔性变电站的低压直流系统之间通过低压直流母线相连。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，上述柔性变电站还包括：低压交流系统，低压交流系统与低压直流系统相连，并通过机械电磁式变电站与高压交流系统相连。

结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，上述高压交流系统设置有第一电压变换模块，用于将高压交流电变换为高压直流电，以及将高压交流电变换为低压直流电;高压直流系统设置有第二电压变换模块，用于将高压直流电变换为低压直流电;低压直流系统设置有第三电压变换模块，用于将低压直流电变换为低压交流电;低压交流系统设置有第四电压变换模块，用于将低压交流电变换为低压直流电;低压直流系统设置有第五电压变换模块，用于将低压直流电变换为高压直流电，以及将低压直流电变换为高压交流电;高压直流系统设置有第六电压变换模块，用于将高压直流电变换为高压交流电。

结合第一方面第一实施方式或第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，高压交流系统通过机械电磁式变电站将高压交流电变换为低压交流电，低压交流系统通过机械电磁式变电站将低压交流电变换为高压交流电。

结合第一方面，在第一方面第四实施方式中，上述直流微电网还包括：直流供电装置、直流储能装置及直流负荷;直流供电装置通过第一直流变流器接入低压直流母线，通过低压直流母线将电能传输至低压直流系统或直流储能系统;直流储能装置通过第二直流变流器接入低压直流母线，通过低压直流母线接收低压直流系统或直流供电装置传输的电能，将低压直流系统或直流供电装置传输的电能进行存储;当低压直流系统发生故障时，直流供电装置或直流储能装置向直流负荷传输电能;直流负荷通过第三直流变流器接入低压直流母线，通过低压直流母线接收低压直流系统、直流供电装置或直流储能装置传输的电能。

结合第一方面第四实施方式，在第一方面第五实施方式中，上述直流供电装置为光伏发电装置。

结合第一方面第四实施方式或第一方面第五实施方式，在第一方面第六实施方式中，上述直流储能装置包括：固定储能装置和移动储能装置。

结合第一方面，在第一方面第七实施方式中，上述交直流混合微电网系统还包括：

交流微电网，交流微电网包括：高压交流母线、低压交流母线、交流供电装置、交流储能装置及交流负荷;高压交流母线与高压交流系统相连，将高压交流电传输至高压交流系统;交流供电装置通过第一交流变流器接入低压交流母线，通过低压交流母线将电能传输至低压交流系统或交流储能系统;交流储能装置通过第二交流变流器接入低压交流母线，接收低压交流系统或交流供电装置传输的电能，将低压交流系统或交流供电装置传输的电能进行存储;当低压交流系统发生故障时，交流供电装置或交流储能装置向交流负荷传输电能;交流负荷通过第三交流变流器接入低压交流母线，接收低压交流系统、交流供电装置或交流储能装置传输的电能。

结合第一方面第七实施方式，在第一方面第八实施方式中，上述交流供电装置为风力发电装置。

本发明技术方案，与现有技术相比，至少具有如下优点：

本发明实施例提出了一种交直流混合微电网系统，该交直流混合微电网系统包括：直流微电网和至少两个柔性变电站，柔性变电站包括：高压交流系统、高压直流系统和低压直流系统，高压交流系统与高压直流系统之间、高压直流系统与低压直流系统之间、高压交流系统与低压直流系统之间分别相连，上述直流微电网包括：高压直流母线和低压直流母线，各柔性变电站的高压直流系统之间通过高压直流母线相连，各柔性变电站的低压直流系统之间通过低压直流母线相连。本发明实施例提出的交直流混合微电网系统通过将柔性变电站的高压交流系统、高压直流系统及低压直流系统互联成环，并通过高压直流母线将各柔性变电站的高压直流系统连接，通过低压直流母线将各柔性变电站的低压直流系统连接，从而形成基于柔性变电站的双端双环网结构，各柔性变电站互为备用，当交直流混合微电网系统中的一个或者几个柔性变电站出现故障时，除出现故障的柔性变电站之外，其他柔性变电站正常工作，实现了负荷转供和环网潮流均衡，保证了配电网的持续供电能力。

发明专利要点简析：

1 .一种交直流混合微电网系统，其特征在于，包括：直流微电网和至少两个柔性变电站;

所述柔性变电站包括：高压交流系统、高压直流系统和低压直流系统，所述高压交流系统与高压直流系统之间、所述高压直流系统与低压直流系统之间、所述高压交流系统与低压直流系统之间分别相连;

所述直流微电网包括：高压直流母线和低压直流母线;

各所述柔性变电站的高压直流系统之间通过所述高压直流母线相连，各所述柔性变电站的低压直流系统之间通过所述低压直流母线相连。

2.根据权利要求1所述的交直流混合微电网系统，其特征在于，所述柔性变电站还包括：低压交流系统，所述低压交流系统与所述低压直流系统相连，并通过机械电磁式变电站与所述高压交流系统相连。

3.根据权利要求2所述的交直流混合微电网系统，其特征在于，所述高压交流系统设置有第一电压变换模块，用于将高压交流电变换为高压直流电，以及将所述高压交流电变换为低压直流电;

所述高压直流系统设置有第二电压变换模块，用于将所述高压直流电变换为低压直流电;

所述低压直流系统设置有第三电压变换模块，用于将所述低压直流电变换为低压交流电;

所述低压交流系统设置有第四电压变换模块，用于将低压交流电变换为低压直流电;

所述低压直流系统设置有第五电压变换模块，用于将所述低压直流电变换为高压直流电，以及将所述低压直流电变换为高压交流电;

所述高压直流系统设置有第六电压变换模块，用于将所述高压直流电变换为高压交流电。

4.根据权利要求2或3所述的交直流混合微电网系统，其特征在于，所述高压交流系统通过所述机械电磁式变电站将高压交流电变换为低压交流电，所述低压交流系统通过所述机械电磁式变电站将低压交流电变换为高压交流电。

5.根据权利要求1所述的交直流混合微电网系统，其特征在于，所述直流微电网还包括：直流供电装置、直流储能装置及直流负荷;

所述直流供电装置通过第一直流变流器接入所述低压直流母线，通过所述低压直流母线将电能传输至所述低压直流系统或直流储能系统;

所述直流储能装置通过第二直流变流器接入所述低压直流母线，通过所述低压直流母线接收所述低压直流系统或直流供电装置传输的电能，将所述低压直流系统或直流供电装置传输的电能进行存储;

当所述低压直流系统发生故障时，所述直流供电装置或直流储能装置向所述直流负荷传输电能;

所述直流负荷通过第三直流变流器接入所述低压直流母线，通过所述低压直流母线接收所述低压直流系统、直流供电装置或直流储能装置传输的电能。

6.根据权利要求5所述的交直流混合微电网系统，其特征在于，所述直流供电装置为光伏发电装置。

7 .根据权利要求5或6所述的交直流混合微电网系统，其特征在于，所述直流储能装置包括：固定储能装置和移动储能装置。

8.根据权利要求1所述的交直流混合微电网系统，其特征在于，还包括：交流微电网，所述交流微电网包括：高压交流母线、低压交流母线、交流供电装置、交流储能装置及交流负荷;

所述高压交流母线与所述高压交流系统相连，将高压交流电传输至所述高压交流系统;

所述交流供电装置通过第一交流变流器接入所述低压交流母线，通过所述低压交流母线将电能传输至所述低压交流系统或交流储能系统;

所述交流储能装置通过第二交流变流器接入所述低压交流母线，接收所述低压交流系统或交流供电装置传输的电能，将所述低压交流系统或交流供电装置传输的电能进行存储;

当所述低压交流系统发生故障时，所述交流供电装置或交流储能装置向所述交流负荷传输电能;

所述交流负荷通过第三交流变流器接入所述低压交流母线，接收所述低压交流系统、交流供电装置或交流储能装置传输的电能。

9.根据权利要求8所述的交直流混合微电网系统，其特征在于，所述交流供电装置为风力发电装置。